浅谈光纤通信技术的发展与应用

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摘要：近年来，光纤通信技术的快速发展其自身已经成为了通讯技术应用中的重要支柱，也是推动信息技术革命的主要标志。相对而言，光纤通信技术具有信息容载量大、抗干扰能力强、传输距离长和性价比高等优势，目前已经广泛应用于社会建设各个方面。目前在我国，各项基础性产业如交通、医疗、教育以及电力等行业都假设了专业的光纤通信网络，利用计算机技术和广播技术，实现海量资源的共享。本文中将对光纤通信技术的发展做全面的回顾，并深入探讨相关方面的应用，并对这一技术未来的发展做出分析。

关键词：光纤通信；光纤技术；发展；应用；

光纤通信是建立在光纤技术发展的基础上的，从上个世纪70年代开始，随着新材料技术和通信技术的发展，促使人们研究下一代新型的通信材料，并结合产业发展建立全新的通信网络。值得一体的是，光纤通信是以光信号作为数据载体，以光纤芯体作为传播介质的一种技术，从本质上说，属于光通信的范畴。

光通信也可以称之为光学通信，通过一定发光装置和信息设定，将所需要传输的信息内容做创距离传输。例如我国古代利用烽火台进行敌情通报的形式，也属于是光学通信的范畴；现代意义上的光学通信发生在18世纪90年代，“光电话”的出现证明了以光波作为数据载体的可能性，在这一基础上，逐渐发展到今天利用新型材料形成的光纤技术。

一、光纤通信技术概论

作为一种被广泛应用的现代化通信技术，光纤通信也经历了不同的阶段。从目的上来说，光纤作为信息的传输介质被肯定主要是其优越性，而完成信息从发送端到接收端的工作，又证明了其稳定性。可以说，光纤通信技术的出现极大的促进了应用范围的技术革新，在短短的几十年里，光纤通信技术先后经历了多次蜕变。

（一）发展历程

在上世纪60年代末期，光纤通信技术的研究率先在欧美等发达国家展开，这与当时日益增加的电话通信需求有关，美国的几家大型通信公司为了拓宽通信容量，开始了对新型材料的研究，以代替功能有限的铜材质电缆；随后，英国标准电信研究所开始展开在光纤损耗方面研究，进一步拓宽了对光纤材料的开发。随着研究技术的深入，以生产陶瓷和玻璃制品闻名的美国康宁公司研究出石英光纤，经过不断的改良，逐渐接近了这一产品的理论损耗极限。

按照光纤通信技术发展历程，可以简单的将其划分为五个阶段，分别是：850纳米波段多模光波、1310纳米多模光纤、1310纳米单模光纤、1550纳米单模光纤以及长距离传输光纤通信技术。

可以看出，在光纤通信技术的发展早期，人们过多的将注意力放在光纤材料和损耗降低方面研究。虽然在当时的情况下是正确的研究方向，但是由此导致的问题也是很突出的。作为一种全新的通信技术方式，光纤通信技术总体领先于社会其他科技和业务模式发展的速度；任何一种独立存在的技术都不可能形成生产力，必须在其他多种技术和资源的配合下，才能发挥作用。相对滞后的产品如客户端产品，网络拓扑研究等等，这也是造成光纤通信应用普及速度较慢的原因。

（二）技术优势

从光纤通信技术研究开始，就将其定位在下一代新型通信技术方面，因此它所具备传统通信技术没有的优势。无论从材料研究方面还是性能设定方面，都站在领先时代的位置。

首先，光纤通信技术的容量极大，超越传统通信技术的8～10倍。相比铜线或者电缆而言，光纤通信技术在带宽方面具备强大的优势，这是光传播的特性决定的。例如现有的单模光纤带宽达到了60～90GHZ/km，强调光源在调制方面的特性；相对而言，光纤通信技术的瓶颈体现在终端接受设备上，不能够很好的发挥光纤带宽的优势，但是，在满足用户需求的前提下，光纤通信尤其是单模光纤通信技术已经成为宽带综合业务的首选，目前我国联通、电信等通信服务商都已经架设了专业的服务网络。

其次，光纤通信技术的损耗低，可以实现长距离传输。光纤是一种光传到介质，主要的耗材是玻璃及石英纤维制品，经过特殊的技术处理可以将损耗推到忽略的区间。如通用的单模长距离光纤的损耗率是0.2db/km，极大的减少了因为传输过程中形成的损耗，保证了数据的完整性和准确性。同时，长距离传输也意味着通讯建设的成本降低，没减少一个中继站就意味着减少通信成本，降低用户费用支出，提高了市场的竞争力。以常用的适应光纤为例，亮点之间中继站的最大距离可以延伸两百公里，甚至更多。

其次，抗干扰能力强。光纤的制作原料很特殊，从技术上说，主要是石英纤维及化硅类物质，具有良好的绝缘性，使用过程中不易被腐蚀和氧化。以光波作为信息的传输载体可以有效的减少外界抗扰，如雷电、宇宙射线、太阳黑子爆炸等等，也不会因为人为的电子干扰而降低信号的稳定性，如大型高压输电线，所以在施工方面可以有较大的选择范围，在这种情况下可以有效的减少规划支出，甚至可以沿着固定的电力系统进行架设；另外，光信号和电信号存在本质的区别，能量损耗和波动频率周期也各不相同，前者前进过程中按照一定的反射角度进行，而后者则是需要较大的中继功率输送，在转换的过程中丢失现象严重。

第四，环境亲和力强，易于施工。光纤是一种非常纤细的光学传导材料，质量轻便、质地柔软，所以在施工过程中不需要过多的机械设备辅助，进一步扩大了应用范围。如高铁、轮船、飞机等交通工具，可以减少其自身重量和节省空间。同时，光纤本身不含铜等贵金属，减少了自然能源的消耗，对保护环境具有中国重要的意义。

第五，保密性好。光纤通信技术的核心优势之一是对信息的保密性进行了提升，随着高新技术的发展，人类进入信息化社会，对各种信息的保密涉及到商业、军事和个人隐私等多个方面。传统的通信手段很容易被破解，如通过特别的接收装置和反编译程序，就可以截获电缆中的传送信息，尤其是无线信号传输等，更是容易遭到黑客的侵入和攻击。光纤的设计非常特殊，光信号被严密的包裹在纤芯和保护层当中，其泄漏的可能性微乎其微。；在一些通讯基站中，对公共网络的保护缺乏必要的条件，几乎完全公开暴露在外，很容易发生人为恶意破坏。相对而言，光缆的建筑形式一般采取深埋或者高架，而且本身材料没有回收利用价值，主要体现的是工艺造价，也减少了失窃的危险。

二、光纤通信技术的应用

现代通信业务已经实现了多媒体话和数字化，不再是单纯的语音通信，这一领域所涵盖的内容包括视频、音频、图像、互动等等，以原有的通信材料和通信技术是无法实现的，即便是现有的通信服务中，也经常会发生网络拥堵的情况。那么随着我国网民数量的逐渐增加，互联网产业的不断升级发展，各类软件和资料占用网络资源增加，这一现象也会更加的严重；光纤技术在应用方面的发展要快于通信业务发展的速度，尤其是和网络技术的结合，如ATM技术、以太网技术和光源网络技术等，客观上要求加快终端接受的研究与开发。

从光纤接入技术来说，现阶段所使用最多的是无光源网络技术，即PON，这也是实现光纤在线技术的主要手段。典型的无光源网络技术由线路终端、光网络单元和光分配网络组成，这样可以节省大量的光纤主干网络资源，同时在网络层次的划分上起到很好的标识作用。目前，我国主要的通信运营商利用这中高性能的带宽技术，可以同时开展多种业务，大大降低了运维成本，适合各种用户聚集的地区。

光纤介入技术的关键点在于与用户的结合方面，为了实现带宽优势在终端用户方面的优势，我国不仅要加强光纤主干网络的研究，更要针对用户接收端进行研究，实地解决瓶颈问题。现有的光纤宽带接入技术主要有FTB、FTTC、FTTH等，为了便于研究，统称为FTT-X形式。

2013年国务院了《国务院关于加快促进信息消费扩大内需的若干意见》，在这份文件中明确表示，要加快对现有宽带网络升级改造工程的实施，推行光纤到户的发展战略，实现“宽带中国”的规划。这是对“十二五”期间工信部所提出的《宽带网络基础设施“十二五”规划》的具体体现；也表明，从国家层面鼓励完善光纤技术接入方式的研究发展工作。

截至目前，我国已经有30多个城市实现了光纤入户，接入技术试点工程取得了阶段性的成功，所涵盖的范围包括企业用户、居民用户和公共场所等，形成了不同的接入领域，并且会促使不同行业专业化通信网络的架设，继而会向全国推广。

三、结论

作为一项相对成熟并不断发展的技术，光纤通信技术已经深入到社会生活的方方面面，在信息传输方面的优势更是可见一斑。从长远来看，这一技术还存在很大的发展和创新空间，随着产业成熟及服务的完善，必然会成为主流的通信方式。从发展角度来说，光纤材料技术、传输技术和接入技术还有待发展，届时会对整个产业链上下游形成推动作用，对我国的经济发展和通信领域建设具有强烈的现实意义。

参考文献：

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作者简介：

曾子轩，男，1990.07.14，湖北省襄阳市，华中科技大学文华学院10级光电信息工程2班，光纤通信。