光纤通信技术现状及研究热点分析
赵江波 刘静伟
摘要：近年来，随着科技的飞速发展，光纤通信技术也逐步成熟。作为信息传递方式的光纤通信技术，其本身凭借损耗低、容量大、抗干扰性强等特征，已成为宽带综合业务数字网络的基础媒介，目前在日常生活中占据着举足轻重的地位。文章通过对光纤通信技术的概述及特征分析，重点研究该技术的发展历程和当前研究现状，最终对现阶段光纤通信技术研究热点进行详细分析，希望对光纤通信业的发展具有一定的指导意义。
关键词：光纤通信；发展现状；研究热点
随着社会经济的发展，人们对于信息传输、处理速度的要求日趋提升，而网络技术的逐渐普及，使得通信技术研究更为重要，信息化高速公路建设已成为通信行业发展的整体趋势。光纤通信技术依赖其高速度、高容量、高精确的特点，必将成为未来通信行业发展的主要方向。光纤通信主要通过光导纤维进行信号的传输。其主体由包层和内芯构成，包层用于保护内芯，而内芯较细，属微米级，多束光纤聚集形成光缆。目前，光纤通信技术已成为信息产业的重要支柱和发展核心。
1光纤通信技术概述及特点
1.1光纤通信技术概述
光纤通信系统整体由数量众多的光纤组成，其主要制作材料为玻璃，本身属电气绝缘体，无需考虑接地回路问题。自光纤通信技术研发开始，该技术凭借良好的性能而发展迅猛，尤其在现今信息大爆炸时代，光纤通信技术的应用对于通信行业的发展乃至整个社会的变革做出了巨大的贡献。
1.2光纤通信的特征
1.2.1通信宽频带，容量高
在单一波段光纤通信系统中，光纤通常会受到终端设备的影响，无法将宽频带这一特点充分表现，而通过光纤通信传输技术，这一缺陷可以得到完美解决。光纤通信的宽频带、高容量特点对于信息的传输意义重大，能够满足未来宽带综合业务的发展需求。
1.2.2低损耗，中继距离长
相较于其他传输介质而言，实用石英材质光纤损耗可在0.2dB/km以下，远小于其他介质，即使将来应用非石英材质光纤，其损害值也在10-9dB/km左右。光纤低损耗的特点便决定了光纤通信可以实现长远的中继距离，实际建设过程中可以大幅度降低通信系统成本，有利于提升系统的稳定性和可靠性。
1.2.3强抗干扰性能
制作光纤的材质具有绝缘性能，受到雷电、电离层等的干扰作用较弱，也可以一定程度上抵抗电气化设备和高压设备等工业电气造成的干扰，可用于与高压输电线进行平行架设、或者与电力导体复合组成复合型光缆进行通信传输。光纤这一良好的抗干扰性能决定了其可广泛应用于军事、电气等领域中。
1.2.4无串音干扰，保密性强
传统通信传输过程中，载体承载信息极易被窃取泄露，所以传统通信传输的信息保密效果较差。而光纤通信传输过程中，不存在干扰现象，信息很难从光纤中泄露。光波在转弯处，由于弯曲半径过小，容易泄露，但其强度也十分微弱。对于该问题，可采用涂敷消光剂措施消除，这样既可实现信息的保密，也能够满足屏蔽串音干扰问题。
1.2.5线径细、重量小
光纤内芯半径约0.1mm左右，为单管同轴电缆的1%。线径低这一特点使得整个传输系统占用空间小，具备节约地下管道资源、减少占地面积的优点。此外，光纤属玻璃材质，重量极轻，构成的光缆重量也较小，1m单管同轴电缆重量为11kg，而同容量下光缆仅为90g。
2光纤通信技术发展历程及研究现状
2.1光纤通信技术发展历程
光纤通信技术研发开始于二十世纪五六十年代，正处于第三次工业革命时期，最早研制的光纤损耗率为每千米358分贝。数年后，英国通信研究所科学家在理论上推测光纤通信最低损耗可降至每千米19分贝；随后日本科研人员成功研发出损耗率为每千米100分贝的光纤，较最初产品降低了50%以上。英国紧接着研制出了每千米损耗20分贝以下的石英光纤。而最新研发的掺锗石英光纤损耗为每千米0.2分贝，已接近理论损耗极限值。
从20世纪中叶开始，光纤通信技术已经过了几十年的研究，尤其在近十几年中，该技术达到了长足的发展，新兴技术不断涌现，传统意义上的通信能力大幅度提升，技术应用范围更为广泛。光纤通信技术已由单一的通信行业逐步转向多元化层次，在社会各行各业中发挥着重要作用。
作为信息通信史上的一次重大变革，光纤通信技术从诞生的时刻开始便被赋予了强大的生命力。几十年的开发研究，光纤通信技术经历了从提出理论，到在工程领域的技术实践，再到高速光纤通信普及的发展历程，光纤通信技术发展大致上可分为5个阶段：（1）波段为850纳米的多模光波；（2）波段为1310纳米的多模光纤；（3）1310纳米单模光纤；（4）1550纳米单模光纤；（5）长距离传输光纤通信技术。
2.2光纤通信技术发展现状
光纤技术的迅猛发展带动了光纤通信技术领域的变革。现阶段，光纤通信技术的主要发展方向为高速率、大容量传输，因此光纤本身的优势可以在实际应中进一步体现出来，得到人们的认可并广泛使用。随着科技水平的提升和通信行业的发展，光纤通信必将走向成熟并涌现出更多新技术，发展前景远大。
2.2.1光纤接入技术充分发展
传统的通信技术已无法满足人们日益增长的通信业务需求，其更需要速率更高、技术性更强的通信技术来适应当今社会节奏。因此，光纤接入技术逐渐发展完善。光纤接入网主要分成主干和用户接入网两部分。光纤接入技术可以从根本上解决信息传输速度难题，实现通信网络信息高速传输。目前，光纤接入的最终方式为FTTH（光纤到户），支持全光接入，光纤宽带特性充分展现，可提供无限制带宽，满足人们的工作生活需求。
2.2.2波分复用技术应用
波分复用技术基本原理在于不同波长光信号于发送始端组合，耦合后在光缆线路中一根光纤上传输，到达接收端后，将组合波光信号分离，经处理恢复到原形态后，出送到各个终端。该技术现阶段研究最多、发展最快、应用最广。目前己逐步成熟，在通信系统中发挥着不可替代的作用。
2.2.3技术存在难题，市场产业链不完善
目前来说，光纤通信技术已经有了长足的发展，传输和交换各阶段技术均在一定程度上得到提升。但网络核心架构的彻底改变，激化了光传输与交换技术的矛盾，如何实现二者的有机融合，已成为光纤通信技术的一项难题。
由于光纤通信市场的形成发展时间并不长，其产业链的发展完善还需要一段时间。除带宽提升外，如何扩大用户的带宽需求也是产业链完善的重点内容。当前现状为绝大多数上网用户倾向于浏览新闻、电子邮箱等等，很少存在大量使用高带宽服务现象。因此，光纤通信市场产业链的完善还需运营商和用户的共同努力。
2.2.4对应政策相对落后
虽然，当前光纤通信技术已经发展到一定的阶段，但国家政策方面并未出台一个相对完善的管理发展体系，各地区光纤通信技术的发展处于一盘散沙状态，缺乏政府的鼓励性优惠措施和法律法规的制约。
3光纤通信技术研究热点分析
3.1追求超长距离、超大容量传输
波分复用技术的应用已经极大地提升了光纤传输系统的传输质量与容量，现阶段的研究热点已面向更加远大的目标，逐渐追求超大容量、超长距离传输效果。近年来波分复用技术逐步从长途网扩展向城域网，产生了粗波分复用，并以其低成本、短距离、超大容量等特点得到广泛应用。而密集波分复用技术和光时分复用技术的相结合理论的提出，可以实现对通信系统容量和速率的进一步提升，达到Tbit/s速度传输，而多光时分复用信号可以更大程度上提升传输容量。目前该类技术正处于研究热门阶段。
3.2光孤子通信系统
光波传递过程中易发生色散现象产生损耗，使得在光纤通信过程中传输容量和距离受到一定程度的限制，也制约了光纤制作工艺的研发。经科研人员的不懈探索，最终发现色散现象可以被光纤非线性效应产生的电弧子抵消，从而解决了光波传输损耗难题。光弧子通信技术的研究是当前研究的热点，也是21世纪最具发展潜力的通信技术。
3.3新一代光纤研发
新形势下，通信行业的高速发展必须依赖于光纤的更新换代，因此，加大新一代光纤的研发也将成为光纤通信技术研究热点之一。通信行业中在光纤研制方面已取得一定的突破，其基于干线网和城域网需求，已研制出了非零色散光纤和全波光纤，尤其是全波光纤，将成为未来研究的重点。此外，BPON技术对于通信技术的影响也颇深，但现阶段其距离实际应用仍有一段距离，需要一个较长的发展历程。
3.4全光网络
作为光纤通信技术发展的最高阶段，全光网络的实现一直是科研人员们努力的目标，通信行业的未来也必将属于全光网络。当前，传统光网络虽节点光化，但网络节点依然采用电器件，通信网络容量提高受限。因此，全光网络实现已成为一个重点研究课题，特点在于全光网络透明性良好，又兼具开放性，兼容性能好，可提供巨大带宽和超大容量，而且全光网络处理速度快，误码率低，结构简单灵活。目前，全光网络尚处于研发阶段，只取得了初步的成果，却展现出了良好的发展前景。
4结语
信息、网络技术的发展可以推动社会的进程，而光纤通信技术作为信息技术的重点支撑，其必将在未来通信行业的发展中起到至关重要的作用。在21世纪的今天，光纤通信技术即将迎来一个崭新的全速发展时代，高速率、大容量、性能好的全光网络将逐渐普及，最终推动通信行业的变革，实现社会经济的进步。
