光纤技术对通信工程的应用与展望

摘要：在社会经济与科技飞速进步的背景下，通信技术的发展速度也十分迅猛，是人们工作和生活中必不可少的。在通讯工程当中，利用光纤技术进行信息的传递具有较强的优势，光纤通信的能量损耗很小，可以保证高度还原信息的有效性，也可以对所传递的信息实行加密，安全性和传递效率都得到了明显的提升，在通信领域具有极大的发展空间，是未来通信发展的大方向。因此，文章系统性地介绍了光纤通信的原理特点，并详细讨论光纤通信技术的主要设计应用和未来发展趋势。

关键词：通信工程；光纤技术；设计应用

在人们生活水平不断提升的今天，通信技术已经深入到了日常的工作，学习，生活当中，当下不断研究和突破的5G技术就是一种新型的通信模型能够明显提升信息传递的效率和容量。光纤通信是一项具有较大发展潜力的技术，能够对传统的通信带来较大革新。光纤是一种较为柔软的玻璃材料，光线好，在光纤当中经过反射的光能损失很小，可以最大程度保证信息原始状态。光的传递通讯速率远高于电，更适用于现代化大容量、高速率的通信传递需求。

1 光纤通信技术的概述

1.1 光纤通信原理

光纤通信是将光线作为传输的载体，直接传递光波信号实现通信需求的过程。在光纤通信当中，还无法完成全光工作的模式，传递之前需要经过电光转化后再进行信息的传递。光纤是光线传输的导体，与电线、电流的关系类似，也属于有线的信息传输手段，光纤能够为光线传输和信息保存提供良好的通道[1]。光波中，振幅和频率两个参数的不同都可以携带不同的调制信息，有效扩展了信息传递的容量。振幅或频率随着原始信息的区别引发了一定的变化，通过光纤进行反射传输后发送到接收端，接收器可以将检测到的光信号重新进行解调，将其恢复为原始信息。光纤的结构能够保证光线在传输过程中完全泛着，避免了因为透光折射而产生的能量和信息损失，是一种较为理想的通信载体。

1.2 光纤技术损耗

光纤通信的优势十分突出，也是在未来通信行业发展当中重要的发展方向之一，主要表现在信息传递过程中的损耗极弱，是传统的电力传输不能比拟的。首先，在光导纤维的外层镀有一层薄膜，能够有效防止光线在光纤内反射时发生的能量损失，即信息传递的损耗较小。光纤的主要材质是石英玻璃，是一种耐腐蚀的非导体材料，在传递过程中不会受到外界环境中电磁波的影响，能够最大程度保留原始信息的数据，使光线在其内部完成全反射，提升了通信传递的准确性和有效性[2]。其次，传统的电力线来信息传递在数据还原的过程当中，主要依靠数模转换技术，一旦信息在传输过程中发生的损失幅度较大，则会给信息还原带来很大问题。光纤通信技术主要将信息集成在了光波当中，在良导体光纤当中的反射不会对光波的参数造成损失，能够实现更加高效的数据信息还原。

1.3 光纤通信优点

首先，光纤通信的载波信号是光线，其中的幅度、频率都可以作为信息传递的载体，且在同一根光纤中可以容纳不同的光线同时传递，能够极大提升信息传输的效率和容量，为更加高速的5G信息技术的发展提供了极大的便利和技术支持。光纤是一种特殊的光导体，光线在期内反射传播能够有更大的带宽。以电线作为传输介质，电流和铜线之间可能会出现阻抗问题，在一定程度上限制了传输容量[3]。其次，光纤的原材料较为广泛，主要是石英玻璃，生产的原料成本较低，质量很轻易于搬运，为其广泛应用打下了良好基础。光的传导速率很快，在光纤内可以实现高速传输，在一些需要进行远距离信息传递的工程当中，利用光纤能够更好完成，也是其目前在铁路通信当中作为主要信息传递介质的原因之一。

2 光纤通信应用

2.1 铁路通信工程

铁路通信工程的通信线路包括光纤、电缆线路等，主要是完成在铁路运营过程当中所有与信息传递有关的工作。在铁路运输的过程当中，涉及到的业务工作较为复杂，在接入传统的网络技术时，会受到带宽的限制，而利用光纤进行通信能够有效解决这些限制问题，也能够提升在区间范围内的应急通信问题，维护铁路的稳定运营。在铁路通信原有的线路当中重新更换为光纤技术的工作量较大，但是光纤通信可以打通铁路通信的安全管理线路，确保了铁路运营的稳定性。铁路通信网络中的终端和数据体量较大，利用光线进行通信交流能够有效提升数据传输的容量，能够更好地解决在铁路运输当中的发展短板和不足。铁路光纤通信可以分为有线和无线，其信息传递的稳定性存在一定差异，但根据实际乘务工作的需求可以灵活选择，为光纤通信在铁路当中的应用提供了可行性。

2.2 相干光的通信

相干光是光学领域当中十分重要的基本概念，也是光波的一种特殊性质。在相干光中，原本直线传播的光束在一些特殊的条件影响之下会出现明暗分布，如果用一束已知相位、频率和振幅的光束去进行探测，可以通过探测光、相干光的接推反推原本光束的实际情况，从而获取原光束中携带的数据信息。由于相干光本身的调制阶数更高，相比普通的光束信息传递，相干光中能够携带的信息容量更大，对结果的控制也更加的精准，是一种较为理想的光通信方式。在调制光线时要确保两束光在90 °垂直的情况下发生相干现象，探测相干光信号时要使用光接收器，确保接收到的光信号强度和精准度。相干光的信息传输方式对光的调制作用更强，能够使光信号负载更多的信息内容，在传递中也可以更好地消除外界环境对于光信号的影响。

2.3 光孤子的应用

光孤子是一种特殊的技术手段，光孤子是一种较为独立的光波形式，在光纤当中，光孤子的传递波形十分稳定，可以满足长时间、长距离的传输，对原始信息的保留程度也很高。目前在对光孤子的通信技术研究当中发现可以利用一些激光器或放大器来实现更新后的释放，利用光纤作为信息传递的渠道，能够实现更加精密的光的波分复用法，在提升信息传递稳定性和容量上最重要的研究价值。光孤子载波的传递上具有独立的优势性，且在长距离的传输过程中，对原始信息的保存十分稳定，不会受到外界环境的干扰。等光孤子通信技术目前研究还存在一定的限制，如光的偏振状态如何在快速传递过程中完成保持等，还需要技术人员继续加以研究突破。

3 光纤通信发展

3.1 信息稳定研究作为高速信息传输的主要载体，如今光通信技术已经在数据中心中得到了广泛应用，从距离几米服务器间的光互联到连接世界各地数据中心的光网络。对应用于海底及长途传输的光纤而言，光纤的衰减和有效面积成为可进一步优化的参数，超低损耗和大有效面积光纤是发展的方向[4]。对于城域的数据中心互联，光纤的衰减，色散等因素对非相干高速系统仍有重要意义。伴随着全球范围内的高速通信升级，作为连接支撑的海底光缆也需要相应提升，其中超低损耗和大有效面积是重点发展方向。

3.2 大容量的通信

容量提升是指通过提高速率、多粒度大容量交叉、灵活栅格等技术方式来提高光纤通信容量，以满足日益扩展的、大容量多业务承载需求。在5G技术的发展背景之下，用户对于通信系统的容量有了更大的需求，这部分的市场目前也在迅速扩张，国家也相应的投入了大量的科研资金和人力资源。高速的通信网络是未来国家进行数字化竞争的重要对象，也是实现技术自我支持的强烈需求。我国的通信业三巨头，移动、联通和电信都已经着手积极研发提升光纤通道容量的相关项目，并在全国范围内推出了“光改”计划。

4 结语

总之，利用光纤进行通信信息传递的优势十分突出，在目前的铁路通信当中已经有了较为广泛的应用。相干光和光孤子通信技术具有较大的发展空间，可以和现代化的5G技术相结合提升通信信息传递效率。由于光纤十分柔软，可以弯折，在一些医疗、媒体等方面发展潜力巨大。在光纤通信技术不断发展的过程当中，如何提高传递速度和传递容量是亟待解决的方向。将光纤通信并入光联网实现光纤到户能够明显增加光纤通信技术的普及，使新型通信技术惠及每位用户。

[1]戴淑怡.通信工程中光纤技术的设计应用和发展趋势探析[J].科学与信息化，2019 ，20 （1 ）：34-35.

[2]王晓乐.通信工程中光纤技术的设计应用和发展趋势[J].通信电源技术，2018 ，35 （2 ）：186-187.

[3]张鹏，刘宏.通信工程中光纤技术的设计应用研究[J].饮食科学，2018 ，47 （16 ）：240.

[4]孟蒙.通信工程中光纤技术的应用及设计分析[J].信息通信，2018 ，32 （5 ）：156-157.