光纖技術(shù)通訊技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展分析

張勇

[摘? ? 要] 為迎合快速發(fā)展的信息時(shí)代，信息的傳遞速度也與世俱進(jìn)，從遠(yuǎn)古的人力傳播到電子媒介再到今日的光傳播，都是歷史劃時(shí)代的進(jìn)步。光纖通訊技術(shù)的出現(xiàn)推動(dòng)了世界發(fā)展，同時(shí)也為人類活動(dòng)提供了極大的便利。光纖通訊技術(shù)在生活各個(gè)方面都有著不可缺少的用途。文章淺要闡述光纖技術(shù)的發(fā)展便于更好理解光纖通訊技術(shù)原理，繼而再通過(guò)研究光纖通訊技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)的應(yīng)用來(lái)分析光纖通訊技術(shù)在今后社會(huì)發(fā)展的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞] 信息化;光纖通訊;發(fā)展趨勢(shì)

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 15. 072

[中圖分類號(hào)] TP311? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? A? ? ? [文章編號(hào)]? 1673 - 0194（2019）15- 0163- 03

0? ? ? 前? ? 言

社會(huì)以肉眼可見(jiàn)的速度發(fā)展著，在過(guò)去的幾千年里，一封家書(shū)來(lái)之不易，現(xiàn)在一部手機(jī)就能將世界連接。從前一聲號(hào)角、一封電報(bào)打響一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)，如今世界暗流涌動(dòng)，國(guó)與國(guó)之間的戰(zhàn)爭(zhēng)不再是武力值的高低，更是科技發(fā)展的強(qiáng)弱。國(guó)家的防衛(wèi)線不再是高高的城墻，而是無(wú)形的電子屏障。光纖通訊技術(shù)的出現(xiàn)改變了人類傳統(tǒng)的交流方式，也改變了世界發(fā)展的途徑。

1? ? ? 光纖通訊技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.1? ?光纖通訊技術(shù)的定義

光纖技術(shù)，顧名思義，即利用光作為信息載體，進(jìn)而進(jìn)行信息傳播的方式光纖由纖芯、包層、涂層三部分組成，利用纖芯和包層的折射率不同實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的傳輸[1]。主要構(gòu)成材料是石英玻璃，其主要成分是二氧化硅，結(jié)構(gòu)緊密，電的絕緣體，卻具有良好的光性能。

如圖1所示，在信號(hào)進(jìn)入光纖傳輸之前需要進(jìn)行一系列處理，通過(guò)對(duì)信號(hào)的調(diào)制、編碼等便可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高速遠(yuǎn)距離傳輸。

1.2? ?光纖通訊技術(shù)的發(fā)展歷史光纖通訊的研究理念是由英籍華人高錕博士提出，他在論文中指出利用石英玻璃作為通信媒質(zhì)。第一代的光纖通訊，是出現(xiàn)在美國(guó)，成功實(shí)現(xiàn)了信息在相距7 000米的電話局間的傳輸，隨后又進(jìn)行改進(jìn)，從0.85微米的波段發(fā)展為1.3微米，為第二代光纖通訊系統(tǒng)。到1984年，光纖傳播使用的是多模光纖，其傳輸距離較短。1984年出現(xiàn)了1.3微米的第三代光纖通訊系統(tǒng) ，此時(shí)已經(jīng)是單模光纖。第四代光纖系統(tǒng)在傳輸波段上再次加強(qiáng)，達(dá)到了1.55微米。到21世紀(jì)初，經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)，發(fā)明了第五代光纖系統(tǒng)，在光纖通訊中，利用了光放大器，實(shí)現(xiàn)了光纖通訊的遠(yuǎn)距離、高速度傳輸。

1.3? ?光纖通訊技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

相較其他信息傳播的方式，因其使用石英玻璃作為傳輸媒介，其對(duì)電的絕緣性，也讓信號(hào)在傳輸過(guò)程中免除了電磁波信號(hào)對(duì)其的干擾，穩(wěn)定性強(qiáng)。光纖系統(tǒng)利用光波作為信息的載波，通過(guò)一定的處理，能完成低損耗、遠(yuǎn)距離、高效率的信息傳輸。此外，通過(guò)波分復(fù)用，一根光纖便能傳輸不同波長(zhǎng)的光通路，在光纖上特定的距離將信息分為多個(gè)頻帶進(jìn)行傳播，一根光纖便能傳輸不同波長(zhǎng)的光通路，這樣光纖通訊技術(shù)子傳播容量上有占很大的優(yōu)勢(shì)，在這個(gè)信息化高速化的時(shí)代，光纖通訊已經(jīng)占據(jù)著不可替代的地位，無(wú)論是在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、汽車、生活等各個(gè)方面，相較其他通訊方式，其都憑借自身優(yōu)勢(shì)發(fā)揮著作用。

2? ? ? 光纖通訊技術(shù)的應(yīng)用

在現(xiàn)代化社會(huì)，光纖通訊技術(shù)幾乎無(wú)處不在，信息的傳播大部分都依賴于光纖通信，無(wú)論是在軍事上，還是日常生活中，人們的行動(dòng)已經(jīng)離不開(kāi)光纖通訊了。光纖系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學(xué)信道和光接收機(jī)，光電檢測(cè)器。

2.1? ?光纖通訊技術(shù)在市話中的應(yīng)用

通俗來(lái)講，就是人們?cè)诖螂娫掃^(guò)程中的中繼傳播。一根光纖能承載百萬(wàn)線路的通話。不僅是國(guó)內(nèi)，光纖通信已經(jīng)覆蓋全球，實(shí)現(xiàn)國(guó)與國(guó)之間的通話，成為通訊力量之中的領(lǐng)頭軍。

2.2? ?醫(yī)療應(yīng)用

比較常見(jiàn)的就是纖鏡、光纖傳感器、激光治療等。纖鏡主要是通過(guò)光信號(hào)在玻璃纖維間的多次反射從而形成一個(gè)人體內(nèi)部器官的結(jié)構(gòu)。光纖傳感器是利用光的反射特性來(lái)測(cè)量人體組成的相關(guān)特性，例如血液的流速，通常是使用光纖多普勒測(cè)速儀。光纖通訊技術(shù)也可用來(lái)治療疾病，光本身就具有能量，且其方向性良好，通過(guò)對(duì)指定部位傳輸能量便有助于傷口的愈合。

2.3? ?電力通訊保護(hù)

因光纖通訊抗干擾能力較強(qiáng)，電力通訊在穩(wěn)定性和靈活性方面均有欠缺。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們便將光纖通訊技術(shù)和電力通訊技術(shù)復(fù)合利用。比如光纖復(fù)合地線，利用光纖通訊中對(duì)電的絕緣性，保護(hù)電路不受雷電干擾。但光纖通訊也有本身的不足，安裝、割接、維護(hù)等都需要專門的機(jī)器，因?yàn)榻Y(jié)合成本控制和傳輸速率的雙層考慮，就可將電力系統(tǒng)和光纖通訊的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，即光纖復(fù)合相線[2]。

2.4? ?有線電視網(wǎng)絡(luò)傳輸

隨著高清電視的興起，電視畫(huà)面所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息也相對(duì)提高，對(duì)傳輸線路也提出了更高的要求。手機(jī)看視頻、電視節(jié)目點(diǎn)播等，都離不開(kāi)光纖傳輸。農(nóng)村也實(shí)現(xiàn)了寬帶入戶，進(jìn)入光纖傳輸時(shí)代。其速度快，穩(wěn)定性強(qiáng)，更加符合現(xiàn)代社會(huì)對(duì)生活高質(zhì)量、生活多樣化的追求。

2.5? ?光纖傳感器

傳感器在各個(gè)領(lǐng)域都有應(yīng)用，其原理是利用光纖將光傳輸至調(diào)制器，將光調(diào)制成可用信號(hào)。像汽車上的光纖傳感器就能很好的反映汽車在行駛過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)，從而讓車主對(duì)汽車的狀態(tài)有相應(yīng)的了解。但一般運(yùn)用光纖通訊的傳感器因其特殊性在造價(jià)上會(huì)相對(duì)較高[3]。

3? ? ? 光纖通訊的發(fā)展

即使通過(guò)光纖通訊，信號(hào)在傳輸過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生損耗，因此在傳輸過(guò)程中，需要建立中繼站來(lái)進(jìn)行信號(hào)的放大從而追求信號(hào)傳輸?shù)母呔珳?zhǔn)傳輸。然而，近年來(lái)通過(guò)對(duì)這方面的研究，人們發(fā)現(xiàn)了光孤子傳輸?shù)目尚行?。所謂光孤子傳輸就是利用光信號(hào)的損益進(jìn)行互補(bǔ)，相當(dāng)于數(shù)學(xué)層面上的積分。也是現(xiàn)在光纖通訊技術(shù)的重要方式[4]。

圖2即為光孤子通信系統(tǒng)基本組成，是光纖通訊系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)。在光纖通訊技術(shù)中為了光信號(hào)能夠有效傳輸，會(huì)在傳輸介質(zhì)加入稀土元素，摻鉺光纖放大器則是其應(yīng)用實(shí)例。在未來(lái)，光纖通訊技術(shù)會(huì)走向能源利用更高效化，對(duì)稀土元素的利用也必不可少。

此外，全息投影的應(yīng)用也慢慢在人們生活中出現(xiàn)，其真實(shí)的3D效果令人拍手稱奇。全息三維投影的實(shí)現(xiàn)將會(huì)讓人類的生活進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代。而其對(duì)光的控制技術(shù)達(dá)到一個(gè)新高度，其信息的傳輸通道也將不可避免的迎來(lái)新的挑戰(zhàn)，對(duì)圖像信息的遠(yuǎn)距離傳輸也需光纖通訊技術(shù)的輔助[5]。

隨著對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)，光纖通訊作為一種常用的信息傳輸通道，也會(huì)迎來(lái)新的進(jìn)展，不僅在傳輸速率上和傳輸數(shù)據(jù)量上，在其傳輸設(shè)備的更新也極有可能取得相應(yīng)的改善，對(duì)光纖通訊傳輸中存在的供電困難的問(wèn)題也會(huì)有所幫助。

新時(shí)代的到來(lái)，人類的生活方式必將發(fā)生翻天覆地的變化，光纖通訊從點(diǎn)與點(diǎn)的傳播方式，到光接入網(wǎng)概念的提出，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)與面的傳播，為光纖通訊的全球化奠定了基礎(chǔ)。光纖通訊技術(shù)的應(yīng)用范疇也會(huì)逐步擴(kuò)大，進(jìn)一步說(shuō)，5G時(shí)代不再是白紙上的一項(xiàng)提議，各大運(yùn)營(yíng)商站在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的浪口迎風(fēng)而立，等待最后的一個(gè)推力。相應(yīng)的，數(shù)據(jù)的傳輸量增大，對(duì)傳輸通道也會(huì)有相應(yīng)的挑戰(zhàn)[6]。光纖通訊技術(shù)將會(huì)朝著超高速、超高效率發(fā)展，以此來(lái)滿足社會(huì)需求。

4? ? ? 結(jié)? ? 語(yǔ)

著名思想家弗里德里?！ざ鞲袼乖f(shuō)過(guò)，信息、物質(zhì)、能量是現(xiàn)代化社會(huì)的三大發(fā)展要素，在未來(lái)的社會(huì)發(fā)展，對(duì)能源的合理利用將會(huì)成為社會(huì)的一大熱點(diǎn)主題，同時(shí)對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)也將成為各界人士的不懈追求。光纖通訊作為一種高效率、低損耗的傳輸方式，不會(huì)止步與此。時(shí)代高速發(fā)展這一話題已是老生常談，但卻是正在發(fā)生的事實(shí)，光纖通訊取代了人的手足功能，并將其強(qiáng)化，給人們生活帶來(lái)極大便捷，并會(huì)在未來(lái)的道路上繼續(xù)與人們并肩通行。

主要參考文獻(xiàn)

[1]郭志剛.光纖通訊傳輸?shù)某Ｒ?jiàn)問(wèn)題與解決策略[J].中國(guó)新通信，2018，20（18）：12.

[2]林性華.利用光纖通訊傳輸技術(shù)提高通訊能力研究[J].通訊世界，2018（7）：50-51.

[3]張迪.現(xiàn)代光纖通訊傳輸技術(shù)探討[J].中國(guó)新通信，2018，20（13）：54.

[4]許春霞，黃光宇，孫蘭.光纖通訊技術(shù)特點(diǎn)及其發(fā)展應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2018，15（6）：167，173.

[5]白鳴飛，周潔.基于光纖通訊技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用的探討[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2013（12）：18.

[6]鄒聲榮.光纖通訊技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[J].應(yīng)用光學(xué)，1988（5）：52-55，57.