光纤传输的关键技术应用研究

陆诗钊

摘要： 光纤通信技术是目前数据高效传输的重要交互方式，光纤传输系统完成远距离和更大容量的信息传输，本文针对如何提高光纤利用效率问题，对波分复用和光时分复用技术进行了研究和分析，从改善信号传输成本出发，对四相调制和DSP相干调制技术进行了研究，并提出具体的解调方法。依据光纤传输系统中关键技术具备的优势，对光纤传输系统的发展和应用前景进行探讨。

关键词： 光纤传输;关键技术;应用前景

中图分类号： TN925    文献标识码： A    文章编号： 1672-9129（2018）09-0100-01

Abstract：  the optical fiber communication technology is one of the important interaction， the efficient data transmission optical fiber transmission system to complete information transmission distance and larger capacity， this article in view of the problem of how to improve the utilization efficiency of optical fiber， WDM and optical time division multiplexing technology was studied and analyzed， starting from improve signal transmission cost， on the four phase modulation coherent modulation technology and DSP are studied， and put forward concrete demodulation method. Based on the advantages of key technologies in optical fiber transmission system， the development and application prospect of optical fiber transmission system are discussed.

Keywords：  optical fiber transmission; Key technologies; The application prospect of

随着近些年来经济的迅猛发展，工业化社会不断向信息化时代转换。通信方式不断改变，如雨后春笋般地改变着人们的需求。由于人们对网络数据要求不断的提高，网络也产生了许许多多的问题，例如网络的宽带容量的不足，因为带宽太小会影响网速，只有更好的解决出现的问题，才能更好的提高光纤传输的效果。在目前数据的交互传输中，复用技术的使用提高了光纤通信的传输效率和时间效率，目前得到了广泛的应用。经典的复用技术和解调技术存在着一定的缺陷，在信息交互的过程中会出现一端拥堵而另一端空闲等资源浪费等现象，针对这些问题，学者们对光纤传输系统的关键技术进行了详细的研究，以便于更好的保障光纤通信高效数据传输。

1  波分复用与光时分复用

1.1波分复用技术研究。光纤系统数据交互中波分复用技术的应用，可以够改善整个通信光纤传输通路的容量，假设运用同样的通信光纤传输信道，数据的传输总量却是原先的很多倍，因此，光纤数据传输公司能降低光纤传输线路的铺设量，大程度降低通信花费成本。光纤数据传输管道的铺设需要进行大量的前期工作，且还需要长时间的准备工作，这样消费大量的资源财富，改善光纤传输通道的总传输量是光纤数据传输学者研究的重点内容，刚好利用波分复用技术可以很好的实际解决了这一问题，不仅减少通信光纤的铺设工作，光纤的维护也一并减少，一旦面临数据传输出现中断，需要对全部传输通道进行探测，才能发现问题的原因，但是利用波分复用技术可以全面解决这一困难，大大降低了的维修成本。

1.2光时分复用技术研究。光时分复用通信系统可分别由光发射部分、傳输线路 、接收部分组成。光发射部分主要分为超窄脉冲光源和光时分复用器，高重复频率超窄光脉冲源的类别包括掺铒光纤环形锁模激光器、半导体超短脉冲源、主动锁模半导体激光器 、多波长超窄光脉冲源等，这样产生的脉冲宽度应小于复用后信号周期的四分之一， 且具备高消光比 三十分贝以上， 脉冲的总时间抖动均方根值应小于信道时隙的十四分之一， 由于脉冲形状不是理想的长方形，而是高斯脉冲，信号源与时钟之间的时间抖动会引发解复用信号的强度抖动，这种幅度的抖动让信号的误码率扩大。

2  高阶调制格式与相干解调

2.1 QPSK调制与解调研究。四相相移调制（QPSK）技术是基于载波的相位差不同划分值的表征以输入数字信息，采用的是四进制移相键控。QPSK利用四个相位进行调相的技术，它制定了四种载波相位，分别为45°开始再逐个加90°的四个相位，调制器输入的信息是二进制的数字序列，应用的典型调制应用主要基于双平行的马赫-曾德尔电光调制器产生QPSK信号，首先采用Agilent 4901B误码仪生成伪随机序列PRBS源，并设定PPG输出的伪随机序列长度，采用四路信号复用的的方式（x4 MUX）将四路电信号通过Centeliax的MS4S1V2M型4x1复用器复用成一路电信号，复用器输出端为I路和Q路，由于I和Q两路信号存在完全相关性，因此采用对一路电信号进行延时以完成去相关操作方案，光源采用JDSU CQF975/108系列窄线宽分布反馈型激光器，使用激光器进行保偏获得光信号时应让保偏隔离器、电光调制器输入端的保偏光纤轴核对准确。接下来改变DPMZM的偏压，保证两个马赫曾德尔调制器的偏压误差在可控范围内以完成DPSK型调制，接下来将马赫曾德尔调制器的偏压偏置到一路且增加九十度相移，就实现了QPSK调制。调制信号通过偏振控制以后，经光親合器分解为两路，其一可通过由光调制分析仪（OMA）查光谱和星座图，另一路可通过PIN实现光电转变，QPSK调制实现整体系统框图如图1所示：

2.2 DSP相干调制与解调研究。目前在相干光通信传输系统中，数据被附加到了光波的电场上，故在解调时需要考虑复杂的电场属性，为了准确测量复杂的电场属性，要将输入的光信号数据和本振光—起输入90°混频器之中，假如平衡探测器的上部分探测信号在光的实部，需将下半部分本振光经过90°相移处理后加到检测光信号的虚部，获取检测到光场上加载的信息，就必须让本振光和输入光信号同相位且同偏振状态。相位和偏振态的掌控是相干接收机在实际应用时的主要困难。取决于光波偏振态在光纤中一般是杂乱无章的，就需动态把握光信号的偏振态完成本振光相匹配的工作，单每个动态偏振控制器体积大成本高。因为波分复用系统中，不同信道均要包含一个唯一的动态偏振控制器。故偏振态控制是目前限制相干接收机发展的关键因素。此外，相位锁定也是一项困难重重的任务。相干调制时使用的相位调制一般是载波控制制的，故经典的光锁相环以及输入锁定的方法不可以让本振光提供相位的固定，但是可以使用一种识别导向的特殊锁相环，就是在高符号速率的信息交互系统中，锁相环的延时要保证非常小。如今电域由DSP技术控制相位与偏振态获得了可能性，此外，基于DSP技术还能够对光信号在光纤传输中引入的色散及非线性损伤进行补偿，常见的相干接收机中DSP算法的可拓展功能有载波相位恢复、色散补偿、非线性补偿等。

3  光纤传输系统的应用

光纤数据交互系统在实际应用中，一般将多路的视频数据传输到同一条光纤中。目前传输系统中多路复用技术主要包含光时分复用、光波分复用和光频分复用。其中光波分复用技术完成视频、图像、文字数据等各类媒体的混合交互，负责扩充带宽的容量、光纤宽带数据交互的潜力和完成通信的超高速数据交互具有重要的实际价值，尤其是 WDM 附加光纤的 EDFA，将引发电信网产生巨大的热潮。光频分复用包含较窄的信道间距，因此它突出特点主要是能大幅度地提高复用的光信道;其次是能平衡信道之间光纤的通信。光时分复用中的 OTDM 技术能有效提高传输系统的数据交互速率，故可用在提高光纤数据交互系统的通信带宽。无论是从传输的信息容量层面，传输数据的速度层面，还是全光网络数据传输层面来讲，光纤通信技术在将来的实际应用价值将越来越大，地位会逐渐提高，即使如今光数据交互市场发展還不太景气，但随着光纤传输系统技术的逐渐成熟和改变，光纤通信需求将不断增大，将成为引领数据通信的主流。

4 结语

本文从光纤利用效率中分析波分复用和光时分复用技术特点和优势，波分复用技术在科极大地降低了通信信号传输的成本，提高了工作效率，光时分复用技术可以进一步与波分复用相结合以进一步提高信息的传输效率。针对改善信号传输成本居高不下的问题，研究了四相调制和DSP相干调制技术，并提出了相应的解调方法，可以进一步提高光源设备的利用率和节省设备花费成本。依据光纤传输系统中关键技术目前具备的现实意义，探讨了光纤传输系统的发展和应用前景，从关键技术的角度说明了光纤传输系统具有实际应用性和良好的发展前景。

参考文献：

[1] 潘日旺. 光纤通信技术与光纤传输系统研究[J]. 信息通信， 2017

[2] 张良， 李建生. 光纤通信技术与光纤传输系统的研究[J]. 信息通信， 2013（6）：220-221.