探讨光纤通信的传输特性以及应用

宫明

摘要：随着信息时代的到来，光纤通信技术在信息传输领域的应用变得十分广泛。为促进我国通信事业的发展，更好的应用这一现代化的通信技术，笔者将本文命名为《探讨光纤通信的传输特性以及应用》。首先就光纤通信的传输特性进行了探讨；然后分析了光纤通信的应用；最后對全文进行了小结。旨在与同行进行业务交流，以更好的了解光纤通信技术，从而更好的应用这一技术造福人类，为促进我国通信事业的发展贡献绵薄之力。

关键词：光纤通信技术；传输特性；应用

光纤通信技术是本世纪影响范围最大和应用范围最广的现代信息技术。目前这一技术在各行各业的应用前景十分广阔，尤其在通信领域的应用及其广泛。因而我们在应用这一技术之前必须对其特点有一定的了解，其中对其传输特性的了解尤为重要。那么其传输特性是什么呢？又该如何应用呢？笔者带着这些问题和自身工作实践，就光纤通信的传输特性以及应用做出以下相关分析。

一、探讨光纤通信的传输特性

所谓光纤通信，就是将光波作为传播信息的载体，将光纤作为传输媒介的现代化通信方式。就原理分析，光纤通信的基本物质构成要素分别有光源、光纤和光检测器，除根据材料、工艺和光学特性对光纤进行分类外，根据用途来分可分为通信和传感用光纤。光纤通信技术虽然具有传统信息传播技术不具备的优点，但也存在诸多不足，例如，质地脆、机械强度差、切断和接续需要专业的技术设备、分路和耦合灵活性差、弯曲半径较大以及供电难等问题。因而要应用这一通信技术就必须对其传输特性进行分析。光纤通信的传输特性可分为损耗和带宽两种特性，其特性好坏对其传输速率和中继距离有着直接的影响，以下笔者就光纤通信的传输特性做出以下探讨。

（一）损耗特性分析

在光纤传输时，光波的强度与传输距离的关系是，传输距离越长，强度越低，这一过程中光纤给光波造成的衰减即为光纤损耗。在系统中使用的光纤传输线的损耗形成原因有两点：一是包括吸收、瑞利散射、结构不完整散射等在内的光纤自身的损耗；二是在传输系统中产生的弯曲损耗。

1、吸收损耗

在光波传输时，由于部分光能力会转化成热能，这一部分损耗即为吸收损耗。吸收损耗的形成主要由光纤玻璃自身的固有性吸收损耗和由于杂质的存在导致的吸收损耗。固有性吸收损耗又名本征吸收，即纯净材料（无任何杂质）中含有吸收损耗，且固有性吸收具有的吸收带分别在红外区和紫外区，红外区的吸收带的吸收峰位于波长10±2mm这一范围之内，主要从尾部到所要使用的光通信波段范围之内，影响小。而紫外区的吸收带的吸收峰位于波长0.1mm周围，具有较强的吸收性，而其尾部会处于0.9±0.2mm的波段范围之内。而就物质的固有性吸收来看，当与峰值区域（1.4±0.2mm的波段范围之内）远离时，其固有性的吸收损耗属于低谷区域。而由杂质的存在导致的吸收损耗主要光纤材料中的铜、钒、镁、镍、铬、铁、钴等会由于金属离子和水氢氧根离子的出现形成附加刑的吸收损耗。虽然当前在金属离子杂质提纯方面的光纤制造工艺已经十分成熟，能将其带来的影响降低最低，可氢氧根离子造成的影响还相对较大，这主要是由于光纤材料及其制作过程都存在较多水分，即使提纯也难以清除干净，从而在光纤内残留氢氧根离子，进而在波长0.94、1.24、1.38mm周围产生吸收谐振峰，而峰值的大小又与其浓度成正比，因而为降低氢氧根离子带来的影响，就必须确保工作波长与上述区域波长相避开，所以所选择的工作波长应在波长0.85、1.30、1.55mm的周围。

2、“瑞利散射”损耗

19世纪著名的物理学家发现了这样一个现象：只要光波所照射的微粒不均匀且比光波长要小，那么光波就会朝着四面八方折射，俗称“瑞利散射”。而“瑞利散射”损耗主要是光纤由于瑞利散射导致光波的衰减。而出现“瑞利散射”损耗的根源主要是由于光纤生产时冷凝条件不均匀导致其密度不均匀，且在掺杂过程中由于材料组成成分和浓度的不同。而这两类均匀不同的微粒的大小与光波的长度相比的范围内产生的折射率分散不均匀而导致“瑞利散射”损耗的出现。所以这一损耗是不能消除的，通常其损耗系数同光波长的四次方成反比例，工作波长越长损耗越低。

3、结构不完整散射损耗

结构不完整散射损耗主要源于光纤结构存在缺陷而形成的。结构不完整主要是指光纤的芯子和包层的交界面有细小的凹凸缺陷，芯径和包层直径发生的细小变化以及顺纵轴方向的形状发生改变等都会导致散射损耗的出现。而通过不断提高其制造工艺水平和应用现代化的监控技术能将此类损耗降到最低，目前的光纤制造工艺水平已经十分成熟，损耗已可以忽略不计，每千米低于0.02dB。

4、弯曲损耗

弯曲损耗属于辐射性的损耗。其产生主要是因为光纤弯曲而导致的。产生弯曲的种类较多，主要有以下几种：一是当光纤集束成缆时出现的弯曲；二是在敷设光纤、光缆时以及施工和接续时出现的弯曲。一旦弯曲率半径过小，使得芯子内的光射线难以满足反射的条件，将一些光功率从传输转成辐射的模式形成损耗。即弯曲率半径与损耗成反比。通常情况下，弯曲率半径大于十公分，那么其形成的损耗几乎为零。所以在施工中应确保动静态下的光纤弯曲率半径满足限值要求，而为确保光纤不会出现断裂和损伤，就应在确保弯曲率半径大于十公分的基础上确保动态的弯曲率半径限值要比静态的弯曲率半径限值要大。

（二）光纤的带宽特性

光纤的带宽特性也叫色散特性。色散就是由于承载传输信号的不同模式或不同频率成分的光波传播速度不同，经光纤传导到达同一终端的时间有先有后，产生的群时延不同，存在时延差，这时延差就表示色散。对于光通信来说，大多数光纤通信系统采用数字通信方式，在这种通信系统中，用数字脉冲信号去调制光载频，因而，在光纤中所传输的是一个个的光脉冲信号，由于信号的各频率成分或各模式成分的传输速度不同，当它在光纤中传输一段距离后，将互相散开，于是光脉冲被展宽，严重时前后脉冲将互相重叠。这将形成码间干扰，增加误码率，使通信质量下降。为保证通信质量，必须加大码间距离，也就是减少单位时间的脉冲数量，这就降低了通信容量。另一方面，传输距离越长，脉冲展宽越严重，因而色散也就限制了光纤的一次传输距离。

二、光纤通信的应用及发展趋势的展望

光纤通信因其自身优势而能够满足各种复杂的通信业务要求，而成为首选通信方式。目前，我国己建成以北京为中心向四面八方面各个方向辐射的长途干线光纤网，全国“八纵八横”光纤通信网已建成。随着我国通信事业的迅速发展，以光纤通信为基础的传输网络还会建设的更多，我国的光纤通信技术应用领域将更加宽广，我国的经济建设步伐将大大加快。

三、结语

总之，探讨光纤通信的传输特性对光纤通信技术的应用具有十分重要的意义。作为新时期背景下的通信工作者，我们只有不断提高自身的专业技术水平，认真学习现代化的光纤通信技术，做到实践与理论的有机结合，将光纤通信技术的作用发挥到最大，在助推我国通信事业发展的同时为实现2020年全面建成小康社会奠定坚实的信息基础，并为之而不懈努力。

参考文献

[1]王惟正.浅谈光纤通信的发展与展望[J].科技资讯，2012，（22）.

[2]韩沛华.对光纤通信技术的研究[J].科技风，2012，（09）.

[3]刘芳.光纤通信技术的发展与趋势[J].中国证券期货，2012，（05）.

[4]杨莉，郭红英.浅谈光纤通讯传输的常见问题与解决方法[J].数字技术与应用，2011，（06）.