光纤通信技术及其应用分析

于海波，孙建东，王君宇

（中国人民解放军31401部队90分队，山东 济南 250100）

0 引 言

在社会经济高速发展、技术逐渐成熟的今天，光纤通信技术对社会生活的影响更加突出，使得光纤通信技术日益受到重视。我国大多数的网络已经成功接入光纤通信，覆盖率也越来越高。对发展人工智能和物联网来说，光纤技术的功能和影响更加明显。因此，对光纤通信技术应用的分析十分必要。

1 光纤通信技术

1.1 光纤通信技术基本情况

光纤通信技术已逐渐发展成为当代通信的重要技术，并在现代电信网中发挥了重要作用[1]。作为一门新兴技术，光纤通信的发展是最快的，应用面广，不仅是全球新技术革命的重要标志，而且是今后信息社会传递信息的重要工具。光纤通信系统的传输原理如图1所示。

光纤通信是一种以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信形式。光纤的构造如图2所示。

光纤是一种介质光波导，利用麦克斯韦方程对光波导（光纤）中传播的电磁波现象进行描述，具体形式为：

图1 光纤通信系统传输原理图

图2 光纤的构造示意图

式中，E为电场矢量，H为磁场矢量，D为电通量密度，B为磁通量密度。

另外，光纤根据传输模式可以分为多模光纤和单模光纤，其中多模光纤根据折射率分布分为阶跃多模光纤和梯度多模光纤。描述阶跃多模光纤折射率分布的数学公式为：

梯度多模光纤是利用光传输速率和光纤材料折射率成反比，处理多模光纤中出现的模间色散问题。对单模光纤而言，单模传输条件为：

确定光纤折射率分布结构的参数后，当工作波长大于某一特定波长时，才会实现单模传输，公式如下：

1.2 光纤通信技术的优缺点

光纤通信技术的发展与应用，极大地促进了社会的发展，但享受该技术带来便利的同时，不能忽视其存在的不足。光纤通信技术通信容量大，传输距离远，信号干扰较小，保密性高，抗电磁干扰，传输质量高，且光纤的尺寸小、重量轻，所以便于铺设与运输[2]。光纤通信材料的来源丰富且没有辐射，很难被窃听，传输的光波一直在光纤内。此外，光缆存在强的适应性，使用寿命长[3]。但需要注意，光纤质地较脆，机械强度较差，需要利用一定的技术、工具及设备对光纤进行切断和接续处理。因为分路与耦合的灵活性差，所以光纤光缆的弯曲半径需要大于20 cm。

1.3 光纤通信技术分类

光纤通信技术本身主要包括光纤光缆技术、光网络技术以及光交换技术传输技术等。

2 光纤通信技术的应用分析

2.1 光纤通信技术的应用领域

光纤通信的应用领域广泛，主要应用于市话中继线，能全面发挥光纤通信的优势。传统依赖电缆、微波以及卫星通信的长途干线通信中，目前已全面使用光纤通信[4]。

2.2 光纤通信技术的具体应用

2.2.1 广播电视中的应用

光纤通信技术凭借其显著优势，在广播电视中得到了充分应用。在广播电视领域内，广播电视信号进行传输的载体是光纤。目前，基于光纤的网络格局已经建立起来，能确保广播信息传输更具有效性。

2.2.2 电力通信中的应用

基于光纤发展的网络为光纤网络。移动和电信两大运营商非常关注光纤的布局，并不断调整与优化光纤布局。当前，光纤通信技术不断发展，技术手段越来越成熟。在电力通信行业内应用光纤通信技术，能使电力系统的稳定性更上一层楼，有效保障电力系统的安全性。

2.2.3 电信干线中的应用

信息技术高速发展的今天，人们对光纤通信技术的要求也更加严格，再加上多种专业通信网的发展需要，导致光纤通信技术因其各种优点在多种行业领域广泛应用。目前，我国基于光纤通信技术已经建立了较为完善的信息网，推动了我国经济的更好发展。

2.2.4 军事领域中的应用

在信息技术高度发达的时代，一个国家国防军事的通信技术水平直接影响着整个国家的军事力量。科技与国防事业息息相关，所以国家要通过高科技手段为本国的军事提供全方位的服务。今后的战争不单纯依靠军事武器，更需要信息技术的支持。就某种角度而言，军事领域应用信息技术已经改变了军事斗争思想。

2.2.5 互联网中的应用

光纤通信传播时以光信号为主，损耗较少，且数字信号转化过程清晰度较高。另外，应用光纤通信可以提高网速，进一步推动互联网行业的建设，带动电子商务和物流等行业的快速发展。用户不必出门，只需在家就可以完成下单和支付等行为，还可通过网络查询物流。光纤通信技术在互联网中的应用推动了社会生活的更好发展，有效提高了人们的物质水平，可为人们提供更便捷、更舒适的服务。网络中的光纤接入如图3所示。

3 光纤通信技术的应用展望

光纤通信技术的发展形势集中于超大容量传输技术和智能化等多种方面。目前，随着计算机技术和互联网信息技术的迅猛发展，挖掘出多种基于光纤通信技术的新功能，不仅可以保障通信工程的质量，而且可以增强其效率。

3.1 提升通信容量，落实超大容量目标

信息传递的规模在逐渐增大，因此需要扩大通信容量，适应信息传递的需要。在光纤通信技术建设的同时，各种技术和设备也在不断更新与发展，需要由更加庞大的网络系统装载光纤通信系统，以提高传输质量[5]。新系统与光纤电缆的匹配度不足时，需进行优化处理。优化改进后，光纤通信的传输速度会更快，容量也会提升。

图3 网络中的光纤接入

3.2 全光网络的实现

光纤通信的未来就是全光网络。全光网络凭借光信号进行信息的传输与交换。网络节点依赖电器元件进行传输，所以会对光纤通信系统的发展形势和容量产生限制。随着科技的飞跃进步，可通过光转化等技术建设全光网络，提升系统的传输容量和安全性，且维护方便，有助于减少部分运行成本费用。

3.3 光弧子通信技术

在超大容量传输方面，光弧子通信技术具有巨大潜力。该技术可以改善色散，从而影响信息传输的距离与容量，还可以有效增强信息传输质量。此外，该技术能抵抗外界环境的干扰，平衡色散，提升输送距离，在通信系统中发挥了巨大作用。

3.4 光网络智能化

科学技术的快速发展与应用，导致人们的生活方式出现了多方面变革，对信息传递的要求也逐渐趋于多样化，既要满足容量大和速度快，又要满足个性化与智能化。因此，光网络智能化是通信技术的一个重要发展趋势。我国原有的通信技术在网络信息技术的作用下，基于当前体系，结合通信技术和计算机信息技术，推动在光网络系统中有效地使用数据加密技术和远程控制技术，最终使光网络智能化目标落到实处。例如，高速公路对光网络进行了良好应用，网络架构如图4所示。

4 结 论

图4 高速公路上使用的光网络架构

当前信息传输的主要方式是光纤通信网络，有效推动了社会经济的建设。社会不断进步与发展，光纤通信技术也将不断发展，并逐渐趋于成熟，在社会生产和生活中得到了广泛使用，提高了信息传输速度，保障了通信质量，便利了人们的生活和工作。我国光纤通信技术和通信技术与发达国家相比还存在很大差距，需要结合国内实际状况，着眼未来，明确光纤通信技术的发展方向，建设良好的光纤通信产业，以满足国内基本需求。