1、光纤通信工程中的光纤材料的选取问题论文摘要在光通信领域中，传统的光纤材料的选取通常要考虑价格、性能、性价比等因素，但由于科学技术的进步，光纤材料的价格大幅下降，这使人们更加关注光纤性能。光纤材料选取的原则已经由“适宜”改变为“适度超前” 。 “适度超前”能够在考虑价格因素的同时，又考虑光纤技术的更新换代，这使由于网络带宽需求的不断扩大造成的现阶段更新速度不断加快的光通信网络具有更长的使用年限。 “适度超前”的原则可以在相同的投资情况下延长光纤网络的使用年限，达到节约成本的目的。 关键词： 光纤；通信工程；单模；数字通信 中图分类号：E965 文献标识码：A 文章编号： 0 引言 光纤通信就是在
2、光导纤维内传输光波信号，实现信息传输过程。这个过程首先是将欲传送的电话、电报、图像和数据等信息转换为调制的电信号，在进行电/光转换后，即把电信号变成光信号，由光纤将信号传输到信宿，在信宿端接收到的光信号进行光/电转换，将信号重新变成电信号，从而完成一次光纤通信的全过程。可见，光纤通信与我们熟悉的电缆通信主要有两点不同，一是传输信号为光信号而不是电信号；另一个是传输介质是光纤而非电缆（包括明线、双绞线、多芯电缆和同轴电缆等） 。光纤通信与电通信方式主要差异有两点：一是以很高的频率的光波作为载波传输信号；二是用光导纤维构成的光缆做为传输介质。因此，在光纤通信中起主导作用的是产生光波的激光器和传输光
3、波的光导纤维。光纤通信之所以能够飞速发展并成为未来通信的发展方向，是由于它具有如下突出的优点：首先是通信容量大。因目前使用的光波频率比微波频率高 103104 倍，所以理论上光通信的通信容量与微波通信相比约可增加 103104 倍。光纤通信适合高速、宽带信息的传输，能在高速通信干线以及宽带综合业务通信网中发挥极为重要的作用。目前实用的光纤均为二氧化硅。若要减少光纤的损耗主要依靠提高玻璃纤维的纯度来达到。由于目前制造的二氧化硅玻璃介质的纯度极高，因此光纤的损耗极低。由于光纤的损耗低，因此，中继的距离可以很长，这样可以在通信线路中减少中继站的数量，以大幅降低成本。对于要求 400MB/s 的速率信
4、号的场合，光纤通信系统可以达到 100km 以上的无中继距离，当然了速率要求得越低，光纤的距离可以越长。而同样的速率如果使用同轴电缆来传输的话，其无中继距离仅为 1.6km 左右。未来的石英系的超长波长光纤传输损耗将更小，届时将可以实现 1000km 以上的无中继传输，这对于海底光缆、穿越长距离无人区、跨地通信等应用而言意义极为重大。一.光纤的分类 光纤的分类划分主要有三种：一是按照传输模式来划分；二是按照纤芯直径来划分；三是按照光纤芯的折射率的分布情况来划分。其中在按照传输模式来划分的情况下，光纤的传播模式实际上是光纤中的电磁波场场型。也称为光场场形(HE)这光场的场型都是在光波导中通过数次
5、的反射与干涉下形成的。呈离散型模式。在光纤中稳定存在条件是形成驻波。它在光纤的横截面上反映各种形状有光场。一个光斑的出现的光纤我们称之为单模光纤，多个光斑的出现的光纤我们称之为多模光纤。在按照纤芯直径划分的情况下，光纤可以有缓变型多模光纤、缓变型增强型多模光纤和缓变型单模光纤。按照光纤芯的折射率的分布情况来划分的情况下，光纤可以有阶越型光纤、梯度型光纤、环型光纤和 W 型光纤等。在信息化快速发展的社会中，与人们学习、工作和生活密切相关的资料传输需要先进的通信设备去实现。光纤由于输出性能比较优越而被广泛应用。实践证明，光纤通信系统在军事领域的应急通信设备和通信系统等方面得到广泛应用。 二.光纤的
6、性能指标 判断光纤质量好坏的最重要的指标就是光纤的传输性能以及光纤的几何尺寸参数。由表 2 可以知道 G.652、G.653、G.654、G.655 光纤的涂覆直径、薄层不圆度等几何尺寸的参数指标是一样的，G.652A、G.655A光纤只能够使用 C 波段，但是 G.652B、G.652C、G.655B 不仅可以使用 C波段，而且还可以使用 L 波段。 三.光纤的选用 3.1 各种光纤的特点及应用场合 3.1.1 单模光纤。单模光纤时指只能在指定波长下穿插一种模式的光纤，中心玻璃芯很细，只能穿一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的
7、谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性能要号。后来又发现在 1.31 微米波长处，单模光纤的材料色散与波导色散一为正，一为负，大小也正好相等。 3.1.2 多模光纤。多模光纤是指可以传输多个光纤导模的光纤。局域网一般选用多模光纤，因为多模光纤收发机便宜，另外多模光纤的纤芯直径大，连接方便简单。但是多模光纤的色散系数大，传输的损耗大，宽带小，因此它只能用于短距离、小容量的数据传送以及模拟光的信息传输。 3.2 光纤材料的选用 在现代光纤传输系统中，光纤是一种作为信号来传输的材料。光纤材料的正确选用对通信工程设计有着至关重要作用。随着我国高新技术的迅猛发展，以光纤材料为代表的高新技术材料成为
8、支撑产业发展的重要因素之一。在选用光纤材料时，一是要根据光纤所支撑的业务范围、传输速度、传输距离以及系统传输质量等因素来选择合适的光纤材料。使光纤材料在使用过程中获得良好性能价格比。因此我们选择光纤材料时对各种类型的光纤的性能有一定的了解，依据光纤的传输性能和系统单信道速率等因素选用光纤材料。 在通信工程中通常我们普遍采用的光纤材料是石英玻璃光纤。在国际电信联盟电信标准中，根据光纤折射率分布、传输模数以及色散等因素可将石英玻璃材料分成几类，G.651 多模光纤模式色散限制工作宽带，促使开发了 G.652 的单模光纤。根据 G.652 光纤有研发出了 G.653 的光纤。G.653 的光纤在用于
9、 1550nm 波分复用传输系统中又出现了非线性的问题，会损害系统的传输质量，因此由研发出 G.655 光纤。朗讯公司依据城域网 100 信道以上的密集波分复用系统对光纤波长宽度的要求，在1998 年又研发出了全波光纤，康宁公司在 2000 年开出了 Metrocor 光纤。这两种光纤就是所说的 G.652C，其工作的波长是 1280-1625nm，适合作于城域网宽带业务的传媒介质。 结语 光纤的品种繁多，不同种类的光纤根据其特有的性价比，存在其适宜的应用方面。随着经济的发展以及传输的信息量的增长，光纤的应用需求正逐年增大。因此在考虑实际情况后，适当的选取性能相当且价格适当的光纤产品可以有效利用有限的资金。我们应在充分了解各类光纤的基础，根据实际情况，选取适宜的光纤。 参考文献： 1孙强，光纤通信系统及其应用M.北京：清华大学出版社，2002：12-13. 2高启祥，密集波分复用技术导论M.北京：人民邮电出版社，2001：37-42. 3胡先志，光缆及工程应用M.北京：人民邮电出版社，1998：50-62. 4陆秉义、黄芬，2002 年中国光纤市场的发展分析J.通信世界，2002（6）：14-15.
