通信系统中的光纤通信技术浅析

殷宝利国家新闻出版广电总局594 台，陕西咸阳 712000

0 引言

光线价格随着科学技术的发展不断降低，与此同时，光纤应用范围也在不断的扩大，可以说光纤已经逐渐替代其他媒介，正成为信息宽带传输时候的主要媒介。综合这些情况来说，国家未来信息基础设施的支柱就是光纤通信系统。所以，笔者在此对通信系统中的光纤通信技术进行了剖析。

1 通信系统的发展及组成

通信技术的发展可以根据其历程分为三个阶段，详细情况如表1 所示。

表1 通信技术的发展阶段

通信的基本形式是在信源与信宿之间建立一个传输或转移信息的通道。建立该通道，实现信息传递所需的一切技术设备和传输介质的总和称为通信系统。这里本文以基本的点对点通信为参考实例，如图1 所示。组成部分的详细的分析，如表2 所示。

图1 通信系统的组成

2 光纤通信中的介质构成

2.1 光纤

光纤是光导纤维的简称。光纤是由纤芯、包层、涂覆层和护套构成的一种同心圆柱体结构。其中，纤芯和包层光纤的核心部分。纤芯是光波的主要传输通道；包层将光信号封闭在纤芯中并起到保护纤芯的作用。纤芯粗细、纤芯材料和包层材料的折射率，对光纤的特性起决定性影响。按照光纤中传输模式的多少来进行划分，可以将光纤分为两大类：一类是单模光纤；另一类是多模光纤。在光纤通信中，石英光纤是使用的主要媒质。在不同的环境中，为了都能使用光纤，这就必须让光纤与不同的元件进行结合，来构成光缆。

2.2 光缆

通常来说，光缆由3 部分组成：一是缆芯；二是加强元件；三是护层。其中，缆芯主要用于传输光波，它的组成是由单根或多根经二次涂覆处理后的光纤构成；再者，加强元件的主要作用就是增强光缆敷设时可承受的拉伸负荷，它的组通常用金属丝或非金属的合成纤维构成；而护层的主要作用就是是对已形成光缆的光纤芯线起相应的保护作用，为的是避免受外界机械力和特殊环境的损伤，护层一般具有阻燃、防潮、耐压、耐腐蚀等特性。

2.3 光源

在光发射机的诸多器件中，关键器件之一就是光源，它的功能就是把接收到的电信号进而转换为发射的光信号。在光纤通信系统中，目前，被广泛使用的光源主要有两类，一类是半导体激光二极管，又被称为激光器（LD）；另一类是半导体发光二极管，又被称为发光管（LED）。有时候在有些场合也有可能使用固体激光器。半导体激光二极管转换效率高，与光纤耦合好，当输入电流达到阈值时光谱特性好，主要用于长距离和大容量的光纤通信系统中。

表2 通信系统的组成部分

2.4 光电检测器

光电检测器是一个转换信号的器件，既是通过光电效应，然后将接收到的光信号进而转换为电信号的一个器件，它也是光接收机的核心部件。目前常用的光电检测器主要有半导体PIN 光电二极管和APD 雪崩光电二极管。一般光纤通信系统对光电检测器有如下要求。

响应度足够高，即对一定的入射光功率能够输出尽可能大的光电流。响应速度足够快，以适用于高速宽带系统。

噪声低，对信号影响小。PI 曲线线性好，信号光电转换不失真。

体积小，工作寿命长。

PIN 光电二极管是在PN 光电二极管的PN 结中间设置了一层惨杂浓度很低的本征半导体构成，结构简单，可靠性高，工作电压低，使用方便，且量子效率高，器件噪声小，带宽高，但灵敏度比APD 光电二极管低，因此广泛应用于灵敏度要求不高的场合。APD 二极管灵敏度高，增益高，但电压高，结构复杂，噪声大，因此多用于对光接收机灵敏度要求较高的场合。

3 通信系统中的光纤通信技术

光纤通信技术现状截止到目前为止，我们可以看到光纤通信技术已经有了很大提升，它的应用范围也在不断扩大。时至今日，光纤通信技术已具有了高速率、大容量等优点，它的这些优点都在在通信系统中体现出来，并且被广泛应用在许多地方。光纤通信主要技术有有以下几种。

3.1 波分复用技术

所谓波分复用技术（wavelengthdivisionmultiplexing， WDA）就是指将多个携有信息、频率不同的信号利用合波器整合到一起，然后沿着一条光纤传输，最后用某种方法在接收端接收，将波长不同的信号分别提取出来的光通信技术。WDA主要利用的是光纤低损耗波段的带宽资源优势，来增加光纤的传输带宽，从而使光纤传送信息的有效带宽增加一倍至数倍，从而有效的提高了频带利用率。

3.2 光纤接入技术

光纤接入技术一种是面向 FTTH（光纤到户）和FTTC（光纤到路边）的宽带网络接入技术。OAN（光纤接入网）是电信网中发展最快的接入网技术，能够有效解决窄带业务（如电话）的接入问题外，还可以解决宽带业务（如调整数据业务、多媒体图像）的接入问题。光纤接入技术将传统接入技术进行了有效的改变，进一步增加城域网和核心网和的容量。光纤接入技术更容易与其他技术相结合，形成APON、GPON 和EPON。

3.3 光孤子通信

在光纤通信系统中，由于光纤存在损耗和色散，从而使传输容量和距离在很大程度上都受到了限制。光孤子通信的出现极其有效的解决了光纤色散问题。所谓光孤子通信是在光纤长距离传输中，用光孤子超短光脉冲做信息载波，信号的波形和速率始终保持不变，并且可以到近零误码率信息传递的通信方式。

4 结论

光纤通信技术因为其本身的诸多优点，在各行各业里面得到了广泛应用，其已经成为通信技术中的重要组成部分，在信息传输中扮演着重要角色，相信未来中光纤技术会得到更为广泛的应用。

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