通信传输光纤研究

【摘要】 通信指的是两点之间的信号传输，且必须要保证传输的有效性和准确性以及实时性。在有史以来的人类通信行也发展的进程中，通信是呈指数增长的速度发展的。用于通信的传输材料，叫做功能材料，是用于传输信号、存储信号、探测信号等等用途的材料。早在很久以前，中国人就会使用光来传送信号，比如烽火通信，欧洲人则是使用旗帜来代表信号[1]。1880年，美国人贝尔（Bell）发明了用光波作载波传送话音的“光电话”。贝尔发明的电话是现代电话的前身。1960年，美国人梅曼（Maiman）发明了第一台红宝石激光器， 给光纤通信带来了崭新的研究领域。激光器的发明和应用，使得停滞不前的通信进入了一个新的发展阶段。

如今，对于传输光缆的研究依旧具有十分重要的意义。

【关键词】 光纤 通信 传输

一、引言

光纤通信的发展可以粗略地分为三个发展的阶段：第一阶段（1966～1976年），是从研究r期开始向商用时期的转变。第二阶段（1976～1986年），这个时期是光纤通常发展的黄金时期，研究方向转变为长距离传输以及低损耗。第三阶段（1986～1996年），这个时期的目标是向着大容量和长距离的，是大面积商用的推广时期[2]。

1976年美国在亚特兰大进行的现场试验，标志着光纤通信从基础研究发展到了商业应用的新阶段。此后这个发展阶段之后，光纤技术手段不断更新；其工作模式从多模发展到单模，其波长也是从短波向长波发展，传输速度更是成百倍的增长。随着技术的进步和大规模产业的形成，光纤价格不断下降，应用范围不断扩大。如今光纤是通信传输的主要途径来，光纤是整个人类的信息载体。在许多发达国家，生产光纤通信产品的行业已在国民经济中占重要地位。

二、光纤的特性

光纤的主要特性是：容许频带很宽，传输容量很大；

理论上说一根头发丝粗细的光纤可以传输100亿话电路。目前一根光纤传输50万话电路（40Gb/s）试验成功。比电缆等高出几千几十万倍以上。

损耗很小，中继距离很长且误码率很小；

光纤的衰减系数极低（目前已达0.25db/km以下）。中继距离可达100km重量轻，细、体积小；直径一般为几微米到几十微米[3]。相比电缆轻90%～95%（是电缆质量的1/20～1/10），直径不到电缆的1/5.抗电磁干扰性能好；泄漏小，保密性能好；节约金属材料，有利于资源合理使用。

光纤的种类包括：（1）工作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤。（2）折射率分布：阶跃（SI）型光纤、近阶跃型光纤、渐变（GI）型光纤、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。（3）传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤。

三、光纤传输特性及原理

3.1损耗

光或者电磁波在光纤中传播的时候，随着传播距离的增加，其功率逐渐减小的现象叫做损耗。长距离传输信号，光纤损耗是最的损耗途径。除了传输损耗之外，吸收损耗和散射损耗是由光纤本身的特性决定的。另外，耦合损耗是光源与光纤之间的损耗、连接损耗是光纤之间损耗等，这些都是光纤传输损耗的因素。为了实现低损耗传输，光纤有三个低损耗窗口：0.85um，1.31um，1.55um。况且随着波长的增加，光纤的损耗会越来越小[4]。

3.2色散

电磁脉冲或者光信号经过光纤的传输之后，在输出端会有相位的延迟，这种现象称为色散。（1）产生原因：由于光信号具有不同的频率成分以及共奏模式，而且在光纤传播的路径不一样，速度也不一样，因此到达接收端的时间也都不一样，即群时延差引入了色散。（2）导致问题：信号波形畸变，表现为脉冲展宽，产生码间干扰，增加误码率。限制带宽，影响通信容量和传输速率。（3）光纤的色散主要有模式色散、材料色散和波导色散。（4）模式色散：不同模式的光传输途径不同，速度不同所引起的色散。（5）材料色散：由于光纤材料本身的折射指数随波长而变化引起的色散。（6）波导色散：光纤的几何结构不完善引起的色散。

光纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯，中间为低折射率硅玻璃包层，最外是加强用的涂覆层。光线在纤芯传送，当光纤射到纤芯和外层界面的角度大于产生全反射的临界角时，光线透不过界面，会全部反射回来，使光纤在纤芯内延其轴线方向，并束缚在其界面内传送。

结论：光纤是通信的传输媒介，它的研究是十分重要的，在21世纪通信产业极速发展的今天，作为信号载体的光纤的研究是很具有实际价值的。好的技术和材质可以带来良好的信号传输保障良好的通信能力，是具有十分重要的意义的。

参 考 文 献

[1] 浅析有线电视全光网络关键技术[J]. 殷亚男.科技资讯. 2014（12）

[2] 全光网络的关键技术研究及其发展前景分析[J]. 李陵.中国新通信. 2013（08）

[3] 全光网络浅析[J]. 郑晨溪.物联网技术. 2013（05）

[4] 通信技术课堂――全光网络[J]. 电力系统通信. 2010（02）

[5] 全光网络的安全及防范分析[J]. 乔婧，潘武，杨静.光通信技术. 2008（03）