1 光纤通信技术概述 光纤即光导纤维的简称。光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。光纤通信的基本工作组成包括光纤、光源和光检测器。工作原理类似于电视成像原理，即首先将要发送的信息在发信端转变为电信号，电信号被调制器转变后附着于激光束上，同时激光束的强度随电信号的强弱变化而变化，之后通过媒介即光导纤维进行传送，接收端的检测器在收到光信号后，再把光信号转变回电信号继而复原为信息。光纤通信系统可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。基本的光纤传输系统有三个组成部分，分别为光发射机、光纤线路和光接收机。 光纤通信具有以下特点：容许频带很宽、通信容量大、传输距离远；干扰小、保密性能好；抗电磁干扰、传输质量好；具有环保功效、节约金属材料；光缆适应性强，损耗小、寿命长。 2 光纤通信技术的发展及现状 1966年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆()发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了光纤通信的基础。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。 由于武汉邮电科学研究院采用了石英光纤、半导体激光器和编码制式通信机正确的技术路线，使我国在发展光纤通信技术上少走了不少弯路，从而使我国光纤通信在高新技术中与发达国家有较小的差距。目前，我国已形成了较为完备的光纤通信的产业体系，在这些体系中，包括光缆、光模块、光器件、光传输设备等内容，对于我国近年来移动互联网、网络融合等项目的发展起到了不可替代的作用。现在我国光纤通信技术主要包括两大类，分别是波分复用技术和光纤接入技术。 2.1 波分复用技术。波分复用技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源。根据每一信道光波的频率(或波长)不同，将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器(合波器)，将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立(不考虑光纤非线性时)，从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。 2.2 光纤接入技术。光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化，满足大众的需求，不仅要有宽带的主干传输网络，用户接入部分更是关键，光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中，由于光纤到达位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab 和FTTH 等不同的应用，统称FTTx。FTTH(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纤的宽带特性，为用户提供所需要的不受限制的带宽，充分满足宽带接入的需求。 3 光纤通信技术研究热点 3.1 研制廉价的光电子器件。光通信器件目前还比较昂贵" ，宽带网的用户接入率不到3% ，因此研制出廉价的支持大通信容量的光电子器件是非常必要的。另一个研究方向是光电子器件的集成化，通过集成化可以使器件功耗降低，性能更加稳定可靠，制造和维护成本更低，同时还能最大化的缩小设备的体积。 3.2 解决网络的安全问题。虽然光纤通信系统的其中一个好处是防泄密，但是这也不是绝对的，再好的技术也会有弱点，光纤通信也不例外。目前广泛用于网络和金融行业的是非对称密码，这种密钥的安全性基于大数因子分解这样一类不易计算的单向性函数。而量子算法证明：采用量子计算机可以轻而易举地破译这种公开密钥体系，解决这个问题的有效途径是量子通信的密码术。但是量子通信目前还处在初级研究阶段，它的应用仅局限于信息安全要求极高的少数专网，许多发达国家已投入较大的人力和物力进行这方面的研究。 3.3 研究高速全光网。光纤通信技术的研究重点是通过开发先进和低成本的复用技术，进一步降低信息传输的成本，使光纤资源的可利用率最大化。提高光通信的速度和容量是光纤通信的重要方面，实现高速全光网的关键是光交换技术。未来通信网络将是全光网络平台，网络的优化、保护和自愈功能在未来光通信领域将越来越重要。 3.4 研究光通信和纳米技术。碳纳米管最宝贵的性能是能够发光，IBM研究中心研制的光信号发射器是一个直径为1.4nm 的单纳米管，实验所探测到的是1.5um的光，与目前光纤网络广泛使用的光波一致。如果使用体积大小不同的纳米管，还可以获得不同波长的光束。各国政府对纳米技术的研究极为关注,自2000年以来,美国在这一领域的投资已超过10亿美元，日本政府在今后5年将投资额上升至500亿美元或更多。但是我国在碳纳米管用于光通信方面的研究尚不多见，希望科学家能在这一块研究上取得革命性的突破。 4 结语 光纤通信技术现已作为一种重要的现代信息传输技术之一，在现在的信息社会背景和科技背景下得到普遍意义上的应用，在全球通信领域及相关行业都已无法被取代，掌握光纤通信的技术对于学习和研究电子通信是不可或缺的。，目前，全世界该项技术迅速发展，尽管我国的该项技术刚刚启动，但是我们相信，在将来，其必将迅速发展，推动我国信息化建设，促进信息化的发展。未来技术的发展还会有更新的内容，光纤通信终有一天会得到全球性的应用。 1 光纤通信技术概述 光纤即光导纤维的简称。光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。光纤通信的基本工作组成包括光纤、光源和光检测器。工作原理类似于电视成像原理，即首先将要发送的信息在发信端转变为电信号，电信号被调制器转变后附着于激光束上，同时激光束的强度随电信号的强弱变化而变化，之后通过媒介即光导纤维进行传送，接收端的检测器在收到光信号后，再把光信号转变回电信号继而复原为信息。光纤通信系统可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。基本的光纤传输系统有三个组成部分，分别为光发射机、光纤线路和光接收机。 光纤通信具有以下特点：容许频带很宽、通信容量大、传输距离远；干扰小、保密性能好；抗电磁干扰、传输质量好；具有环保功效、节约金属材料；光缆适应性强，损耗小、寿命长。 2 光纤通信技术的发展及现状 1966年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆()发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了光纤通信的基础。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。 由于武汉邮电科学研究院采用了石英光纤、半导体激光器和编码制式通信机正确的技术路线，使我国在发展光纤通信技术上少走了不少弯路，从而使我国光纤通信在高新技术中与发达国家有较小的差距。目前，我国已形成了较为完备的光纤通信的产业体系，在这些体系中，包括光缆、光模块、光器件、光传输设备等内容，对于我国近年来移动互联网、网络融合等项目的发展起到了不可替代的作用。现在我国光纤通信技术主要包括两大类，分别是波分复用技术和光纤接入技术。 2.1 波分复用技术。波分复用技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源。根据每一信道光波的频率(或波长)不同，将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器(合波器)，将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立(不考虑光纤非线性时)，从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。 2.2 光纤接入技术。光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化，满足大众的需求，不仅要有宽带的主干传输网络，用户接入部分更是关键，光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中，由于光纤到达位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab 和FTTH 等不同的应用，统称FTTx。FTTH(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纤的宽带特性，为用户提供所需要的不受限制的带宽，充分满足宽带接入的需求。 3 光纤通信技术研究热点 3.1 研制廉价的光电子器件。光通信器件目前还比较昂贵" ，宽带网的用户接入率不到3% ，因此研制出廉价的支持大通信容量的光电子器件是非常必要的。另一个研究方向是光电子器件的集成化，通过集成化可以使器件功耗降低，性能更加稳定可靠，制造和维护成本更低，同时还能最大化的缩小设备的体积。 3.2 解决网络的安全问题。虽然光纤通信系统的其中一个好处是防泄密，但是这也不是绝对的，再好的技术也会有弱点，光纤通信也不例外。目前广泛用于网络和金融行业的是非对称密码，这种密钥的安全性基于大数因子分解这样一类不易计算的单向性函数。而量子算法证明：采用量子计算机可以轻而易举地破译这种公开密钥体系，解决这个问题的有效途径是量子通信的密码术。但是量子通信目前还处在初级研究阶段，它的应用仅局限于信息安全要求极高的少数专网，许多发达国家已投入较大的人力和物力进行这方面的研究。 3.3 研究高速全光网。光纤通信技术的研究重点是通过开发先进和低成本的复用技术，进一步降低信息传输的成本，使光纤资源的可利用率最大化。提高光通信的速度和容量是光纤通信的重要方面，实现高速全光网的关键是光交换技术。未来通信网络将是全光网络平台，网络的优化、保护和自愈功能在未来光通信领域将越来越重要。 3.4 研究光通信和纳米技术。碳纳米管最宝贵的性能是能够发光，IBM研究中心研制的光信号发射器是一个直径为1.4nm 的单纳米管，实验所探测到的是1.5um的光，与目前光纤网络广泛使用的光波一致。如果使用体积大小不同的纳米管，还可以获得不同波长的光束。各国政府对纳米技术的研究极为关注,自2000年以来,美国在这一领域的投资已超过10亿美元，日本政府在今后5年将投资额上升至500亿美元或更多。但是我国在碳纳米管用于光通信方面的研究尚不多见，希望科学家能在这一块研究上取得革命性的突破。 4 结语 光纤通信技术现已作为一种重要的现代信息传输技术之一，在现在的信息社会背景和科技背景下得到普遍意义上的应用，在全球通信领域及相关行业都已无法被取代，掌握光纤通信的技术对于学习和研究电子通信是不可或缺的。，目前，全世界该项技术迅速发展，尽管我国的该项技术刚刚启动，但是我们相信，在将来，其必将迅速发展，推动我国信息化建设，促进信息化的发展。未来技术的发展还会有更新的内容，光纤通信终有一天会得到全球性的应用。

文章来源：《中国战略新兴产业》 网址: http://www.zgzlxxcy.cn/qikandaodu/2021/0708/1093.html