摘要：光纖通信不僅可以應用在通信的主干線路中，也可以在電力通信控制系統中發揮作用，進行工業監測、控制，現在在軍事上也被廣泛應用，基于各領域對信息量的需求不斷增長，光纖通信技術的應用發展趨勢也備受關注。一條完整的光纖鏈路除受光纖本身質量影響外，還取決于光纖鏈路現場的施工工藝和環境。本文探討了光纖通信技術的主要特征及發展趨勢，和它以光纖鏈路為基礎的現場測試。

關鍵詞：光纖通信技術特點發展趨勢光纖鏈路現場測試

1光纖通信技術

光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信方式。可以把光纖通信看成是以光導纖維為傳輸媒介的“有線”光通信。光纖由內芯和包層組成，內芯一般為幾十微米或幾微米，比一根頭發絲還細；外面層稱為包層，包層的作用就是保護光纖。實際上光纖通信系統使用的不是單根的光纖，而是許多光纖聚集在一起的組成的光纜。由于玻璃材料是制作光纖的主要材料，它是電氣絕緣體，因而不需要擔心接地回路；光波在光纖中傳輸，不會發生信息傳播中的信息泄露現象；光纖很細，占用的體積小，這就解決了實施的空間問題。

2光纖通信技術的特點

2.1頻帶極寬，通信容量大。光纖的傳輸帶寬比銅線或電纜大得多。對于單波長光纖通信系統，由于終端設備的限制往往發揮不出帶寬大的優勢。因此需要技術來增加傳輸的容量，密集波分復用技術就能解決這個問題。

摘要：塑料光纖POF之所以能傳光是因為光纖具有芯皮結構，光在POF中傳輸是按全反射原理進行的，光在SIPOF中的傳輸方式為全反射式鋸齒型，光在GIPOF中的傳輸方式為正弦曲線型；子午線就是光線的傳播路徑始終經過光纖軸并在同一平面內，選用子午線進行了參數計算，這些參數計算包括最大入射角或發射光角度、數值孔徑、子午線在階躍型光纖中的幾何行程及反射次數；側面發光POF和熒光POF也是按全反射原理進行傳光的，對于單芯側面發光POF多是由非固有損耗導致側面發光，而對于多芯側面發光POF則是由彎曲損耗產生側面發光的。熒光POF經過特定波長光激發后發出特定波長的光，而且激發光不僅可從端面入射，而且可從側面入射。

關鍵詞：聚合物光纖，塑料光纖，POF,傳光,原理

1．前言

光纖自身不能發光，但光纖可以傳光，用于照明；光纖照明所選用的光纖，按照光纖材質的不同，通常可分為石英光纖、多組分玻璃光纖和塑料光纖POF等，本文主要介紹POF的傳光原理，其它的光纖傳光原理同POF的傳光原理是一致的。

人們很早就觀察到光在透明柱體中通過多次全反射向前傳播的現象，他們就是古代的玻璃吹制藝人。而首次科學闡述這一現象的，卻是英國皇家學會的約翰·丁達爾向英國皇家學會演示了一個著名的實驗，他當時用一只盛滿水的器皿，讓水從器皿的側孔中流出，這時投射在水中的光也隨著水流傳導出來。

1880年，威廉·惠勒(WilliamWheeler)提出“管道照明”的設想，并獲得美國專利，這是有案可查的最早的“遙控照明”裝置，其基本原理是：用內壁涂有反射層的管子把中心光源的光象自來水一樣引至若干個需要照明的地點,這實際上是光纖用于照明的雛形，光纖照明系統簡單地就可以看作是和上述的“管道系統”相類似的一個系統，在這個系統中，所傳輸的介質是光，而用以傳輸光的“管道”就是光纖，光纖可以把光線從光源處傳輸至需要照明的特定區域。1954年，《自然》雜志發表了Hopkin''''s和Kapany成功地用一束10,000到20,000的纖維來傳輸圖像的文章,VanHeel發現低折射率光纖包層的作用，纖維的圖像傳輸的成功實現和光纖包層的提出這兩個進步標志著光導纖維作為一個新興學科的誕生,1966年,英國標準電信研究所英籍華裔科學家高錕(K.C.Kao)博士和G.A.Hockham在詳細研究了玻璃的傳輸損耗后,撰寫的文章《用于光頻的介質纖維表面波導》發表在倫敦電氣工程師協會（IEE）會刊上，他們從理論上指出:如果減少或消除光導纖維中的有害雜質如過渡金屬離子，可大大降低光纖傳輸損耗,提高光纖的傳光能力，從而推動了光纖制造工藝的研究。美國杜邦DuPont公司亦在這一年向市場推出了世界上第一根POF[1]，POF就是光纖的一種,而光纖用于光纖照明的基本原理是利用光線在不同折射率介質的界面發生全反射，實現光在光纖中的高效傳輸以及光纖與光源的充分耦合，并通過與各種光學元件的組合，達到需要的照明效果，為了解光在光纖中的傳輸方式,現介紹子午光線在POF中的傳輸特性。

1光纖種類

1.1單模光纖單模光纖是指只傳輸一個光傳導模（基模）的光纖。其主要優點是衰減較小，傳輸距離長，傳輸容量大，在長途骨干網、城域網、接入網等場合均有廣泛應用。單模光纖由于只能傳輸基模，它不存在模間時延差，具有比多模光纖大得多的帶寬，單模光纖的帶寬可達幾十GHz以上。所以單模光纖特別適合用于長距離、大容量的通信系統。隨著光纖制造技術和通信技術的不斷發展，單模光纖的種類也在發展。

常用的單模光纖有以下幾種:

1.1.1G.652光纖G.652光纖即常規光纖，它同時具有1310nm和1550nm兩個窗口。零色散點位于1310nm窗口，而最小衰減位于1550nm窗口。這兩個窗口的的典型值為:1310nm窗口的衰減為0.3～0.4dB/km，色散系數為0～3.5ps/(nm.km)，1550nm窗口的衰減為0.19～0.25dB/km，色散系數為15～20ps/(nm.km)。

1.1.2G.653光纖G.653光纖即色散位移光纖，又稱1550nm窗口性能最佳光纖。人們通過設計光纖折射剖面，使零色散點移到1550nm窗口，從而與光纖的最小衰減窗口獲得匹配，使1550nm窗口同時具有最小色散和最小衰減。它在1550nm窗口的典型值為:衰減系數為0.19～0.25dB/km，零色散點在1525～1575nm波長區，且在此區間色散系數<3.5ps/(nm.km)。這種光纖在1550nm窗口所具有的良好特性使之成為單波長、大容量、超長距離傳輸的最佳選擇。如果純粹沿著時分復用TDM方式進行系統擴容的話，可以直接開通20Gbit/s系統而不需要任何色散補償措施。G.653光纖的重要缺陷是四波混頻現象限制了波分復用(WDM)的使用。所謂四波混頻現象是由于光纖的非線性引起的，當不同的波長同時在一根光纖中傳輸時，由于相互作用，會產生新的和、差波分量。

1.1.3G.655光纖G.655光纖即非零色散位移光纖，它是為了解決G.653光纖中嚴重的四波混頻效應，對G.653光纖的零色散點進行了移動，使1540～1565nm區間的色散系數保持在1.0～4.0ps/(nm.km)，避開了零色散區，維持了一個起碼的色散值，從而可以比較方便地開通多波長WDM系統。在G.655光纖的特性中，除了對零色散點進行搬移以外，其他各項特性與G.653都相同。它在1550nm窗口具有最小衰減系數和色散系數。雖然它的色散系數值稍大于G.653光纖，但相對于G.652光纖，已大大緩解了色散受限距離。它成功地解決了在1550nm波長區G.652光纖的色散受限和G.653光纖難以進行波分復用的缺點，同時具有這兩種光纖的優點。它既可開通高速率的10Gbit/s、20Gbit/s的TDM系統，又可以進行WDM方式的擴容。

一、光纖通信技術的發展趨勢

對光纖通信而言,超高速度、超大容量和超長距離傳輸一直是人們追求的目標,而全光網絡也是人們不懈追求的夢想。

1.超大容量、超長距離傳輸技術波分復用技術極大地提高了光纖傳輸系統的傳輸容量,在未來跨海光傳輸系統中有廣闊的應用前景。近年來波分復用系統發展迅猛,目前1.6Tbit/的WDM系統已經大量商用,同時全光傳輸距離也在大幅擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時分復用(OTDM)技術,與WDM通過增加單根光纖中傳輸的信道數來提高其傳輸容量不同,OTDM技術是通過提高單信道速率來提高傳輸容量,其實現的單信道最高速率達640Gbit/s。

僅靠OTDM和WDM來提高光通信系統的容量畢竟有限,可以把多個OTDM信號進行波分復用,從而大幅提高傳輸容量。偏振復用(PDM)技術可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零(RZ)編碼信號在超高速通信系統中占空較小,降低了對色散管理分布的要求,且RZ編碼方式對光纖的非線性和偏振模色散(PMD)的適應能力較強,因此現在的超大容量WDM/OTDM通信系統基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統需要解決的關鍵技術基本上都包括在OTDM和WDM通信系統的關鍵技術中。

2.光孤子通信。光孤子是一種特殊的ps數量級的超短光脈沖,由于它在光纖的反常色散區,群速度色散和非線性效應相互平衡,因而經過光纖長距離傳輸后,波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實現長距離無畸變的通信,在零誤碼的情況下信息傳遞可達萬里之遙。

光孤子技術未來的前景是:在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信,時域和頻域的超短脈沖控制技術以及超短脈沖的產生和應用技術使現行速率10-20Gbit/s提高到100Gbit/s以上;在增大傳輸距離方面采用重定時、整形、再生技術和減少ASE,光學濾波使傳輸距離提高到100000km以上;在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。當然實際的光孤子通信仍然存在許多技術難題,但目前已取得的突破性進展使人們相信,光孤子通信在超長距離、高速、大容量的全光通信中,尤其在海底光通信系統中,有著光明的發展前景。

1光纖的應用

（1）光纖線路的施工程序

施工期間，光纖的外徑要比彎曲的半徑大15~20倍。布置光纜的時候，光纜需保持松弛的弧形，并通過纜盤放出；同圖1光纖接入到戶技術流程時牽引力要低于張力的80%，最大不能超過張力的100%，并做好相應的防水處理。布置光纖時不能出現扭轉或浪涌等狀況，纏線因以“8”來盤整，并將順引裝置加裝在光纖引入、引出處，不能直接與地面相托。在熔接光纖時，必須要估算熔接損耗。

（2）光纜的敷設

光纜的敷設要根據油田通信工程實際施工圖來決定。埋設期間底寬由光纜數目而定。在一般的光纜敷設中，1~2條光纜的寬度設定在30~40cm之間。3條以上，其寬度在50~70cm之間，其深度是底寬的0.1倍。同溝敷設時，采用交叉和重疊的方式進行；直敷設時，采用直線、躲避障礙物的方式進行，直線敷設彎曲的半徑要大于20m。

（3）長輸油（氣）管道通信系統光纖應用實例