摘要：在社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技飛速進(jìn)步的背景下，通信技術(shù)的發(fā)展速度也十分迅猛，是人們工作和生活中必不可少的。在通訊工程當(dāng)中，利用光纖技術(shù)進(jìn)行信息的傳遞具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，光纖通信的能量損耗很小，可以保證高度還原信息的有效性，也可以對(duì)所傳遞的信息實(shí)行加密，安全性和傳遞效率都得到了明顯的提升，在通信領(lǐng)域具有極大的發(fā)展空間，是未來通信發(fā)展的大方向。因此，文章系統(tǒng)性地介紹了光纖通信的原理特點(diǎn)，并詳細(xì)討論光纖通信技術(shù)的主要設(shè)計(jì)應(yīng)用和未來發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：通信工程；光纖技術(shù)；設(shè)計(jì)應(yīng)用

在人們生活水平不斷提升的今天，通信技術(shù)已經(jīng)深入到了日常的工作，學(xué)習(xí)，生活當(dāng)中，當(dāng)下不斷研究和突破的5G技術(shù)就是一種新型的通信模型能夠明顯提升信息傳遞的效率和容量。光纖通信是一項(xiàng)具有較大發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，能夠?qū)鹘y(tǒng)的通信帶來較大革新。光纖是一種較為柔軟的玻璃材料，光線好，在光纖當(dāng)中經(jīng)過反射的光能損失很小，可以最大程度保證信息原始狀態(tài)。光的傳遞通訊速率遠(yuǎn)高于電，更適用于現(xiàn)代化大容量、高速率的通信傳遞需求。

1 光纖通信技術(shù)的概述

1.1 光纖通信原理

光纖通信是將光線作為傳輸?shù)妮d體，直接傳遞光波信號(hào)實(shí)現(xiàn)通信需求的過程。在光纖通信當(dāng)中，還無法完成全光工作的模式，傳遞之前需要經(jīng)過電光轉(zhuǎn)化后再進(jìn)行信息的傳遞。光纖是光線傳輸?shù)膶?dǎo)體，與電線、電流的關(guān)系類似，也屬于有線的信息傳輸手段，光纖能夠?yàn)楣饩€傳輸和信息保存提供良好的通道[1]。光波中，振幅和頻率兩個(gè)參數(shù)的不同都可以攜帶不同的調(diào)制信息，有效擴(kuò)展了信息傳遞的容量。振幅或頻率隨著原始信息的區(qū)別引發(fā)了一定的變化，通過光纖進(jìn)行反射傳輸后發(fā)送到接收端，接收器可以將檢測(cè)到的光信號(hào)重新進(jìn)行解調(diào)，將其恢復(fù)為原始信息。光纖的結(jié)構(gòu)能夠保證光線在傳輸過程中完全泛著，避免了因?yàn)橥腹庹凵涠a(chǎn)生的能量和信息損失，是一種較為理想的通信載體。

1.2 光纖技術(shù)損耗

光纖通信的優(yōu)勢(shì)十分突出，也是在未來通信行業(yè)發(fā)展當(dāng)中重要的發(fā)展方向之一，主要表現(xiàn)在信息傳遞過程中的損耗極弱，是傳統(tǒng)的電力傳輸不能比擬的。首先，在光導(dǎo)纖維的外層鍍有一層薄膜，能夠有效防止光線在光纖內(nèi)反射時(shí)發(fā)生的能量損失，即信息傳遞的損耗較小。光纖的主要材質(zhì)是石英玻璃，是一種耐腐蝕的非導(dǎo)體材料，在傳遞過程中不會(huì)受到外界環(huán)境中電磁波的影響，能夠最大程度保留原始信息的數(shù)據(jù)，使光線在其內(nèi)部完成全反射，提升了通信傳遞的準(zhǔn)確性和有效性[2]。其次，傳統(tǒng)的電力線來信息傳遞在數(shù)據(jù)還原的過程當(dāng)中，主要依靠數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)，一旦信息在傳輸過程中發(fā)生的損失幅度較大，則會(huì)給信息還原帶來很大問題。光纖通信技術(shù)主要將信息集成在了光波當(dāng)中，在良導(dǎo)體光纖當(dāng)中的反射不會(huì)對(duì)光波的參數(shù)造成損失，能夠?qū)崿F(xiàn)更加高效的數(shù)據(jù)信息還原。

1.3 光纖通信優(yōu)點(diǎn)

首先，光纖通信的載波信號(hào)是光線，其中的幅度、頻率都可以作為信息傳遞的載體，且在同一根光纖中可以容納不同的光線同時(shí)傳遞，能夠極大提升信息傳輸?shù)男屎腿萘浚瑸楦痈咚俚?G信息技術(shù)的發(fā)展提供了極大的便利和技術(shù)支持。光纖是一種特殊的光導(dǎo)體，光線在期內(nèi)反射傳播能夠有更大的帶寬。以電線作為傳輸介質(zhì)，電流和銅線之間可能會(huì)出現(xiàn)阻抗問題，在一定程度上限制了傳輸容量[3]。其次，光纖的原材料較為廣泛，主要是石英玻璃，生產(chǎn)的原料成本較低，質(zhì)量很輕易于搬運(yùn)，為其廣泛應(yīng)用打下了良好基礎(chǔ)。光的傳導(dǎo)速率很快，在光纖內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)高速傳輸，在一些需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離信息傳遞的工程當(dāng)中，利用光纖能夠更好完成，也是其目前在鐵路通信當(dāng)中作為主要信息傳遞介質(zhì)的原因之一。

2 光纖通信應(yīng)用

2.1 鐵路通信工程

鐵路通信工程的通信線路包括光纖、電纜線路等，主要是完成在鐵路運(yùn)營(yíng)過程當(dāng)中所有與信息傳遞有關(guān)的工作。在鐵路運(yùn)輸?shù)倪^程當(dāng)中，涉及到的業(yè)務(wù)工作較為復(fù)雜，在接入傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時(shí)，會(huì)受到帶寬的限制，而利用光纖進(jìn)行通信能夠有效解決這些限制問題，也能夠提升在區(qū)間范圍內(nèi)的應(yīng)急通信問題，維護(hù)鐵路的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。在鐵路通信原有的線路當(dāng)中重新更換為光纖技術(shù)的工作量較大，但是光纖通信可以打通鐵路通信的安全管理線路，確保了鐵路運(yùn)營(yíng)的穩(wěn)定性。鐵路通信網(wǎng)絡(luò)中的終端和數(shù)據(jù)體量較大，利用光線進(jìn)行通信交流能夠有效提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜萘浚軌蚋玫亟鉀Q在鐵路運(yùn)輸當(dāng)中的發(fā)展短板和不足。鐵路光纖通信可以分為有線和無線，其信息傳遞的穩(wěn)定性存在一定差異，但根據(jù)實(shí)際乘務(wù)工作的需求可以靈活選擇，為光纖通信在鐵路當(dāng)中的應(yīng)用提供了可行性。

2.2 相干光的通信

相干光是光學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中十分重要的基本概念，也是光波的一種特殊性質(zhì)。在相干光中，原本直線傳播的光束在一些特殊的條件影響之下會(huì)出現(xiàn)明暗分布，如果用一束已知相位、頻率和振幅的光束去進(jìn)行探測(cè)，可以通過探測(cè)光、相干光的接推反推原本光束的實(shí)際情況，從而獲取原光束中攜帶的數(shù)據(jù)信息。由于相干光本身的調(diào)制階數(shù)更高，相比普通的光束信息傳遞，相干光中能夠攜帶的信息容量更大，對(duì)結(jié)果的控制也更加的精準(zhǔn)，是一種較為理想的光通信方式。在調(diào)制光線時(shí)要確保兩束光在90 °垂直的情況下發(fā)生相干現(xiàn)象，探測(cè)相干光信號(hào)時(shí)要使用光接收器，確保接收到的光信號(hào)強(qiáng)度和精準(zhǔn)度。相干光的信息傳輸方式對(duì)光的調(diào)制作用更強(qiáng)，能夠使光信號(hào)負(fù)載更多的信息內(nèi)容，在傳遞中也可以更好地消除外界環(huán)境對(duì)于光信號(hào)的影響。

2.3 光孤子的應(yīng)用

光孤子是一種特殊的技術(shù)手段，光孤子是一種較為獨(dú)立的光波形式，在光纖當(dāng)中，光孤子的傳遞波形十分穩(wěn)定，可以滿足長(zhǎng)時(shí)間、長(zhǎng)距離的傳輸，對(duì)原始信息的保留程度也很高。目前在對(duì)光孤子的通信技術(shù)研究當(dāng)中發(fā)現(xiàn)可以利用一些激光器或放大器來實(shí)現(xiàn)更新后的釋放，利用光纖作為信息傳遞的渠道，能夠?qū)崿F(xiàn)更加精密的光的波分復(fù)用法，在提升信息傳遞穩(wěn)定性和容量上最重要的研究?jī)r(jià)值。光孤子載波的傳遞上具有獨(dú)立的優(yōu)勢(shì)性，且在長(zhǎng)距離的傳輸過程中，對(duì)原始信息的保存十分穩(wěn)定，不會(huì)受到外界環(huán)境的干擾。等光孤子通信技術(shù)目前研究還存在一定的限制，如光的偏振狀態(tài)如何在快速傳遞過程中完成保持等，還需要技術(shù)人員繼續(xù)加以研究突破。

3 光纖通信發(fā)展

3.1 信息穩(wěn)定研究作為高速信息傳輸?shù)闹饕d體，如今光通信技術(shù)已經(jīng)在數(shù)據(jù)中心中得到了廣泛應(yīng)用，從距離幾米服務(wù)器間的光互聯(lián)到連接世界各地?cái)?shù)據(jù)中心的光網(wǎng)絡(luò)。對(duì)應(yīng)用于海底及長(zhǎng)途傳輸?shù)墓饫w而言，光纖的衰減和有效面積成為可進(jìn)一步優(yōu)化的參數(shù)，超低損耗和大有效面積光纖是發(fā)展的方向[4]。對(duì)于城域的數(shù)據(jù)中心互聯(lián)，光纖的衰減，色散等因素對(duì)非相干高速系統(tǒng)仍有重要意義。伴隨著全球范圍內(nèi)的高速通信升級(jí)，作為連接支撐的海底光纜也需要相應(yīng)提升，其中超低損耗和大有效面積是重點(diǎn)發(fā)展方向。

3.2 大容量的通信

容量提升是指通過提高速率、多粒度大容量交叉、靈活柵格等技術(shù)方式來提高光纖通信容量，以滿足日益擴(kuò)展的、大容量多業(yè)務(wù)承載需求。在5G技術(shù)的發(fā)展背景之下，用戶對(duì)于通信系統(tǒng)的容量有了更大的需求，這部分的市場(chǎng)目前也在迅速擴(kuò)張，國(guó)家也相應(yīng)的投入了大量的科研資金和人力資源。高速的通信網(wǎng)絡(luò)是未來國(guó)家進(jìn)行數(shù)字化競(jìng)爭(zhēng)的重要對(duì)象，也是實(shí)現(xiàn)技術(shù)自我支持的強(qiáng)烈需求。我國(guó)的通信業(yè)三巨頭，移動(dòng)、聯(lián)通和電信都已經(jīng)著手積極研發(fā)提升光纖通道容量的相關(guān)項(xiàng)目，并在全國(guó)范圍內(nèi)推出了“光改”計(jì)劃。

4 結(jié)語

總之，利用光纖進(jìn)行通信信息傳遞的優(yōu)勢(shì)十分突出，在目前的鐵路通信當(dāng)中已經(jīng)有了較為廣泛的應(yīng)用。相干光和光孤子通信技術(shù)具有較大的發(fā)展空間，可以和現(xiàn)代化的5G技術(shù)相結(jié)合提升通信信息傳遞效率。由于光纖十分柔軟，可以彎折，在一些醫(yī)療、媒體等方面發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｔ诠饫w通信技術(shù)不斷發(fā)展的過程當(dāng)中，如何提高傳遞速度和傳遞容量是亟待解決的方向。將光纖通信并入光聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)光纖到戶能夠明顯增加光纖通信技術(shù)的普及，使新型通信技術(shù)惠及每位用戶。

[1]戴淑怡.通信工程中光纖技術(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)探析[J].科學(xué)與信息化，2019 ，20 （1 ）：34-35.

[2]王曉樂.通信工程中光纖技術(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)[J].通信電源技術(shù)，2018 ，35 （2 ）：186-187.

[3]張鵬，劉宏.通信工程中光纖技術(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用研究[J].飲食科學(xué)，2018 ，47 （16 ）：240.

[4]孟蒙.通信工程中光纖技術(shù)的應(yīng)用及設(shè)計(jì)分析[J].信息通信，2018 ，32 （5 ）：156-157.