光纤通信基本原理及发展趋势【摘要】目前，光纤通信技术因其提供的高质量传输效果成为当今社会发展的关键技术之一，本文主要介绍了光纤通信的基本原理与其特点，并结合现阶段的发展与应用状况，提出了光纤技术的未来发展趋势。【关键词】光纤通信；原理；应用；发展趋势信息时代的到来，使得通信技术领域在社会发展中扮演着不可或缺的角色。而光纤通信技术因为其携带信息量大[1]、传输速度快以及抗干扰能力强等种种优点，成为最具广阔发展前景的信息通信技术。因此分析光纤通信的基本原理及发展趋势，对于持续发展光纤通信技术具有重要意义。1光纤通信技术简介1.1光纤通信的发展背景及原理。人类使用光传递信息已经有几千年的历史，中国古代的烽火通信以及贝尔的“光电话”便是早期的光通信。20世纪60~70年代，激光器和石英光纤相继问世，解决了光源和传输介质这两大关键因素，从此拉开了现代光纤通信的帷幕。光纤，完整名称叫做光导纤维，英文名是opticfiber。它是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。光纤的主要用途是通信传播。传统的光纤结构是由纤芯、包层、涂覆层组成的[2]，如图1所示，纤芯位于光纤的中心部位，成分为高纯度二氧化硅。纤芯的折射率高于包层，且光在其中的损耗比包层更低，因此信息主要在纤芯内传输。包层位于纤芯的周围，成分为高纯度二氧化硅。包层能为光的传输提供反射面和光隔离，并且提供一定的机械保护。而涂覆层位于光纤的最外层。涂覆层能有效保护光纤以抵御水汽侵蚀和机械擦伤。光纤通信是用光作为信息的载体、以光纤作为传输介质的一种通信方式。其基本工作原理为全反射。图2是全反射现象的示意图，可以看出光从光密介质入射到光疏介质时，折射角大于入射角，当折射角达到90°时，此时对应的入射角θ称为临界角。当入射角大于或者等于临界角时，就会发生全反射现象。如图3所示，光纤通信系统（主要是pcm脉冲编码调制形式）的组成大致可以分为电端机[3]、光纤光缆、第1页共5页光发信机、中续器、光纤光缆、光收信机、电端机。各部分的主要作用如下：（1）发送端的电端机主要作用是对模拟信号形式的信息进行抽样、量化和编码，使其成为二进制的数字信号形式。（2）光发信机主要作用是对数字信号形式的信息进行调制，通过波分复用[4]技术耦合成光信号。后能使信息在光纤中传播。（3）中续器的主要作用是对数据信号进行重新发送或者转发，借此以扩大信息传输的距离。由于信息在传播的途中不可避免的能量损耗与失真，因此在传输过程中不得不对信息进行再次转换，使光信号转化为电信号，然后再次转化为光信号。该过程能对信息进行校对合证，并补充传输途中所损耗的能量。（4）光收信机主要作用是恢复光纤传输后由光载波所携带的信息。光信号经过光纤光缆传输，进入光收信机，光检测器会将光信号转化为电信号，放大器又将电信号放大，最终送达接收端的电端机。（5）接收端的电端机能对数字信号形式的信息进行解码，使其成为模拟信号形式。1.2光纤通信的特点。光纤通信具有的优点具体表现在以下几方面：（1）频带宽，通信容量大光纤可利用的带宽极宽。光纤通信所用光的工作频率为100～1000thz，带宽约为50thz。信道的带宽就越大，系统传递信息的能力就越强。（2）没有串音干扰光纤传输光信号是在光纤的内部，光几乎不会漏出来。而只要在光纤表面涂一层消光剂，光在光纤内部传播几乎没有串音干扰。（3）传输损耗低，中继距离长目前实用的石英型光纤的损耗可低于0.2db/km，远低于其它任何已知的传输介质，而由于其损耗低，所以光纤的中继距离长。实验显示，由石英型光纤组成的光纤通信系统中最大中继距离可达到400多千米。而由新型材料制成的非石英型光纤组成的通信系统中，最大中继距离可达数千甚至数万千米。（4）原材料丰富目前光纤的主要成分是石英玻璃，即二氧化硅。二氧化硅在地球上资源丰富，取材难度小。（5）重量轻、体积小光纤的芯径很细，仅约为0.1mm，仅仅只有单管同轴电缆的不到1%；光缆的直径也很小；标准同轴电缆为47mm，而8芯光缆的横截面直径仅约为10mm。重量轻体积小的优点使得它在通信领域具有重要的价值。虽然光纤具有以上种...
