光通信“超高速”发展：光纤技术有多重要？
作者：OFweek 光通讯网
分类 : 比特网
　　近日，北京邮电大学光子学与光研究院执行院长、信息光子学与光通信国家重点实验室常务副主任纪越峰教授表示，未来光纤通信发展在技术与应用层面上将体现在三个提升和一个降低，分别为容量提升、智能提升和融合提升，以及成本降低。其中，容量提升是指通过提高速率(如100G、400G、1T或者更高)、多粒度大容量交叉、灵活栅格等技术方式来提高光纤通信容量，以满足日益扩展的、大容量多业务承载需求。
　　随着的快速发展及普及，信息通信需求呈现爆发式增长，促使光纤通信技术向更高容量提升。相关观点表明，超宽带产业已进入历史最好的发展阶段，4视频、云服务将彻底激发对超宽带的需求，超宽带将成为各国经济发展的驱动力。为此，世界各国正积极布局高速光通信技术。例如，、和大力推进的"光改"计划、德国发布"数字战略2025"并建设全覆盖的千兆光纤作为支撑、意大利计划70亿欧元打造国家等。伴随着全球范围内的高速通信升级，作为连接支撑的海底光缆也需要相应提升，其中超低损耗和大有效面积是重点发展方向。
　　此外，的流量已经占据全球通信网络流量绝大部分。作为高速信息传输的主要载体，如今光通信技术已经在数据中心中得到了广泛应用，从距离几米间的光互连到连接世界各地数据中心的光网络。因此，作为基础载体的光纤技术升级已经迫在眉睫。
　　为此，康宁光通信大中华区市场发展经理将在日举办的"OFweek 2016(第十届)中国光通讯技术与应用研讨会"上发表《高速光通信中的光纤技术》主题演讲，将重点讨论高速光纤传输系统中的新型光纤技术：对应用于海底及长途传输的光纤而言，光纤的衰减和有效面积成为可进一步优化的参数，超低损耗和大有效面积光纤是发展的方向;对于城域的数据中心互联，光纤的衰减，色散等因素对非高速系统仍有;对于短距离高速连接，将讨论数据中心内部互联对光纤的需求，以及多模光纤技术和发展趋势。更多内容关注研讨会官网：http://www.ofweek.com/seminar/2016/fiber/
　　人物简介：陈皓，2010年加入康宁公司，担任康宁光通信光纤市场开发经理，从事康宁新型光纤产品市场开发及应用工作。现主要负责康宁海底光纤，下一代陆地骨干网传输光纤及多模光纤在中国地区的和产品管理。组织和参与了多项新型光纤的应用研究和测试工作，在国内外期刊发表文章十余篇。
[ 责任编辑：段晨濛 ]
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光纤通信技术发展与其研究
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光纤通信技术的发展及其研究 　　摘 要：现阶段我国的通信技术中，光纤占有很大的比重，光纤通信技术的推出有益于提高信息的传播，光纤通信技术使信号的传播由电波变成了光波，光纤相对来讲比传统的通信技术有更多的优点和优势，本文就现阶段光纤技术的特点，分析现阶段光纤技术的发展情况以及存在的弊端，提出有益于光纤通信发展的策略，研究光纤通信的前景
关键词：光纤通信技术；特点；发展前景
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.
1 光纤通信技术的特点
1.1 光纤通信技术传递速度快、传输功耗小
随着现阶段时代的进步，通信技术不断的进步，现阶段我国很多传统的通信都已经变成的光纤通信，光纤通信相对于传统的通信技术有很多优势，信号传播、安全性、传输的速度都有极大的提升，这也是光纤通信被广泛应用的一个原因。一个新的事物的传入需要时间被人们接受，在这个被接受的时间段内，光纤通信要更有特点，首先将自身的优点发挥到极致，现阶段光纤通信有以下两大优点：第一、传输速度快，容量充足。随着现阶段社会的发展，人们对于生活的质量要求越来越高，之前使用的2G网络，现阶段已经逐渐发展为3G、4G等，网络的发展一方面反映了现阶段通信技术的发展，另一方面反映了人们对于信息传递速度的要求，目前人们对于信息传递速度要求越来越高，光纤就抓住了人们对网络的这一要求，光纤的传递速度比传统的通信要快得多，而且每次传递的信息量比较大。第二、传输功耗较小。光纤通信技术从发明到使用的整个过程中，信息传递的消耗都是光纤通信所关注的重点，光纤通信不仅要求传递速度快，而且要求传输功耗小，光纤通信技术主要是依靠光纤来传递光波，这种传递形式完全不同于传统的通信技术，以光纤为媒介进行光波传递极大地降低了信号传输的耗损程度，在未来的社会中，科学技术不断地进步，光纤技术也能不断地进步，光纤将采用更好的石英光纤，这种石英光纤的损耗程度将更低，传输功耗就会减低，信息传递的成本也会降低
1.2 光纤技术的安全性高
随着人权意识的提高，现代人更加注重个人隐私，每个人都有自己的小秘密，目前，很多秘密都是通过网络泄露出去的，因此，现阶段人们对通信的安全性要求有更高的要求，要求能够保证个人隐私，个人的隐私不能被黑客入侵，现阶段传统的通信都不重视安全性，但是光纤通信从开发初期就重视用户信息的安全性，光纤通信在安全性方面做了针对性的改进，防止不法分子进行窃取，我国之前有很多黑客利用网络进行窃取信息，导致损失惨重，光纤技术采取光波进行信息传递，在信息传递的过程中信息被禁锢在导体中，从导体中直接传输到目的地，在传输的过程中很难被其他系统接收，因此信息传递是比较安全的
2 光纤的发展前景
2.1 光纤传递速度会更快
目前，网络信息的传递更加多，对于通信技术的要求更加高，通信技术只有不断的发展才能满足人们日益增长的需求。光纤通信技术也要随着时代的发展，跟从时代的要求进行变革，光纤通信技术只有日益提高通信的速度，才能被时代接受，才能被大规模的推广。起初光纤通信的发展示根据电的时分复用进行的，但是由于现阶段人们需求的变更，传统的通信已经不能跟上时代的发展，不能够满足人们对网络的需求，已经逐步的退出时代的舞台，现阶段的光纤通信正在研究光的时分复用方式进行通信的传递，光的时分复用一旦大规模的利用将极大的改进传递速度，传递信息的速度将极大的提升，所以未来的光纤传递速度会更快，能够满足人们对于网络传递速度的要求
2.2 更大传递容量的系统
目前，随着科学技术的发展，人们日常生活或者工作中使用的信息比以前的多很多，对于信息传递也要求能够有更大的容量，传统的信息传递容量较小，但是，光纤通信技术在起初开发的时候就比较重视信息传递的容量，现阶段光纤通信技术传递信息利用波分复用技术，波分复用技术未来的前景非常好，波分复用技术传递信息的容量非常大，如果波分复用技术能够在光纤通信技术中广泛的使用，将极大的增加光纤通信传输信息的容量，光纤通信技术能够有更大的传输容量系统，波分复用技术在光纤宽带的基础上能够实现大容量的信息传递，为综合业务的传输奠定了基础
2.3 光纤通信技术将发展全光网络
光纤本身是一种绝缘体，它自身的材料能避免受到自然界雷电的袭击，避免太阳黑子活动的干扰。全光网络是信息在传递的过程中，信号在进出网络时进行变换组合，比如电光和光电之间的变换，信息在传递的过程中不会一成不变的进行传递。但是现阶段的信息传递都是保持着一成不变的光的传播，由此可见网络的信息传递并没有进行电的处理，也就是说现阶段的网络信息的传递并没有发展成为全光网络。光纤通信技术一直在研究如何将全光网络运用到光纤通信技术中，在光纤网络的基础下加上全光网络的传递方式，能够极大
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&&&&&&& 摘要：随着我国经济与社会的快速发展，通信技术在我国各领域的应用都在不断加强，现代光纤技术由于自身的优势更是在我国得到了极为广泛的应用，针对这种情况，本文就现代光纤通信传输技术的应用进行相关研究，希望能够以此推动我国通信传输技术的相关发展。
&&&&&&& 关键词：光纤通信；传输特性；损耗
&&&&&&& 当今信息社会中各种多样且复杂的信息主要靠光纤通信技术这个传输媒介，光纤通信技术目前正在成为越来越被人们认可的一项通信技术，它在日常生活中发挥着越来越重要的作用，除了服务大中型企业以外，还与我们每个人的生活息息相关，在当今这个飞速发展的通信时代，光纤通信技术成了国民经济的重要支柱产业，同时它也是全球新一代信息技术革命的重要标志。近年来，随着光纤通信技术的发展，相信光纤通信技术会有更多的发展机会，通信能力得到提高的同时，光纤通信技术的应用范围也会进一步加大。本文结合笔者多年的工作经验，将就光纤通信相关问题进行详细分析。
&&&&&&& 一、光纤通信技术的应用
&&&&&&& 1.1 波分复用技术
&&&&&&& 光纤通信技术中光波分复用技术，即WDM，充分利用了单模光纤低损耗区的优势，获得了大的带宽资源。波分复用技术基于每一信道光波的频率和波长不同等情况出发，把光纤的低损耗窗口规划为许多个单独的通信管道，并在发送端设置了波分复用器，将波长不同的信号集合到一起送入单根光纤中，再进行信息的传输，而接收端的波分复用器把这些承载着多种不同信号的、波长不同的光载波再进行分离。
&&&&&&& 1.2 光纤接入技术
&&&&&&& 现存光纤通信技术中的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的（9 0％以上）、原始落后的模拟系统。两者在技术上的巨大反差说明接入网已确实成为制约全网进一步发展的瓶颈。唯一能够根本上彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入网。过去几年间，网络的核心部分可以说是变化最大，用翻天覆地几个字来形容一点都不为过。光纤接入网技术是一项很重要的技术，之所以说它重要，原因很简单，就是它能给越来越多的大中型企业和普通用户提供便利，满足了当前人民群众对通信的需求。
&&&&&&& 1.3 光纤通信技术中光传输与交换技术的融合技术
&&&&&&& 目前，光纤通信技术中光传输得到了一定程度的发展，光纤通信技术的交换技术也得到了一定程度的提高，光接入网通讯技术的发展、网络的核心架构也得到了翻天覆地的改变，然而如何使光接入网技术中的光传输与交换技术进行有效融合就成了摆在通信行业面前一道必须解决的难题。
&&&&&&& 二、光纤通信的损耗特性分析
&&&&&&& 2.1吸收损耗
&&&&&&& 光纤材料与普通的铜线线缆不同，其玻璃材质能够吸收光波并转化光波的能量，也就是说光纤材料本身就具有吸收光波信号的能力，这种材料本身的特性称之为本征吸收特性，其带来的信号损耗也称为本征损耗。虽然一定程度上的吸收损耗不可避免，但是光纤材料的信号吸收也是呈现出一定规律的，充分认识并利用这一规律可以在很大程度上降低材料吸收所引起的损耗。光波被材料吸收的波长范围集中在红外区和紫外区，而紫外区0.1mm范围之内的光波通常更容易被吸附，在1mm～1.6mm之外的区域，光波的损耗明显减少，也就是说有光波吸收最弱的区域存在。
&&&&&&& 2.2散射损耗
&&&&&&& 光纤中的传输信号是光波，折射和散射是光的特性，在遇到一些不均匀的材料质地或受到微粒的干扰，光信号就会发生折射现象，进而引起光波信号的衰弱，形成损耗，称之为散射损耗。散射是由于光的特性所引起的，也是一种被人们所熟知的物理现象。在光纤线缆中的散射主要是由于光纤材料的不均匀所致，要想进一步降低光波信号的散射损耗，只能通过提高光纤材料的质量来实现。
&&&&&&& 2.3结构不均匀散射损耗
&&&&&&& 光纤线缆本身也是由一些特质材料所组成，假使光纤的传输芯子与其包层的间距设置不合理，或者存在着严重的不平整现象，就会使得光纤在传输的过程中持续发生折射和散射，形成大量的光波损耗。光波信号在线缆中纵向传输，由于光纤结构的缺陷导致其内部结构在传输线路中不断变化，会使得光波信号不断地衰减，严重影响着光纤的传输效果。这种结构本身的缺陷是能够利用制造技术和施工工艺进行弥补和改善的。
&&&&&&& 2.4弯曲损耗
&&&&&&& 当光纤玻璃的弯曲超过信号传输所需求的条件时，位于光纤线缆弯曲时两侧的光纤线缆会对光波信号产生一定程度上的干扰，进而导致对光纤信号的衰减。但从根本上来看，弯曲损耗并不是由于物理作用而导致的。弯曲损耗作为光纤信号传输的一种干扰，是能够过改进施工工艺加以避免的。从理论上来说，只要光纤线缆弯曲半径足够大，其产生的弯曲损耗就能够忽略不计。
&&&&&&& 三、光纤通信传输技术的发展前景展望
&&&&&&& 3.1 集成光器件
&&&&&&& 为了全面提高光纤通信传输技术的应用水平，必须要实现光器件的集成化目标，这也是其余的发展趋势得以实现的关键前提之一。在互联网技术高速发展的背景之下，现有的ADSL 接入宽带已经难以满足实际的信息传输需求了，实现光器件的集成化，可显著改善光器件的工作性能，进而提高其传输信息的速度，推动光纤通信传输技术的发展进步。实现光器件的集成化，主要的方向是采用相对成熟的新工艺，在硅衬底之上进行光学器件的制作，包括波导与光纤耦合器等重要的无源器件，在一块硅芯片之上实现全部光学器件模块的集成处理。
&&&&&&& 3.2 全光网络
&&&&&&& &全光网络&指的是无论在网络传输还是网络交换的过程当中，网络信号均是以光的形式存在的，其进行电光或者是光电转换的步骤仅限于进 / 出网络之时。目前，我国部分的光网络系统，虽然在各个节点之间基本上已经实现了全光化的目的，但是在网络结点的位置，其所采用的依旧是电器件，而非光器件，对光纤通信干线的总容量造成了较大的限制。鉴于此，未来的光纤通信技术必须要实现全光网络，关键在于创建完善的光网络层，光网络层的核心技术为光转换技术与 WDM 技术两项，同时将电光瓶颈尽数消除。
&&&&&&& 3.3 光网络智能化
&&&&&&& 伴随现代计算机技术的发展进步，其在网络通信当中所起到的作用将会越来越重要以及明显，因此必须要实现光纤网络通信技术的智能化，提高网络通信技术的实际应用高度。实现光网络智能化，核心思路在于提高　固定栅格频谱的利用率，在传统的 WDM 网络的固定栅格之下，各种速率的光通道支撑为 50GHz 的频谱间隔，针对 100Gb/s 的通道而言，这样的频谱间隔是合理的，但是对于 80Gb/s 以下的通道而言，则会造成固定栅格频谱的浪费。
&&&&&&& 3.4 多波长通道
&&&&&&& 在光纤通信传输技术当中，频分复用的应用范围比较广，针对传统的G.653 光纤而言，采用色散调节技术确实可以提高其传输速度以及拓展其信息容量，但是在正常的使用过程当中非常容易出现 FWM（四波混合）的问题，这是光纤放大器不合理使用而直接导致的结果。FWM 的原理可细分为三点：一是后向参量放大和振荡、二是三个泵浦场的不规则作用情况、三是入射光中的某一个波长上的光改变了光纤的折射率。FWM 所带来的负面影响主要是衍生出新的波长，进而导致串音干扰，削弱传输信号，不利于波分复合技术的实际应用。鉴于此，需要研发可抗御 FWM 影响，并且集超大容量与超快速度等优点于一身的新型光纤，以提高波分复用技术在光纤通信传输的应用水平。
&&&&&&& 四、结语
&&&&&&& 综上所述，光纤通信传输的根本任务是要完成信号的快速、可靠地输出，因此，在应用光纤通信传输的时候必须对光纤通信的传输特性及影响其传输特性的因素进行充分认识，以便在生产加工光纤线缆及其设备的过程中能够有意识地对其进行合理优化，以进一步改善光纤通信的质量。
&&&&&&& 参考文献：
[1] 张斌.现代光纤通信传输技术的应用研究[J].电子技术与软件工程.2016（13）
[2] 鲁鹏，杨欣欣，张建峰.基于现代技术角度下对光纤通信传输技术的研究[J].中国新通信.2016（13）
[3] 丁旭.通信传输中OTN技术的应用实践解析[J].数字技术与应用.2016（06）
[4] 邢大荣.通信传输网络发展的思路探讨[J].中国新通信.2014（06）
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