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一、光纖通信的特點(diǎn)

（1）帶寬大，容量高。光纖比傳統(tǒng)的電路通信具有更高的傳輸速率，但是光纖通信會(huì)受到光纖的色散和光源的調(diào)制等特點(diǎn)的限制[9~10]。光纖通信時(shí)采用單一的波長，電子終端儀器都具有通信瓶頸，使得光纖的大寬帶特點(diǎn)不能充分體現(xiàn)。往往使用其它技術(shù)來提高通信容量，尤其當(dāng)前采用的密集波分復(fù)用方法使得光纖通信容量增大。現(xiàn)在單波長方式進(jìn)行的光纖通信速度最高可達(dá)10Gbps。

（2）損耗較低，具有較長的通信中繼距離。使用石英光纖進(jìn)行通信傳輸，其損耗低于大多數(shù)其它傳輸媒體。未來使用其它具有更低損耗的光纖，預(yù)計(jì)還可以大幅度使損耗降低[11]。這也表示，依據(jù)光信通信體系，會(huì)使無中繼距離大大增加；而對長距離通信線路來說，減少使用中繼站，能大幅度削減系統(tǒng)的成本。

（3）對于電磁波具有很強(qiáng)的干擾能力。光纖是一種絕緣體，它一般用石英制作，所以能抵抗腐蝕，絕緣性能高。另一個(gè)相關(guān)的主要特點(diǎn)是它的光波對電磁波具有較強(qiáng)的干擾能力，能夠抵御閃電和電離層干擾，也不受太陽黑子影響，更不受人工的電磁波、高壓設(shè)備和復(fù)雜電路系統(tǒng)如光纜等的影響[12]。

（4）信道間干擾小，保密效果好。在傳輸電磁波時(shí)，它的泄漏會(huì)使傳輸信道之間相互干擾，竊聽信息變得可能，保密效果差。而使用光纖通信時(shí)，由于光信號約束在光波導(dǎo)中，不透光的光纖包層會(huì)吸收掉所有泄漏的光波。甚至在拐彎的地方，即使存在大量光纖，泄漏的光波總量也很少，信道之間相互干擾也小，使得從光纖外部竊聽信息變得不太可能[13]。除了這些，光纖的直徑小，質(zhì)量輕巧，比較柔軟和方便架設(shè)也是其主要特點(diǎn)。制作光纖的原料充足，價(jià)格便宜，能適應(yīng)不同的溫度，使用時(shí)間長。因?yàn)楣饫w的這些特點(diǎn)，在通信時(shí)，它既用在主干線上，也用于電力系統(tǒng)中，可以監(jiān)督、調(diào)控工業(yè)，逐漸在各行業(yè)使用起來。

二、光纖通信的關(guān)鍵技術(shù)

1運(yùn)用光纖和光纜技術(shù)

有兩點(diǎn)可以說明光纖技術(shù)得到了提高：（1）傳輸信息時(shí)采用的光纖；（2）運(yùn)用于特殊用途的光纖。以前光纖僅有3個(gè)通信窗口，第一、第二和第三串口，波長分別為850nm、1310nm和1550nm。這幾年也研發(fā)了L波段和全波光纖的第四和第五窗口，還有S波段[14~16]。使用這些窗口的主要意義是它擴(kuò)寬了光頻，在1280nm~1625nm波段內(nèi)通信，損耗較低，色散小，成倍地增加了傳輸容量。采用這項(xiàng)技術(shù)提高了經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出。另外，開發(fā)和使用特種光纖，也是一個(gè)頗具發(fā)展前景的行業(yè)。

2有源的光元件

研制和是開發(fā)有緣的光元件的行業(yè)較為活潑，但是目前已經(jīng)獲得很大的成功，所以發(fā)展前景有所減小。現(xiàn)在使用較多的超晶格和量子阱電子元件已經(jīng)能批量制造并商業(yè)化，像多量子阱這類激光器。

3無源的光元件

無源的光元件對于光纖通信一樣很重要，光纖的接入和運(yùn)用，促進(jìn)了無源光元件大量研發(fā)。普通的器件已經(jīng)大規(guī)模運(yùn)用，種類和功能也逐漸得到擴(kuò)展和完善。而無源的光器件由于其能耗低、品種多、性能全面等優(yōu)點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于光通信系統(tǒng)中。它主要是被用來使光波導(dǎo)和光路得到連通，操控光波的傳輸方向，調(diào)配光波的功率，維護(hù)光波導(dǎo)和元件的光耦合，分解和合成光路，維持光信號的交互和連接等[17]。以前開發(fā)的光無源器件品種多、數(shù)量大，已經(jīng)能批量生產(chǎn)并商業(yè)化，除國內(nèi)使用外也銷往國外。現(xiàn)在能少量生產(chǎn)光路的分解、信號衰減和隔離元件。光纖通信促進(jìn)了光無源器件的發(fā)展，如色散補(bǔ)償器、光信號連接器、環(huán)形器等的出現(xiàn)。雖然這些產(chǎn)品還在初步開發(fā)階段，但也能少量進(jìn)行生產(chǎn)。根據(jù)光纖技術(shù)的發(fā)展形勢可以得出，如大量使用光纖接入網(wǎng)，無源光元件的使用量將大大超過有源器件，這也是接入網(wǎng)發(fā)展導(dǎo)致的必然趨勢。在整個(gè)通信領(lǐng)域，接入網(wǎng)占份額較大，所以接入網(wǎng)有著巨大的發(fā)展前景。

4光的復(fù)用技術(shù)

光的復(fù)用方式多種多樣，主要是WDM和OTDM兩類。光復(fù)用技術(shù)在通信行業(yè)發(fā)展極為火熱，大大促進(jìn)了光通信產(chǎn)業(yè)的前進(jìn)，使傳輸技術(shù)得到了巨大提高。波分復(fù)用目前使用較多的是273個(gè)波長，但是研究能達(dá)到1022個(gè)，很快就能達(dá)到幾千個(gè)波長，而在理論上可達(dá)15000個(gè)波長的極限，包含了OPDM。多倫多在20世紀(jì)末有過報(bào)道，使65536個(gè)光波集中于一條光纖中，使用聲光控制手段，將數(shù)字信號顯示在廣告板上，展示出了密集波分復(fù)用手段的重大作用。光時(shí)分復(fù)用指的是在不同時(shí)間，采用相同的頻率進(jìn)行不同信息的傳輸。這項(xiàng)技術(shù)的傳遞速率能高達(dá)320Gb/s。如果結(jié)合波分復(fù)用和光時(shí)分復(fù)用，則通信時(shí)的容量會(huì)得到大幅度提高。

5光信號的放大技術(shù)

光纖通信中，一個(gè)好的技術(shù)成果就是光放大器的研發(fā)和使用，它使得光復(fù)用、AON和光孤子通信技術(shù)較快發(fā)展。光放大器，簡單地說，就是只用來放大光信號的。以前，信號的放大要依靠O/E/O的轉(zhuǎn)換，現(xiàn)在依靠光放大器后很方便地就能放大信號[18]。從通信行業(yè)發(fā)展形勢分析，光纖通信會(huì)成為將來通信行業(yè)發(fā)展的熱門。和其它領(lǐng)域相比，光纖通信的意義非凡，會(huì)在將來的信息時(shí)代中發(fā)揮巨大功效。光纖通信技術(shù)是將會(huì)朝著大容量、長距離的方向發(fā)展，使得光交換和全光網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用變得廣泛。

三、光纖通信的發(fā)展趨勢

1光的接收和發(fā)送模塊

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)傳送的重要方式是光纖通信，光收發(fā)模塊用作接入網(wǎng)的主要元件，促進(jìn)了干線光傳統(tǒng)體系成本的降低，光網(wǎng)絡(luò)的配置也越來越完善。通信裝置的體積逐漸變小，接口密度逐漸提高，使得生成的光器件必須降低成本和功耗低。光收發(fā)模塊的發(fā)展也應(yīng)該提高頻率和傳送速度，增大容量和傳輸距離。

2實(shí)現(xiàn)光纖的用戶到家

我國的FTTx計(jì)劃還在試運(yùn)行時(shí)期，不夠成熟，但是三網(wǎng)的合并和光電子元件的發(fā)展，光收發(fā)模塊和光纖成本的減小，還有較寬容量，使得光纖到戶計(jì)劃加快進(jìn)行。FTTx未來會(huì)在光通信市場有重大應(yīng)用，在加快信息通信的需求下，要使光纖達(dá)到小區(qū)每個(gè)辦公室、每戶住宅，解決光纖到戶問題。老城區(qū)和農(nóng)村要實(shí)現(xiàn)FTTC和FTTN。在無線通信中，都將使用接入網(wǎng)，但這需要光纖接入到每一用戶來提供支持，相當(dāng)于光纖到戶。將來最具發(fā)展前景的就是光纖到戶和無線接入的結(jié)合。

3新型的光纖光纜

新一代網(wǎng)絡(luò)需要鋪設(shè)大的傳輸容量的光纖設(shè)備，而干線網(wǎng)和城域網(wǎng)對通信提出的要求不同，因此開發(fā)了兩種新型光纖來滿足需要。一種叫做非零色散光纖，另一種是無水吸收峰光纖。XPON的應(yīng)用在將來寬帶接入技術(shù)方面會(huì)大有前景。但是考慮到現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展和實(shí)際成本等，電信接入網(wǎng)絡(luò)大量運(yùn)用這一技術(shù)還需要很長一段時(shí)間，所以新型光纖的研發(fā)將是必然的發(fā)展趨勢。

4光通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品

使網(wǎng)絡(luò)的鏈路層結(jié)合，通過高性能的路由器，用其來實(shí)現(xiàn)WDM（中文稱為光波復(fù)用）這種特有波長而直接連接的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，成為光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。它可以提供用戶很大的寬帶，滿足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展所需的大容量要求，所以這就必須借助于一些光通信互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。這些產(chǎn)品包括：光轉(zhuǎn)發(fā)儀、OADM、光開關(guān)、光放大儀、OXC等等[19]。光互聯(lián)產(chǎn)品的廣泛運(yùn)用可以使得拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變得更加得自由靈活，也使光交換和全光路由技術(shù)逐漸蓬勃發(fā)展，最終有可能實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。

5AON技術(shù)

在通信領(lǐng)域，將來會(huì)依靠AON（全光網(wǎng)）來提高傳輸速率。AON是光纖通信將來能達(dá)到的最高水平。以前的光網(wǎng)絡(luò)采用的只是結(jié)點(diǎn)之間的全光化，而節(jié)點(diǎn)處還是使用電器件，使得干線總?cè)萘康脑黾邮艿街萍s，所以實(shí)現(xiàn)真正的全光化是一個(gè)關(guān)鍵項(xiàng)目。AON用光結(jié)點(diǎn)替換電結(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)結(jié)點(diǎn)間的全光化，一直通過光波的方法傳輸與交互信息，用戶使用交換機(jī)分析數(shù)據(jù)不用以Bit實(shí)現(xiàn)，可以用波長來決定。現(xiàn)在全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展還不夠成熟，但是它的發(fā)展?jié)摿唧w。從長遠(yuǎn)來看，要建立一個(gè)實(shí)用的、結(jié)合WDM和光交換方法的網(wǎng)絡(luò)體系，實(shí)現(xiàn)全光化，解決電光瓶頸，在將來會(huì)是廣泛使用光通信的必然要求，也是將來網(wǎng)絡(luò)的重點(diǎn)，還是通信技術(shù)提升的最理想水平。

四、結(jié)語

在光纖通信中，損耗和色散在普通的線性系統(tǒng)中制約了傳送容量和距離。隨著光纖制作技術(shù)的逐漸加強(qiáng)，光纖損耗已達(dá)極限，所以色散問題是大容量、長距離傳輸信息的限制因素，必須解決。人們?yōu)榇诉M(jìn)行了不止一個(gè)世紀(jì)的討論，知道了光纖有非線性行為，它能產(chǎn)生光孤子，可以解決色散問題。所以采用光孤子通信將是新世紀(jì)通信行業(yè)中，最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N新的光纖通信方式。光纖通信從出現(xiàn)到現(xiàn)在，使通信行業(yè)發(fā)生了大的變化，促進(jìn)了通信朝著大容量、高效率的方向發(fā)展。現(xiàn)在光纖通信是重要的信息傳遞手段，目前暫時(shí)沒有其它的技術(shù)可以代替。全世界通信領(lǐng)域在蕭條狀態(tài)時(shí)，光纖通信前進(jìn)的腳步也沒終止過。對于中國，2001年光光通信市場處于低迷狀態(tài)，但是2002年還是發(fā)展較快，有著增長的趨勢。就現(xiàn)在的發(fā)展情況而言，將來光纖通信會(huì)超著兩個(gè)主要特點(diǎn)進(jìn)行發(fā)展，即高速率地傳送信息和提高傳輸容量，使主干傳送轉(zhuǎn)變?yōu)镺TN光傳送，最后使全光網(wǎng)技術(shù)得到實(shí)現(xiàn)；逐漸削減接入網(wǎng)成本，以光纖到家為終極目標(biāo)來進(jìn)行。就目前通信業(yè)的發(fā)展形式而言，光纖通信必然會(huì)成為將來通信行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。在不久的將來，人們就可以真正實(shí)現(xiàn)光纖到戶和實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)。（本文作者：李光、趙亮單位：北京市海軍司令部信息化部、91917部隊(duì)）