光纖通信技術(shù)在信息化應(yīng)用的淺析

楊柏棣

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，我國加大了對光纖通信系統(tǒng)的建設(shè)力度，使得信息化應(yīng)用水平實現(xiàn)了巨大的進(jìn)步。光纖通信技術(shù)已經(jīng)成為整個信息化應(yīng)用中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容，成為整個經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步的基本保障方式。在當(dāng)前的信息化背景下，需要將光纖通信技術(shù)的具體應(yīng)用提升到更高的水平上，發(fā)揮其在通信領(lǐng)域中的技術(shù)優(yōu)勢，為我國的整個信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定更加堅實的基礎(chǔ)。從這個意義上說，本文的實踐價值得以充分體現(xiàn)，并可以為相關(guān)建設(shè)提供借鑒作用。

光纖通信技術(shù)是當(dāng)前進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)所必須的技術(shù)內(nèi)容，在建設(shè)和應(yīng)用中有著非常顯著的優(yōu)勢。充分利用光纖通信技術(shù)在具體應(yīng)用環(huán)節(jié)中的特點，結(jié)合我國信息化建設(shè)對于通信的需求，研究有著更高性能同時在建設(shè)維護(hù)上有更低成本的光纖技術(shù)，這是滿足當(dāng)前及今后相當(dāng)長一段時間內(nèi)的重點任務(wù)。我國的經(jīng)濟(jì)和社會建設(shè)離不開對信息技術(shù)的大力發(fā)展，這也是提升我國基本國力和世界競爭力的關(guān)鍵，更是我國最重要的發(fā)展機(jī)會。光纖通信技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，必須得到高度重視。

一、我國信息化建設(shè)概述

我國的信息化建設(shè)，始于上世紀(jì)80年代，經(jīng)歷了初期的試探和技術(shù)引進(jìn)，逐漸形成了自我發(fā)展的目標(biāo)，并持續(xù)加大國家層面的信息和通信技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新的力度。通過近些年的努力，尤其是5G通信建設(shè)上，已經(jīng)成為國際領(lǐng)先水平。并涌現(xiàn)出像華為和中興等有著強(qiáng)大自主知識產(chǎn)權(quán)的領(lǐng)軍企業(yè)，在世界通信建設(shè)范圍內(nèi)都有巨大聲譽(yù)和影響力。隨著網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國計民生對于信息化產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)性能和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)有著更大建設(shè)和應(yīng)用需求，新型冠狀肺炎疫情暴發(fā)期間，整個信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮了巨大的作用，為抗擊疫情做出了巨大貢獻(xiàn)，這也是我國進(jìn)行相關(guān)建設(shè)獲得回報的一個重要標(biāo)志。信息化建設(shè)已經(jīng)成為整個國家的發(fā)展戰(zhàn)略和未來建設(shè)必然選擇途徑，利用信息化建設(shè)形成的新態(tài)勢和技術(shù)優(yōu)勢，會對國家的整個經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更大的活力和發(fā)展?jié)摿?，包括電子商?wù)和知識經(jīng)濟(jì)等發(fā)展，其實質(zhì)也就是信息化建設(shè)的一個側(cè)面。信息化社會和信息革命的稱法對于我國的全面發(fā)展來說是非常貼切的。從發(fā)展的角度看，哪個國家掌握了新一代信息化的核心技術(shù)，其就有了站在更高競爭起點上獲得發(fā)展的優(yōu)勢。

二、光纖通信技術(shù)在信息化應(yīng)用分析

信息化建設(shè)對于我國的發(fā)展有著至關(guān)重要的影響，作為其最關(guān)鍵的基礎(chǔ)，通信技術(shù)是其核心內(nèi)容。只有基礎(chǔ)的通信得到充分保障，整個信息化建設(shè)才能達(dá)到應(yīng)有的建設(shè)程度。在所有的通信技術(shù)中，光纖通信技術(shù)是不可或缺的組成部分，作為通信通路的基本載體，光纖通信的具體應(yīng)用及其應(yīng)用水平，也可以視為一個國家和地區(qū)信息化建設(shè)水平的基本標(biāo)志。

（一）光纖通信實際應(yīng)用

信息社會建設(shè)，就是對信息的收集、處理、傳輸實現(xiàn)最大程度的高效率和低成本，其中，信息傳輸是光纖通信技術(shù)的適用范圍，作為信息的載體，可以實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)信息的高速傳輸。光纖通信技術(shù)將光作為信號模式，通過光纖構(gòu)成的通路，在不同地點之間進(jìn)行信息的傳輸，并取代了原來的導(dǎo)線傳輸，使得整個信號的質(zhì)量和傳輸效率都得到較大程度的提升。如圖1。

光纖通信技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展，使得世界范圍內(nèi)的信息傳遞具備更大的便利性。這主要是源于光纖技術(shù)本身的一些技術(shù)優(yōu)勢：

1. 帶寬保障，使得通信容量得到非常顯著提升

相比于普通電纜、網(wǎng)線、同軸線等信道選擇，光纖的帶寬優(yōu)勢更加顯著，能夠在光纜內(nèi)傳輸更多信號內(nèi)容，不但數(shù)量上有保證，質(zhì)量上和效率上都可以得到大幅度提升。

2. 不易受到環(huán)境電磁干擾

因為通信系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下光纖內(nèi)所傳輸?shù)男盘枮楣庑盘枺c傳統(tǒng)的電信號相比，對電磁環(huán)境沒有任何相互影響，使得整個線路的工作更加穩(wěn)定，信號的失真度和準(zhǔn)確性得以充分保障。

3. 信號衰減程度大幅下降

光纖對信號的衰減程度相比電纜等傳輸介質(zhì)，有著極大的優(yōu)勢，使得信號在傳輸時能夠保持最低限度的衰減，這一特點使得采用光纖進(jìn)行長距離傳輸成為現(xiàn)實。

4. 功耗小，設(shè)備穩(wěn)定性好

光纖通信的電源選擇可以采用較低電壓支持仍然可以穩(wěn)定運(yùn)行，在功耗方面表現(xiàn)優(yōu)良。也因為其低功耗的特點，使得光纖設(shè)備有穩(wěn)定的運(yùn)營效果，故障率非常低，同時在檢修維護(hù)等方面，其成本也非常低。

基于這些性能和建設(shè)優(yōu)勢，光纖通信將在未來有更大的發(fā)展，尤其是信息化社會建設(shè)逐步深入影響更加全面徹底的條件下，其未來發(fā)展更值得期待。我國的光纖通信技術(shù)應(yīng)用和建設(shè)，已經(jīng)成為目前的通信應(yīng)用的主流技術(shù)內(nèi)容，通過光纖通信技術(shù)的具體應(yīng)用，使得通信保障能力和發(fā)展都得到了較高的應(yīng)用質(zhì)量。從目前來看，我國的光纖技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了比較高的應(yīng)用水平，基本實現(xiàn)了有線通信的主導(dǎo)技術(shù)選擇。

（二）光纖通信技術(shù)主要形式

目前我國所采用的光纖技術(shù)主要包括下面幾種形式：

1、有源光纖技術(shù)

這類光纖主要是指摻有稀土離子的光纖，以此構(gòu)成激光活性物質(zhì)，這是制造光纖光放大器的核心物質(zhì)。不同摻雜的光纖放大器應(yīng)用于不同的工作波段，這些摻雜光纖放大器與喇曼光纖放大器一起給光纖通信技術(shù)帶來了革命性的變化。它可以直接放大光信號，延長傳輸距離；在光纖通信網(wǎng)和有線電視網(wǎng)中作分配損耗補(bǔ)償；此外，在波分復(fù)用系統(tǒng)中及光孤子通信系統(tǒng)中是不可缺少的關(guān)鍵元器件。正因為有了光纖放大器，才能實現(xiàn)無中繼器的百萬公里的光孤子傳輸。

2、色散補(bǔ)償光纖技術(shù)

隨著傳輸距離的增加，會導(dǎo)致誤碼，使信號失真。為克服這一問題，必須采用色散值為負(fù)的光纖，即將反色散光纖串接入系統(tǒng)中以抵消正色散值，從而控制整個系統(tǒng)的色散大小。這里的反色散光纖就是所謂的色散補(bǔ)償光纖。色散補(bǔ)償光纖是利用基模波導(dǎo)色散來獲得高的負(fù)色散值，通常將其色散與衰減之比稱作質(zhì)量因數(shù)，質(zhì)量因數(shù)當(dāng)然越大越好。為了能在整個波段均勻補(bǔ)償常規(guī)單模光纖的色散，又開發(fā)出一種既補(bǔ)償色散又能補(bǔ)償色散斜率的"雙補(bǔ)償"光纖。該光纖的特點是色散斜率之比與常規(guī)光纖相同，但符號相反，所以更適合在整個波形內(nèi)的均衡補(bǔ)償。

3、光纖光柵技術(shù)

光纖光柵是利用光纖材料的光敏性在紫外光的照射下，于光纖芯部產(chǎn)生周期性的折射率變化而制成的。使用的是摻鍺光纖，在相位掩膜板的掩蔽下，用紫外光照射，使纖芯的折射率產(chǎn)生周期性的變化，然后經(jīng)退火處理后可長期保存。相位掩膜板實際上為一塊特殊設(shè)計的光柵，其正負(fù)一級衍射光相交形成干涉條紋，這樣就在纖芯逐漸產(chǎn)生成光柵。光柵周期模板周期的二分之一。光柵本身是一種選頻器件，利用光纖光柵可以制作成許多重要的光無源器件及光有源器件。

4、多芯單模光纖技術(shù)

多芯光纖是一個共用外包層、內(nèi)含有多根纖芯、而每根纖芯又有自己的內(nèi)包層的單模光纖。這種光纖的明顯優(yōu)勢是成本較低，生產(chǎn)成本較普通的光纖約低50%。此外，這種光纖可以提高成纜的集成密度，同時也可降低施工成本。以上是光纖技術(shù)在近幾年里所取得的主要成就。至于光纜方面的成就，我們認(rèn)為主要表現(xiàn)在帶狀光纜的開發(fā)成功及批量化生產(chǎn)方面。這種光纜是光纖接入網(wǎng)及局域網(wǎng)中必備的一種光纜。光纜的含纖數(shù)量達(dá)千根以上，有力地保證了接入網(wǎng)的建設(shè)。

（三）光纖通信技術(shù)未來的發(fā)展趨勢

光纖通信技術(shù)未來有著非常光明的發(fā)展前景，信息化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的范圍越廣，光纖網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢就越明顯。整個世界的信息化建設(shè)目前還只是探索階段，只要是涉及有線通信，光纖技術(shù)就可以發(fā)揮其巨大的影響和優(yōu)勢，為信息化建設(shè)提供強(qiáng)大動力。

1、家用光纖通信技術(shù)將更加普及

目前的光纖應(yīng)用技術(shù)，是通信技術(shù)中有線技術(shù)的基礎(chǔ)，只要存在有線通信的市場需要，就必然會有光纖通信技術(shù)的一席之地。而整個市場或者用戶，最主要的地方就是家庭，通過通信技術(shù)將家庭與世界相連，成為世界發(fā)展的一個基本單位，這是未來的必然趨勢。隨著各種智能化電子設(shè)備在家庭中的普及，包括電視、互聯(lián)網(wǎng)和智能家居等，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程的管理，這些離不開對高質(zhì)量信息網(wǎng)絡(luò)通信的基本保障能力。這些建設(shè)需要對帶寬需求以及運(yùn)行穩(wěn)定性需求都會有非常顯著的提升，光纖通信技術(shù)能夠有效解決這些基本的標(biāo)準(zhǔn)和要求，使得其自身也能夠獲得更大更廣闊的發(fā)展空間。

2、全光網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)

在目前我國的城市信息化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，存在多種形式并用的效果，尤其對于有線通信來說，電纜等傳統(tǒng)有線通信方式還在很多地區(qū)存在甚至發(fā)揮關(guān)鍵性的作用。這些環(huán)節(jié)成為整個通信網(wǎng)絡(luò)的瓶頸部分，將造成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的堆積和擁堵問題。光纖通信技術(shù)的普及，就是要將這些采用電纜形式對信號傳輸?shù)募夹g(shù)進(jìn)行替換，將建成以光纖和移動通信為主的系統(tǒng)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營模式，使得智能城市和網(wǎng)絡(luò)化信息建設(shè)達(dá)到預(yù)期的建設(shè)水平。

3、拓展光纖技術(shù)的應(yīng)用范圍

目前的光纖通信技術(shù)主要是點對點的方式，這主要是因為光信號處理本身面臨著一些實際的技術(shù)困難，其連接的設(shè)備都是電氣設(shè)備，因此需要對光信號進(jìn)行電信號的轉(zhuǎn)換，才能達(dá)到使用目的。未來對于直接采用光技術(shù)進(jìn)行信號處理的技術(shù)設(shè)備更加完善，就可以避免信號轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，使得信息處理能力有更大的提升，最終形成更具拓展性的新創(chuàng)新，并為整個光纖技術(shù)的發(fā)展提供更為廣闊的發(fā)展。

三、結(jié)束語

綜上所述，光纖通信技術(shù)是最重要的通信技術(shù)內(nèi)容，直接決定了網(wǎng)絡(luò)通信的質(zhì)量和效率。光纖通信技術(shù)決定了通信帶寬和數(shù)據(jù)流暢度，因此對于當(dāng)前信息化建設(shè)的程度和質(zhì)量有著極其重要的影響，是我國基礎(chǔ)通信領(lǐng)域最重要的建設(shè)和技術(shù)開發(fā)內(nèi)容。從目前的建設(shè)水平來看，光纖通信技術(shù)在信息化應(yīng)用中還存在諸多不盡如人意的地方，這些地方就是需要相關(guān)部門加大整個研發(fā)和創(chuàng)新的力度，為最終實現(xiàn)更高質(zhì)量的信息化社會做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。國家的發(fā)展，很大程度上取決于這些基礎(chǔ)建設(shè)上的突破和創(chuàng)新發(fā)展，其有著巨大的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)影響。

作者單位：中國移動通信集團(tuán)黑龍江有限公司大慶分公司