现代光纤通信传输技术的综合应用

张智杰

江汉大学物理与信息工程学院，湖北武汉 430056

现代光纤通信传输技术的综合应用

张智杰

江汉大学物理与信息工程学院，湖北武汉 430056

随着光纤技术的进一步发展，现代通信更加快捷、方便。使得光纤通信的技术更加趋于复杂化，要想掌握好更多的技术要领，为现代通信服务，就必须在整体框架的统一安排下，做更多的理论性的研究与实践相结合的探讨。在不久的未来，光纤的应用将更加广泛，也更加便捷。

光纤；通信；系统

1 基本光纤传输系统

1.1 光发射机

光发射机的功能是把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。光发射机由光源， 驱动器和调制器组成，光源是光发射机的核心。目前广泛使用的光源有半导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管(或称激光器)(LD)，以及谱线宽度很小的动态单纵模分布反馈(DFB)激光器。有些场合也使用固体激光器，例如大功率的掺钕钇铝石榴石(Nd：YAG)激光器。光发射机把电信号转换为光信号的过程(简称为电/光或E/O转换)，是通过电信号对光的调制实现的。

1.2 直接调制和间接调制

用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流，使输出光随电信号变化而实现的。这种方案技术简单，成本较低，容易实现，但调制速率受激光器的频率特性所限制。间接调制(外调制)把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。目前有多种调制器可供选择，最常用的是电光调制器。这种调制器是利用电信号改变电光晶体的折射率，使通过调制器的光参数随电信号变化而实现调制的。外调制的优点是调制速率高，缺点是技术复杂，成本较高，因此，只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中使用。

1.3 光接收机

光接收机最重要的特性参数是灵敏度。灵敏度是衡量光接收机质量的综合指标，它反映接收机调整到最佳状态时， 接收微弱光信号的能力。灵敏度主要取决于组成光接收机的光电二极管和放大器的噪声，并受传输速率，光发射机的参数和光纤线路的色散的影响，还与系统要求的误码率或信噪比有密切关系。所以灵敏度也是反映光纤通信系统质量的重要指标。

2 光纤通信系统的主要优点

重量光纤通信系统的主要优点包括：传输频带宽，通信容量大；线路损耗低，传输距离远；抗干扰能力强，应用范围广；线径细、轻；抗化学腐蚀能力强；光纤制造资源丰富。

在网络工程中，一般用62。5µm/125µm规格的多模光纤，有时也用100µm/125µm和100µm/140µm规格的光纤。户外布线大于2公里时可选用单模光纤。在进行综合布线时需要了解的光纤的一些基本特性，

3 特种光纤的发展

3.1 光纤光栅(Fiber Grating)

光纤光栅是利用光纤材料的光敏性在紫外光的照射(通常称为紫外光“写入”)下，于光纤芯部产生周期性的折射率变化(即光栅)而制成的。使用的是掺锗光纤，在相位掩膜板的掩蔽下，用紫外光照射(在载氢气氛中)，使纤芯的折射率产生周期性的变化，然后经退火处理后可长期保存。相位掩膜板实际上为一块特殊设计的光栅，其正负一级衍射光相交形成干涉条纹，这样就在纤芯逐渐产生成光栅。光栅周期模板周期的1/2。众所周知，光栅本身是一种选频器件，利用光纤光栅可以制作成许多重要的光无源器件及光有源器件。例如:色散补偿器、增益均衡器、光分插复用器、光滤波器、光波复用器、光模或转换器、光脉冲压缩器、光纤传感器以及光纤激光器等。

3.2 (Multi-Coremono-Mode Fiber，MCF)

多芯光纤是一个共用外包层、内含有多根纤芯、而每根纤芯又有自己的内包层的单模光纤。这种光纤的明显优势是成本较低，生产成本较普通的光纤约低50%。此外，这种光纤可以提高成缆的集成密度，同时也可降低施工成本。以上是光纤技术在近几年里所取得的主要成就。至于光缆方面的成就，我们认为主要表现在带状光缆的开发成功及批量化生产方面。这种光缆是光纤接入网及局域网中必备的一种光缆。目前，光缆的含纤数量达千根以上，有力地保证了接入网的建设。

4 光纤传输家庭的解决方案

对于不断发展的宽带业务，如网上办公，会议电视，网上游戏，远程诊疗等双向业务和HDTV高清数字电视，上下行传输不对称的业务，AD8L就难以满足。尤其是HDTV，经过压缩，目前其传输速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技术开发，可压缩到5～6Mbps。通常认为对QOS有所保证的ADSL的最高传输速串是2Mbps，仍难以传输HDTV。可以认为HDTV是FTTH的主要推动力。即HDTV业务到来时，非FTTH不可。

FTTH的解决方案:通常有P2P点对点和PON无源光网络两大类。

F2P方案——优点:各用户独立传输，互不影响，体制变动灵活；可以采用廉价的低速光电子模块；传输距离长。缺点：为了减少用户直接到局的光纤和管道，需要在用户区安置1个汇总用户的有源节点。

PON方案——优点：无源网络维护简单;原则上可以节省光电子器件和光纤。缺点：需要采用昂贵的高速光电子模块；需要采用区分用户距离不同的电子模块，以避免各用户上行信号互相冲突；传输距离受PON分比而缩短；各用户的下行带宽互相占用，如果用户带宽得不到保证时，不单是要网络扩容，还需要更换PON和更换用户模块来解决

5 光纤的数字传播技术

数字交叉连接设备（DXC）是具有一个或多个信号端口，可以对任意之间的信号进行可控连接的设备，它兼有复用、配线、保护/恢复、监控和网管多次功能。

再生器（RG）位于传输链路中途，是能够接收STM—N信号，并经过适当的处理，使信号按照规定的幅度、波形和定时特性继续向前传送的设备。

在SDH网中，常采用环型自愈网的方式来进行保护，以增强通信的可靠性。所谓环型自愈网保护，就是把各个ADM节点组成一个环型，在某段线路或某个网元出现故障时，利用ADM的智能，寻找替代路由，为所传输的信号提供保护。

SDH传输网是由一些SDH网络单元组成，在光纤、微波或卫星上进行同步信息传送，融复接、传输、交换功能于一体，由统一的网络管理操作的综合信息网。可实现网络有效管理、动态网络维护、对业务性能监视等功能，能有效的提高网络资源的利用率，能满足广播电视干线传输网的信息传输和交换的要求，对提高广播电视传输质量有了质的飞跃，因而SDH技术正成为广播电视领域传输技术方面的发展和应用热点。

[1] 周小燕.光纤光栅在高速光通信系统色散补偿中的应用[D].武汉理工大学，2006.

[2] 高凌云，黄素萍.光纤通信新技术及应用前景[J].有线电视技术，2005(13).

[3] 都福强.光纤通信的发展与未来[J].科技信息，2009（13）.

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1674-6708（2010）18-0146-02