小编精心整理了《光纤通信论文(精选5篇)》，希望对大家有所帮助。摘要：随着当前我们国家制造业的不断完善以及发展，以及我们国家工业化体制发展程度的不断成熟，用电量的加大作为从侧面证明我国生产制造业发展的一个标志正在成为一个不争的事实。电力能源系统作为工业制造的基础，必须要在技术上获得更强大的发展，才会给我们国家的经济发展提供更加强有力的支持。这也是我们国家经济腾飞的必经之路。
光纤通信中光纤器件的运用分析
摘要：管线通信系统中，长距离、高速率、大容量信息传输需求迅速增长，这对光纤器件的性能和功能提出了更为严格的要求。下面本文就以常见的光纤器件为例，对光纤通信中光纤器件的运用进行分析，并就其光纤器件的发展方向加以论述，以对光纤器件在光纤通信中的实践运用加以明确。
关键词：光纤通信;光纤器件;运用
Optical Fiber Communication Devices Using Analysis
Wang Xingchen
(School of Electrical Engineering,Northwest University for Nationalities,Lanzhou730030,China)
光网络在经历了寒冬的洗礼后，逐渐迎来其生机盎然的春天。光网络的发展是同光纤器件分不开的，现代光网络对光纤器件提出了新的要求，这即是推动光模块和光器具进展的动力和方向。至今为止，光纤器件已经伴随着光纤通信的发展走过了几十年，其不仅是光纤网络的基石，且在很大程度上促进了光纤通信产业和技术的迅速发展。相信随着光纤器件技术的不断发展和应用的日渐成熟必将进一步促进光纤通信产业的发展。
一、光纤通信中光纤器件的运用
(一)光纤耦合器的运用。随着化学腐蚀、机械抛磨、熔融拉锥等耦合器制造工艺的出现，进一步推动了光纤耦合器的发展，出现了各种功能优良、结构丰富的光纤耦合器。依据光的耦合机理已经设计出形式多样的光纤耦合器结构，如布拉格、光电子、光纤光栅、双包层、星型、X型光纤耦合器等。光纤耦合器作为一种无源器件，其在光纤通信中的运用主要是传送与分配光信号，从而实现合波模式耦合、光场分波及光信号传播的方向性。当前，我国的耦合器的生产工艺已经趋于成熟，这为实现光纤耦合器生产的规模化提供了技术保障。(二)光纤放大器的运用。光纤放大器是增加可用宽带的主要光器件，其成本占据了光纤通信系统总成本的三分之一。当前，光纤通信中主要应用的是EDFA(掺饵光纤放大器)，其的增益介质为掺饵光纤，泵浦源为LD，实现了铒离子的粒子数反转。WSM技术的采用使得每根光纤可用宽度得到增加。信息数量进而增加，从而实现了大容量的信息传输。但是在DWDM系统中进行信号传输时，会降低信号能量。而光纤放大器的运用便可对光信号功率进行直接放大，不但延伸了光传输的距离，降低了系统成本，亦简化了系统构成，实现了传输线路的透明化。(三)光开关的运用。作为重要的光波导器件，光开关与光开关阵列具有串音低、插入损耗小、开关功耗小、开关速度快、寿命长、重复性好、结构小型化等优势。在DWDM传送网中，光开关得到了广泛的运用。在光纤路由备份大容量传送网中，光纤传输链路一旦失效，通过光开关便可迅速完成倒换，对路由进行重新选择，从而避免了信息的丢失。且随着光微电机械开关的不断发展，光开关将能够同微处理器实现连接，来使光电子器件实现集成化。(四)波分复用器的运用。波分复用器指的是一种在一条光纤上使用多数激光进行不同波长同时传输的光波技术，无需新光纤线路的铺设，就可在很大程度上提高光纤通信系统的传输容量，且可进行随时的扩容升级，来将现有网络不断叠加于光网络上。按功能和应用波分复用器可分为光纤扩大器、粗波复用器、分插复用器和密集波复用器等。(五)光纤光栅的运用。光纤光栅是通过紫光外曝光形式，利于光纤材料敏感性，来形成周期性的折射率变化，构成相位光栅的永久性空间。其实质作用是形成纤芯内窄带的反射镜或滤波器。光纤光栅具有对偏振不敏感、插入损耗低、光谱响应动态可控、同普通光纤续接简便等特点。作为高性能滤波元件，光纤光栅在光纤放大器、光纤光栅激光器、光分插复用器、密集波分复用器、偏振模色散补偿器和光交叉连接器等光纤通信网络元件中作用十分重要。如通过利用其选频特性，来制造出性能各异的滤波器，从而应用于网络器件的波长选择。
二、光纤器件的发展方向
(一)单根光纤传输成为主流，容量进一步提升。光纤通信将在光传输功能的基础上向大容量、高速度的方向发展，其内涵包括单一通道传输速度的提升和传输信道数在同一根光纤中的增加。这一趋势下，对于光纤器件提出了更高的技术要求，即不断创新来满足光纤通信的发展需求。(二)实现光交换。全光网络的兴起于发展表面当前的光纤通信的研究重点已经开始从光传输想光交接发生转移。光纤通信网络的变化与增强对于光纤器件提出了更高的要求，即服务于光纤通信光交换的实现。(三)集成光器件将大力推动光纤通信技术的普及。对于光纤通信来将，光集成器件的兴起于发展对其有着极大的推动作用，是光纤器件在今后发展的一个重要坐标。因光集成器件便于自动化生产，可实现规模化加工、多功能集成，故能够实现光纤器件的多功能和低成本化。在从分立式光纤器件过度到光集成器件的过程当中会对分立式半导体向大规模与集成电路的演化过程加以反映，其具有无量的前程。从而使得对于集成光器件的研发应成为日后工作的重要内容。(四)为推行光纤器件的普遍，决定了价格低廉是其努力的方向。光纤通信网络的建设重点开始逐步由长途骨干网转移到接入网和城域网，这一转移对光纤器件自身性能提出了更高的要求，即是对其价格低廉的需求，从而使其满足光纤器件的不断发展，实现早日普及。
三、结语
当前，我国在光纤器件的生产与研发上已取得不少成绩，有了一定的基础，但相比于一些发达国家，仍存在着一定的差距。这就要求我们走创新发展之路，强化对光纤器件的研发投入力度，从而为光纤通信系统奠定了一个可靠坚实的基础，促进光纤通信网络建设向前继续推进。
参考文献：
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[作者简介]王兴晨(1990-)，男，甘肃兰州，西北民族大学电气工程学院，2008级通信工程专业。
作者：王兴晨
【摘要】随着我国经济社会的不断发展，为科学技术的发展提供了强大的经济基础，尤其是在通信技术方面的发展，目前我国速度最快的通信技术就是光纤通信技术，它的工作原理就是利用光波作为载波的媒介，光纤作为传输的媒质，准确的将要传送的信息安全送达目的地的一种现代通信方式，基于此光纤通信技术被广泛的称作“有线”光通信。在当今社会中，光纤技术相比其他通信技术，比如电缆、微波通信的传输技术，在传输频带宽、抗干扰性和信号等方面都有着自己的优势，已经在世界范围内通信传输方式中占据主导地位。然而，就当前我国的光纤通信技术而言，它的潜在能力并没有全部被开发出来，在实际运用当中的技术还只是光纤通信技术本身的百分之二左右，剩下的巨大潜力还在等待人们去开发利用。因此，为了更好的开发利用光纤通信技术，本文就光纤通信技术中光纤的特性进行分析，并对其应用进行简要的探析。
【关键词】光纤通信;光纤特性;分析
光纤通信技术自1970年在我国开始用于通信传输，发展到现在只有短短的三十年时间，但是却已经取得了极其惊人的发展。由于光纤通信较之其他通信方式具有通信容量大、中继距离长、保密性好且适应能力强等优点，且是选用带宽极宽的光波作为传送信息的载体，为光纤通信技术在我国的推广和使用提供了必要的前提条件。为了能够更好的认识光纤通信技术，让光纤通信技术向着更高水平的、更高阶段的方向发展，我们可以从光纤的几个特性开始入手。经过多年的研究和发展，相关工作人员发现光纤的特性主要体现在三个方面，分别是在几何方面的特性、光学方面的特性与传输方面的特性，这三方面特性中又有着极具代表性的特性，分别是非线性特性、色散以及衰耗系数。
一、光纤通信技术
第一，光纤通信技术的概述。从光纤通信的组成结构上来看，主要是由光纤、光源和光检测器这三种通信的基本物质要素构成的，由于是以一种光导纤维为传输媒介的“有线”光通信，所以又可以称之为光导纤维通信。其中光纤又是包含了内芯和包层两个主要部分。内芯一般为几十微米直至几微米，所占用的体积非常小，而外面层主要是起保护光纤的作用，因为光纤通信系统所使用的光缆不同于普通的使用单根的光纤的光缆，它使用的是由许多光纤聚集在一起的组成的一组光缆，很有效的杜绝了信息在传播过程中出现信息泄露的现象。其中在实际应用中，不仅根据光纤自身的制造工艺进行分类，还可以按照光纤的组成材料和光学特性进行分类。总之，光纤通信技术在我国的发展正在不断的完善过程中。
第二，光纤通信技术的特点：首先是拥有相比于铜线或电缆的极宽频带和超大容量的通信存储空间，科学技术快速发展的今天，我们已经能够使用密集波分复用技术最大化地增添了了光纤的传输容量，解决因终端设备的电子瓶颈效导致光纤自身的巨大优势未被使用的问题，尤其是对于单波长光纤通信系统。然后是合适的长中继距离，传输损耗比其它任何传输介质的损耗都要低出很多，而且如果将来能够采用非石英系统极低损耗光纤，将让光纤通信技术的低损耗更上一层楼。再然后是抗电磁干扰能力强，因为光纤原材料是由石英材料制成的绝缘体材料，可以让光波导对电磁干扰具有强大的免疫力，还不容易被腐蚀损耗。最后是在光纤中的传输过程中光信号可以被完善地限制在光波导结构中，可以保证光缆外面窃听不到光纤中传输的信息，并避免出现串音干扰的状况。
二、光纤通信中的光纤特性
第一，衰耗系数。衰耗系数也就是每公里光纤对光信号功率的衰减值，这是区分多模光纤和单模光纤在传输过程中对特性研究的重要参数之一，对光纤的中继距离在很大程度上有直接的影响。由于它的重要地位，我们必须对其做出深入的研究，找到使光纤产生衰耗的原因，延长光纤的使用寿命。其中引起光纤产生衰耗的主要因素有：其一是吸收型的光纤衰耗，其主体是杂质，因为光纤的制作材料在制作过程中的纯度没有完全达到限定范围，这些杂质对光的吸收能力十分强大，造成杂质在光纤通信过程中容易对光信号的功率进行大量消耗，吸收型的衰耗也是导致光信号快速衰减最主要的原因。其二是散射型的衰耗，主要包括线性散射、非线性散射和结构不完整散射，在光纤通信传输过程中会严重影响光纤的使用效果。其三是其它类型的衰耗，主要包括微弯曲衰耗，这种类型的衰耗在光纤通信传输过程中起到作用是相对较小的。三种重要类型的衰耗方式中最容易引起且产生的影响较大的是第一种吸收型的光纤衰耗，因此为了在以后能够减少这种原因引起的光纤消耗，必须对制造光纤用的原材料二氧化硅进行十分严格的化学提纯操作，让造成散射损耗的光纤材料密度发生变化，以获得高纯度低衰耗的光纤，保证材料中的杂质含量始终保持在可控范围之内，降低杂质吸收的机率。或者在制造光纤的过程中，在纤芯和包层交界面上残留一些气泡和气痕，这样可以通过引起与波长无关的散射损耗让整个光纤损耗谱曲线上移来减小散射的损耗。
第二，色散。经过多年对光纤的研究发展，色散是光纤的一个重要特性，对于色散有它的定义，我们都知道在在多模光纤传输过程中的多模光在这个过程中存在着许多种传输模式，但是每一种传输模式都有各自对应的不同的传播速度和相位，所以就算在输入端同时输入光脉冲信号，也会因为光脉冲的前端和后端在光纤中传输的距离不一致，造成最终通信信息到达接收端时的时间都是不一样的，这种产生了脉冲展宽的现象就叫做色散。它是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽的变化对光纤的传输容量产生直接的影响，同时通过光纤链路的现场测试发现 光纤带宽变窄不仅对光纤的传输容量能起到限制的作用，同时还会对光信号的传输距离产生直接的影响。为了进一步了解光纤的色散特性，我们通过研究发现光纤的色散根据形式的不一样可以分为三种类型。一是模式色散，这种类型的色散主要是针对多模光纤起作用，因为它的光纤通信传输方式多种多样，而对于单模光纤这种只有一个模式传播的光纤传输技术，则不存在模式色散的问题。二是材料色散，顾名思义，材料色散主要是指制作光纤的主要材料二氧化硅本身所产生的色散，这种色散虽然是不可避免的，但是产生的影响较小，在光纤的色散特性中不占主导地位。三是波导色散，它是是指由光纤的波导结构所引起的色散，这种形式的色散对于多模光纤来说影响甚小。总而言之，就是色散大都是对多模光纤产生影响，主要形式是模式色散。对于光纤的色散特性需要注意的是对于单模光纤传输这种只是一个单模的传输方式，是不存在模式色散，模式色散为零，所以在单模光纤传输过程中考主要考虑的就是是材料色散和波导色散对其造成的影响。
第三，光纤传输的非线性效应。与光纤的衰耗和色散特性呈线性变化所形成的现行效应不同，光线的带宽系数与光纤长度都是呈非线性变化的，称之为非线性效应。以此为依据光纤中的非线性效应可以分为两种类型。
首先是散射效应，即受激布里渊散射SBS和受激拉曼散射SRS，众所周知，时间的任何物质从本质上来说都是是由分子、原子等基本组成单元组成的，这些基本组成单元在常温条件下一直处于不断地作自发热运动和振动中，因此，作为散射效应的重要组成部分，受激布里渊散射SBS和受激拉曼散射SRS在产生原理上是完全不一样的。前者受激布里渊散射SBS纤中泵浦光与声子间相互作用的结果，在使用光源的强度调制系统过程中，必须保证信号光功率在受激布里渊散射SBS的控制范围，否则将出现后向散射功率也会出现急剧的增加的现象，发生受激拉曼散射SRS状况。而后者受激拉曼散射SRS的产生原理是是光与硅原子振动模式间相互作用有关的宽带效应，不管在什么样的情况下，在这个过程中懂得短波长信号都会有所衰减，而长波长信号却会增强。由于受激拉曼散射SRS激发的是光频支声子，且门限值较大，在单信道和多信道系统中，一般情况下不容易发生。但是如果在传输过程中随着传输距离的增长和复用波数的不断增加，会造成光信号功率不断接近受激拉曼散射SRS的门限值，增加SRS发生的几率。
其次是与克尔效应相关的影响，即与折射率密切相关，主要包括自相位调制SPM、交叉相位调制XPM、四波混频效应FWM。自相位调制是因光纤中激光强度的变化所导致光纤折射率发生变化，从而引起光信号自身的相位调整的一种效应，也就是说光纤中的克尔效应是一种折射率的非线性效应。交叉相位调制XPM是指在多波长系统中，一个信道的相位变化不仅与本信道的光强有关，也与其它相邻信道的光强有关，它的出现通常是由于相邻信道间的相互作用导致相位相互调制。四波混频FWM还可以叫做四声子混合，它是是光纤介质三阶极化实部作用产生的一种光波间耦合效应，所产生的影响远远大于其他的效应。
结语
光纤通信技术是我国现阶段发展过程中的一项重要技术，对我国的发展起到重要推动作用，而光纤是其中的重要组成部分，为了能够进一步了解相关技术，发挥其应有的作用，需要对其有所了解，尤其是在它的特性方面，因此，在未来的发展道路上，还需要不断努力去探索。
参考文献
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作者：袁峭林
摘 要：随着当前我们国家制造业的不断完善以及发展，以及我们国家工业化体制发展程度的不断成熟，用电量的加大作为从侧面证明我国生产制造业发展的一个标志正在成为一个不争的事实。电力能源系统作为工业制造的基础，必须要在技术上获得更强大的发展，才会给我们国家的经济发展提供更加强有力的支持。这也是我们国家经济腾飞的必经之路。分析现阶段我国电力工程施工建设基本情况，施工单位建设了大量的变电站，为确保电力系统的稳定性，电力企业采用光纤传输技术对于电网信号进行传输，极大地提升了电力系统运行、信息传输的稳定可靠性。
关键词：智变电站 继电保护 光纤
1 光纤通信技术优势
首先，光纤传输具备强抗干扰能力，光纤通信不同于传统电缆通信方式，光纤通信会应用到较多的光纤材料，该材料的原材料为石英，有着非常强的绝缘性能，光纤在工作期间便可以在绝缘性能发挥之下有效规避磁场对于电能输送线路与设备运行的不良影响，使得电能在发电、输电、变电、配电过程中产生的继电保护及运动等信号可以保质保量的传输到相应地方，减少电网发生风险。
其次，光纤通信具备很大的带宽和高效的传输速率。光纤通信依靠光波在光导纤维中的反射来传输信号，光纤的损耗极低，特别是在光波长为1.55μm附近，石英光纤损耗可低于0.2dB/km，无中继可传输100km以上。
最后，光纤传输技术成熟，稳定可靠。从1986第一条光缆在美国亚特兰大年投入商用以来，随着信息技术传输速度三十多年的发展日益更新，光纤技术已得到广泛的重视和应用，已经形成了国际统一的传输标准和接口规范，不同品牌、不同厂家设备接口统一，可以轻松做到相互兼容和适配。变电站综合自动化是电网调度自动化的基础和信息来源之一，信息的正确采集、预处理、可靠的传输与合理的利用是综合自动化的目标，通信设备、自动化设备等不同类型的上下游设备也可以通过FC、LC等光线接口自由连接。
2 光纤通信的应用方式
2.1 专用光纤通信
该种通信方式可以在变电站之间采用专用光纤通道的构建，此方式一般用于线路继电保护装置之间通过光纤直接连接，受到保护装置实际发光功率、收光灵敏度、光缆线路衰耗等一系列因素影响，此方式连接传输距离基本不超过100km。具体应用专用光纤通信方式时两端变电站继电保护装置通过尾纤和光缆的配线终端ODF相可靠连接，一般会使用两芯(一收一发)。此方式是将信号发送和接收端的保护装置直接以光纤连接，中间无任何传输装置，信号以光速传输是专用通信方式的应用优势，主要为继电保护可靠性明显增强，信息传输过程中的中间环节减少，缺陷在于带路操作期间，要进行光纤带路保护、本路保护的多次切换，并且接头插拔次数较多，损坏风险大[1]。
2.2 复用光纤通信
该通信方式的组成部分主要为纵联保护的各个光纤，以此在所有光纤作用共同发挥之下，便可以对变电站信号有效的传输，具体实现方式为两端站点的业务装置将信号传出一般为标准的2.048Mbit/s的信息，通过光端机标准的2M接口复用交叉为光信号，经光缆传送至对端站光端机解复用，逆向恢复信号。该方式不需要考虑业务装置的发光功率、收光灵敏度影响，因此，复用光纤通道常应用于100km及以上的数据传输。总体来看，利用此种光纤通信方式开展的信号传输工作效果好，实际应用时有着连接非常简单的接线，后续的维护工作由于可以对光端机远程操作也较为简单，但是该方式应用期间存在着的信号传输中间环节增多、切换设备所致的巡查难度大、光电转换器至光端机采用同轴电缆可能会产生电磁干扰等问题需要引起工作人员的重视[2]。
2.3 智能变电站内光纤通信的应用
智能变电站一般分为3层：过程层、间隔层、站控层。过程层包含由一次设备和智能组件构成，涉及多间隔的保护(母线保护)。间隔层设备一般指继电保护装置、测控装置、故障录波等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、智能传感器和控制器通信。在站内由光缆及光纤通信设备组建一二次设备之间信息传输的通信网络，采用数据通信网关机，提供面向主站的实时数据服务和远程数据浏览，就能满足主厂站信息交互的“告警直传、远程浏览、数据优化、认证安全”的新要求，支撑调控一体化的业务需求。
基于该方法具体应用时，一二次设备之间的数据传输由传统的信号电缆更改为通信光纤，由于光纤体积小重量轻的特点，可以有效地减少工程施工难度，抗电磁干扰的特性减少了信号在传输过程中失真和保护勿动的风险，其绝缘的特性更是杜绝了传统二次电缆短路或遭遇雷击着火的风险。该连接方式在智能变电站电力系统母线、传输线路、变压器的信号传输有着非常理想的应用效果，对于电力系统震荡、电磁干扰等外界因素的干扰作用可以进行良好的规避。光纤使得传输稳定性有着较大幅度的提高。
2.4 注意事项
影响光纤通信技术有效监测的危险因素主要包括：首先，时钟方式。现阶段智能变电站继电保护装置进行光纤通信技术应用期间，若使用复用通信方式，主要为2Mbit/s复用方式，基于该方式的光纤通信工作进行期间需要连接复用设备(SDH、PDH等)，以此可保证通信设备及通信通道的信号通信性能非常强，整体通信工作的可靠性较高。但是此种复用方式应用时，易出现复用设备连接不一致情况下的信号发出、接收信号数据时钟基准不同的情况，如果连接完成的复用设备为PDH，就需要工作人员对于保护装置两端的时钟方式进行合理的优化设置，分别为主时钟、从时钟;如果复用接口与复用设备SDH连接，就要对保护装置两端时钟方式作以全部主时钟的设置，便可以规避通信问题的发生，确保通信性能良好。其次，屏蔽要求。该因素也为影响通信性能的重要因素，具体分析该因素的影响情况，发现电缆连接时判断属于同轴电缆，就需要对2Mbit/s復用方式的复用接口作以复用设备的连接，SDH与PDH均可，待成功连接之后，便可以在良好的干预电磁干扰的情况下，对于各项信号数据进行稳定的传输，分析此种复用方式的实际应用效果，可知该方式的屏蔽干扰效果非常好，但是注意如果连接的电缆并非为同轴电缆，则还是会发生屏蔽效果不良的问题，使得通信性能受影响[3]。
光纤通信需要电力企业的工作人员具备较强的光纤校验维护能力，以便对光纤保护管理界面出现的问题进行妥善处理，光缆的接续、测试需要比较昂贵的施工和测试设备，如光缆熔接机、光时域反射仪(OTDR)等专业设备;同时还存在施工工艺问题，由于基于光纤通信的工作施工时的工艺复杂，操作流程多，作业技术要求高，光纤全反射的原理造成光纤不能有过小的盘绕半径，导致实际的光纤保护工作非常容易出现误差，不利于光纤通信效果的发挥。需要人员做好施工工艺培训和技能训练，运维检修人员也要具备良好的专业技能。
3 结语
光纤通信技术属于一种新型的发展也较为成熟的通信技术，与常规的通信技术进行应用效果的对比，该技术具备通信传输速度快、大容量及损耗较少等特点，在通信领域内有着较高的应用价值，所以，该技术在智能变电站中也有着广泛应用，而传统变电站站内通信的光纤化改造也必然成为一种新的趋势。
参考文献
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作者：闫治奇
摘要: 研究光纤通信系统的基本原理及发展现状,分析光纤系统的特点与应用,给出光纤通信的实际应用价值。
关键词: 光纤通信;基本原理;特点;应用
0 引言
现代社会已经进入了信息时代,随着通信技术的飞速发展,从中国古代用的“烽火台”报警,欧洲人用的旗语传送信息到现代的光纤通信,都表明人类对于通信的需求在不断增加,尽管光纤通讯系统呈几何倍数的增长,但是还远远没有达到光纤通信的通量极限,所以人们还在不断研究光纤通信,挖掘光纤通信技术的潜力,提升通讯的质量和容量。
1 光纤通信的基本原理及发展现状
光纤通信技术(optical fiber communications)从光通信中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术,其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。
光纤通信是利用光纤和激光的特性来实现,利用激光的相干性和方向性,使用激光作为信息的载体在光纤中进行传输的通信方式。在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化,并通过光纤发送出去;在接收端,检测器收到光信号后把它变换成电信号,经解调后恢复原信息。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。
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,光纤通信技术不断创新。光纤从多模发展到单模,工作波长从0.85μm发展到1.31μm和1.55μm,传输速度从几十Mb/s发展到几十Gb/s。
另一方面,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。从初期的市话局间中继到长途赶先进一步延伸到用户接入网,从数字电话到有线电视(CCTV),从单一类型信息的传输到多种业务的传输。目前光纤已成为信息光带传输的主要媒质,光纤通信系统将成为未来国家信息基础设施的支柱。下面是当今发展较快的迹象光纤通信技术。
1)光纤接入网(OAN,WTHX Optical Access Network)技术。10多年来,由于各种通信业务的迅猛发展,对通信容量的需求急剧增加,光纤干线的建设应运而生,各国先后建设成全国的光缆骨干网。随后出现的问题是用户接入网仍保留着旧的铜缆网,不能适应发展需要,必须加以改造。改造的方案很多,首先考虑到的是开发利用铜缆的潜力,进一步提高其宽带来满足一定时期的需要,然后再过度到光缆。比如,当前不少国家都在采用的线对增容系统、高比特率数字用户环路、不对称数字用户环路、混合光纤与同轴电缆系统等都属于一些过渡性措施,应用广泛。
2)全光网技术。光纤通信技术是以光纤代替电缆,以光波代替原来频率较低的电磁波发展起来的。因此,至今在光纤通信系统上仍需用大量的电信设备,甚至本来的光信号源也要变换成电信号源,然后进入光纤通信系统。在传输过程中的放大、交换及接入设备终端等基本上全是电设备。这是由于电系统比较成熟、应用比较方便所造成的。但这些电设备会带来许多限制和干扰因素,儿这些因素在光的系统中原来是可以避免的。
2 光纤通信的特点和应用
2.1 光纤通信的特点。① 通信容量大、传输距离远;一根光纤的潜在带宽可达20THz。采用这样的带宽,只需一秒钟左右,即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。目前400Gbit/s系统已经投入商业使用。光纤的损耗极低,在光波长为1.55μm附近,石英光纤损耗可低于0.2dB/km,这比目前任何传输媒质的损耗都低。因此,无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。② 信号串扰小、保密性能好。③ 抗电磁干扰、传输质量佳,电通信不能解决各种电磁干扰问题,唯有光纤通信不受各种电磁干扰。④ 光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输。⑤ 材料来源丰富,环境保护好,有利于节约有色金属铜;⑥ 无辐射,难于窃听,因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外。⑦ 光缆适应性强,寿命长。⑧ 质地脆,机械强度差。⑨ 光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。⑩ 分路、耦合不灵活。光纤光缆的弯曲半径不能过小。
总之,光纤通信不仅在技术上具有很大的优越性,而且在经济上具有巨大的竞争能力,因此其在信息社会中奖发挥越来越重要的作用。
2.2 光纤通信的应用。光纤通信首先应用于市内电话局之间的光纤中继线路,继而广泛的用于长途干线网上,成为宽带通信的基础。光纤通信尤其适用于国家之间大容量、远距离的通信,包括国内沿海通信和国际间长距离海底光纤通信系统。目前,各国还在进一步研究、开发用于广大用户接入网上的光纤通信系统。
光纤可以传输数字信号,也可以传输模拟信号。光纤在通信网、广播电视网与计算机网,以及在其他数据传输系统中,都得到了广泛应用。光纤宽带干线传送网和接入网发展迅速,是当前研究开发应用的主要目标。
光纤通信的各种应用可以概括如下:
通信网,包括全球通信网(如横跨大西洋的太平洋的海底光缆和跨越欧洲大陆的洲际光缆干线)、各国的公共电信网(如我国的国家一级干线、各省二级干线和县以下的支线)、特殊通信手段(如石油、化工、煤矿等部门易燃易爆环境下使用的光缆,以及飞机、军舰、潜艇、导弹和宇宙飞船内部的光缆系统)。构成因特网的计算机局域网和广域网,如光纤以太网,路由器之间的光纤告诉传输链路。有线电视网的干线和分配网,工业电系统,如工厂、银行、商场、交通和公安部门的监控,自动控制系统的数据传输。综合业务光纤接入网,分为有缘接入网和无源接入网。可实现电话、数据、视频(会议电视、可视电话等)及多媒体业务综合接入核心网,提供各种各样的社区服务。
3 结束语
在人类的生活中通讯占有不可或缺的位置,光纤通信在通讯技术领域的普及,已经成为最主要的信息传输技术,并且无论通讯技术发展的高峰还是低估,光纤通信都没有体制其发展的脚步,并且其未来发展的前景也十分广阔。
参考文献:
[1]刘增基、周洋溢、胡辽林、周绮丽编著,《光纤通信》,西安:西安电子科技大学出版社,2001.
[2]黄一平、赵彦晓、姚伟编著,《光纤通信》,北京:北京理工大学出版社,2008.1.
作者：李凤伟
摘 要：光纤通信技术，是目前主流的通信技术，也是铁路主要使用信息传输技术，其能够加强铁路通信能力。因此，本文对铁路通信系统进行分析，从而介绍光纤技术的在铁路通信中具体应用。
关键词：铁路通信系统;光纤通信技术;应用
引言：随着信息时代的发展，信息的传递和交流也越来越重要。自改革开放，我国铁路运输需求逐年增加，铁路系统通信系统不也要跟进时代的步伐，光纤通信系统是目前铁路通信系统中最重要的信息传输技术被广泛使用的，应用光纤通信技术加强和完善铁路通信系统通信能力，促进了整个铁路系统的发展。
一、光纤通信技术概述
光纤通信是通过使用一种光导纤维玻璃的媒介，来实现信息的传递。在上个世纪六十年代，美籍华人高锟博士发表一篇论文证明用光纤来传递信号的可能性，经过几十的发展，当前世界上的信息传递都是用应用光纤。随着社会和经济的发展，人们一直在研究光纤作为一种通信介质，发展的步伐从未停止，许多光纤制造商不断增加对资本和技术的投资。光纤生产水平的提高正在推动光纤通信技术的持续发展，同时，光纤通信的传播速度也得到了提升，尤其是近10年来，其传输效率提高了数百倍。所以在信息通信领域，通信和信息传输的媒介正在发生着其所未有的变化，光纤作为一种通信介质，它被广泛应用于信息通信的领域。
二、铁路通信的作用
铁道通信在正常情况下，帮助铁路系统对运行管理、列车调度和轨道系统设计、防灾、预警等信息传递，同时也用于发生异常或紧急情况时的抢险救灾的一种通讯方式。具体而言，铁路通信具有以下三个功能。
(一)保证各种调度指挥信息的传输
无论是旅客运或货运列车必须严格按照运行图和调度员的指令进行调度。因此，发送调度命令信息非常重要。铁路通讯系统需要将信息准确无误、及时、可靠传递出去。
(二)为旅客提供各种服务的信息
在预售车票时，就需要有一个巨大数据通信网络，用于存储和传输预售票的各种数据信息的通信网络满足人民的购票需求。另外，以车站内的旅客的购票需求，搭建一条通信线路来显示数据库中存储的各种信息。
(三)为设备维护和运行管理提供通信条件
铁线的维护人员沿途工作时，需要沿途有电话线，方便及时交流信息。行驶的火车需要装有信息通信设施，以便火车在运行时可以及时将情况告诉调度员或是车站内的值班员;尤其在一些偏远地区，电话通信在管理车辆和信息传递方面非常重要。
三、光纤通信技术在铁路通信系统中的应用现状
现在社会对铁路的速度和安全的需求正在增加，铁路通信系统的传输速度和质量要求也在不断提高。光纤通信技术在铁路通信系统中的应用非常重要。现代铁光纤通信系统在道路通信系统中的应用和发展经历了三个阶段，它们是 PDH 光纤通信阶段、SDH 光纤通信阶段和 DWDM 光纤通信阶段。
(一) PDH光纤通信系统
我国铁道通信技术正在走向智能化、宽带化、数字化、信息化的方向发展，光纤技术在铁路通信领域得到了广泛的应用。光纤通信技术在铁路通信领域的应用，我国在 一九八零年初开始研究铁路光纤通信，PDH光纤是光纤通信技术的最早应用。一九八二年，我国以北京作为试点，搭设 15 公里的光纤实验。在实验中，放置4芯短波灯光纤开路二次群系统。我国应用的PDH光纤通信系统，经典案例是大秦铁路，就是大秦铁路的重载双线电采，使用8芯单模短波光纤的干线局专线网络通信系统工程机械，它构成了PDH通信技术的核心。铁路沿线站段网络通信系统构建设备为PCM和D/I，两个核心为8Mb/s PDH。本次试验的成功标志着我国铁路通信系统开始采用传统的小型同轴通信系统向数字信号转变。大秦铁路通信系统的成功，是我国首创长途干线光缆通信数字系统始于大秦铁路，之后的我国铁路通信系统光纤数字通信系统的重大创新。及时有效地清除铁路通信系统的安全漏洞和安全隐患，PDH光纤功能强大。但是，在PDH光纤通信中，有些东西是不能忽视的问题，其复杂的结构、不一致的标准、脆弱的网络管理问题，在一定程度上不能满足铁路通信系统发展的步伐，因此在此背景下，SDH光纤通信诞生了[1]。
(二)SDH光纤通信系统
与PDH光纤通信系统相比，SDH光纤通信系统更多完整以及应用更广泛，因此它可以有效地填充PDH光纤通信不足。SDH光纤通信相关技术对铁路的发展起到了很大的推动作用。通信领域的发展历程中先进的技术取代落后的技术，SDH光纤通信技术也是一样。
SDH光纤通信是一种实现更高传输速度的数字通信技术，为了实现数字信号同步，信号被固定在一个帧结构中。SDH光纤通信技术可以有效弥补PDH光纤通信的不足。同时，SDH光纤通信的应用进一步促进了铁路通信系统的发展。与 PDH 相比在光纤通信方面，SDH光纤通信优势明显。首先是字节复用技术，简化了网络的上下分支信号。 其次是将创建一个不同的厂家设备的互联条件，引起SDH光纤通信采用的接口标准和比特率都采用统一的标准。再其次是SDH光纤通信网络强具有自愈特性，在主流媒体信号中断时自动恢复信号，保证信号正常传输。最后是SDH光纤通信系统本身的网络管理功能，为铁路通信系统提供了更有效地保障[2]。
(三)DWDM光纤通信
就现有技术而言，DWDM光纤通信是更先进的光纤通信技术，与常规PDH光纤通信技术和SDH光纤通信技术相比，其具有三个明显的优势。首先是DWDM光纤通信技术可以实现更大的传输容量和更快的传输速度，DWDM光纤通信技术的优势在于宽带。前面提到过，宽带具有纤和损耗低的特点，而DWDM 光纤正是利用宽带的热点，载波具有几种不同的波长，DWDM 技术可以在同一根光纤上实现多个波长的载波的组合传输中，在信道容量下，DWDM技术以更少的总光纤实现相同的信息传输效果，即相同光纤总量下的DWDM光纤通信该技术可以实现更大的传输流量，单根光纤的传输容量达到500Gb/s，显著提高铁路通信传输速度。其次是在 DWDM 光纤通信技术中的背景下，网络协议和实际传输速率互不影响，二者不会发生任何冲突。 DWDM可以两者兼有，DWDM技术可以同时以不同的传输速度发送数据可在同一激光轨道内完成，它灵活使用m协议、ATM协议和SET合约来进行2.4Gb/s数据传输，因此DWDM光纤通信可以实现大容量信息传输，同时最大限度地提高用户满意度，以及满足用户对网络安全状况和传输质量的要求。最后是 DWDM 光纤通信可以最大限度地达到国际标准的数字传输技术。传统SDH光纤和 PDH 光纤通信都与 DWDM 光学完全兼容。另外，光纤通信系统具有灵活开放的网络模式，符合国际标准，可在一定程度上大大减轻网络设备的负担。上海是我国第一个使用DWDM光纤通信的轨道交通系统杭浙赣铁路通信系统，DWDM光纤通信多条区域铁路线、京九线铁路线、新长途线、武广铁路线。使用DWDM光纤通信系統构建主要铁路网通信系统广泛应用于我国铁路通信系统中，其中，京九线是一种应用于铁路通信系统的DWDM光纤通信技术的典型案例[3]。
结论：综上所述，光纤技术是当前铁路通信系统中最重要的信息传递技术，对铁路管理起着关键性作用。光纤通信技术的提高，不仅能够提升我国的铁路通信系统，还加快了铁路信息化建设，提高人民的出行便捷，实现国家的富强。
参考文献：
[1]张广福.5G无线通信技术及其在铁路通信系统中应用[J].中国新通信，2021，23(02)：39-40.
[2]完瑞萍.光纤通信技术在民航通信系统中的应用[J].中国新通信，2020，22(11)：107.
作者：左翎 邱敏强 李越
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