影响光纤通信传输距离的因素与对策
影响光纤通信传输距离的因素与对策【1】
【摘 要】光纤传输是一项先进的技术，该技术提高了通信的质量与效率。
光纤通信是信息技术不断发展的产物，其主要是以光作为信息载体，并以光纤作为主要的通信传输方式。
一般情况下，光纤传输的距离越远，通讯的信号以及通信的效果则越好。
本文分析了影响光纤通信传输距离的因素，笔者结合自身经验，提出了几点相应的对策，希望可以促进我国光纤通信事业更好的发展。
【关键词】光纤通信;传输距离;因素;功率;改善措施
光纤通信是我国重要的信息传输方式，其应用的范围比较广，而且通讯信号比较强，有着较好的通信效果。
延长光纤通信的传输距离，可以提高通信的效率以及信息传输的质量，所以，相关技术人员一定要了解与掌握影响光纤通信传输距离的因素，还要通过相关的措施降低光信号的损耗，提高信号出阿叔的质量，防止通信距离遭到限制。
延长光纤通信传输距离的方式很多，常见的是在光纤线路上增设中继器，其可以起到扩大信号的作用，而且提高了信号传输的速率，是一种较为经济的改善措施。
1.影响光纤通信传输距离的因素
光纤通信的方式应用范围比较广，在通信传输的过程中，信号的强弱影响了信息传输的质量，另外，光纤的损坏、电子器件的性能以及光网络结构的优化程度，都是影响光纤通信传输距离的重要的因素。
1.1光发送机与光接收机
光纤通信的信息载体主要是光，其传输通讯的方式主要是光纤，所以，光接收灵敏度、发送机效率以及光纤光缆线路的质量，都对光纤传输系统有着较大影响，这些因素决定了系统的中继长度。
计算光纤传输系统中继距离的公式是：
L=Ps-PR-Me-∑Ac/Af+As+Mc(km)
该公式中，Ps是指发送光功率，PR：出纤光功率即接收灵敏度。
这里减除了耦合器的衰减和色散的影响;Me：设备富余度;∑Ac：其他耦合器引起的衰减;Af：光纤的衰减系数;As：光纤固定接头的平均熔接衰减;Mc：光缆富余度。
从上述公式中可以看出，光发送机以及接收机的入纤光功率是影响光纤通信传输距离的主要因素。
1.2功率消耗情况
光纤通信系统中，光发射机的发射功率有限，而光接收机在运作的过程中会产生一定噪声，为了保证系统接收信号的质量与能力，必须保证信号光功率的稳定输出，还要降低光纤传输的损耗，这样才能避免光纤通信传输距离受到限制，才能降低功率的损耗。
当光纤系统带宽大于信号带宽时，光纤传输系统的传输距离最远，其计算公式可以表示为：
L=[Ltotal-(Lcoup+Lc+L(fm)+Lm)]/α
其中：假设光源发射的平均光信号功率为Ps，光接收机接收的最小平均光功率为PRmin，那么系统从光发射机到接收机之间允许的光功率总损耗为：
Ltotal=10lg(Ps/PRmin)
Ltotal表示光源与光纤的耦合损耗和光纤与光探测器的耦合损耗的和;Lc表示光纤之间各种连接损耗的总和;L(fm)表示由于光源和传输光纤的有限频带宽度导致的光信号强度下降的等效损耗;Lm表示光纤系统设计时留的富余量;L为传输距离，α为每公里光纤传输损耗系数;αL表示光纤的传输损耗。
光在传输过程中的各种损耗也是影响光通信系统传输距离的主要因素。
2.改善光纤通信传输距离受到限制的措施
2.1提高光发送机的性能与质量
光纤通信传输距离的大小与光发送机入纤光功率有关，所以，相关工作人员要努力改善光发送机的性能，并提高其质量，避免强光对光纤折射率的影响，还要注意对光信号相位的调整，避免光脉冲频率出现较大变化。
如果光脉冲的宽度过大，则会限制系统的带宽，进而影响光纤通信传输的距离。
为了改善光发送机的性能，相关人员必须选择码型适合的光发送机，这样可以保证在增加其他设施后，有效延长光纤传输距离。
当光纤传输距离较长，而且传输速率较高时，发送机色度色散、光纤非线性效应都会发生较为明显的`物理效应，这会严重影响传输容量的增加，也会降低信号的覆盖范围。
所以，工作人员必须对光发送机的码型进行调制。
由于RZ码对光纤非线性效应有着一定免疫能力，所以改变其脉冲，则可以减小信道间的制约作用。
此外，为了尽可能利用全部的光源功率输出、延长系统传输距离，通信系统应采用外调制技术。
2.2增强光接受机的性能
光接受机是光纤通信系统中重要的设备，其可以将光纤传输后衰减的脉冲信号转变为电脉冲信号，还可以对光纤进行放大以及再生还原，使其成为标准的数字脉冲信号。
数字光接收机的输入光功率和误码率两者是互相矛盾的，因此必须对其中一个进行人为的规定，一般规定误码率为10-9.根据这一要求，就可以找到数字光接收机所接收到的最小光功率作为其性能指标，即接收灵敏度。
提高光接收机的灵敏度也可以延长光纤通信的传输距离。
色散导致脉冲展宽，当脉冲展宽超过分配给它们的时隙时，一部分脉冲能量进人相邻时隙而导致码间干扰。
而本时隙内脉冲能量降低，使判决电路的SNR降低，从而导致接收机灵敏度的恶化。
因此要尽量减小通信系统中的色散。
频率啁啾是限制广播系统性能的重要因素。
对半导体激光器进行调制时，有源区的折射率、传播常数及光脉冲的相位均发生变化，这种由调幅到调相的转换导致光谱的加宽，称为频率啁啾。
带有频率啁啾的光脉冲在色散光纤中传输时，脉冲形状将发生变化。
由于光谱移动，当脉冲在光纤中传输时，包含在脉冲啁啾分量的部分功率将逸出比特时隙。
该功率损耗降低了接收机的SNR，使灵敏度恶化。
可采用EAM和MZ-M等预啁啾调制技术来改善系统性能。
2.3减小系统传输损耗
影响系统传输距离的损耗主要有连接损耗、传输损耗和耦合损耗。
现在光纤连接器技术发展已经比较成熟，连接损耗可以忽略。
传输损耗与光纤传输损耗系数有关，可以通过选择合适的通信窗口来减小传输损耗。
光耦合器又叫光分波合波器，分波器合波器的插入损耗小、隔离度大、带内损耗平坦、带外插入损耗变化陡峭、低的偏振相关性、温度稳定性好、复用道路多等。
目前在WDM系统中使用的光分波合波器主要有阵列波导光栅(AWG)、相控阵列分波器、可调谐滤波器、干涉膜滤波器、光栅耦合器等。
3.结语
光纤通信传输是我国当前信号传输的主要方式，其传输速率比较高，而且信号覆盖面比较广，提高光纤通信传输的距离，可以有效促进通讯行业的发展。
影响光纤通信传输距离的因素很多，利用光纤放大器这一设备，可以有效延长光纤传输系统的传输距离;通过在光纤中增加中继器的方式，可以拓宽信号的覆盖率，使光网络传输体系得到更好的优化，还可以提高新型光器件的生产效率，使超长距离的通信传输成为可能。
本文对改善光纤通信传输距离受限的对策进行了介绍，希望对相关技术人员改善传输技术有所帮助。
【参考文献】
[1]李伟新，汪晓岩.P型环网结构的配电线载波组网方式研究[J].电力系统通信，2006(11).
[2]孙强，庞翠珠，文冀萍.一种新的实现光通信传输的系统[J].铁道学报，1995(02).
[3]龚倩，徐荣，叶小华，等.高速超长距离光传输技术[M].北京：人民邮电出版社，2005.
光纤通信实验教学的改革与实践【2】
摘 要： 本文从光纤通信实验课程的实际情况出发，对光纤通信实验教学进行分析和研究。
从实施情况看，需要将实验成绩、实验管理和实验手段结合起来，从而取得较好的教学效果。
关键词： 光纤通信 实验教学 实验管理 教学方法 成绩考核
1.引言
《光纤通信》是高等学校电子信息工程、通信工程等专业的专业必修课程，其目的是培养具有光纤通信理论和一定操作能力的技术人才。
该课程主要讲述光纤的传输理论、光纤通信系统的组成及工作原理、光纤通信的新技术等。
由于光纤通信以光为载体实现信息的传输，区别于传统以电信号为载体的有线通信技术，为了让学生更好地理解光纤通信的教学内容，并为以后从事相关技术工作奠定一定的基础，通常在开设理论课的同时，也会开一定课时的实验教学课程。
下面我就《光纤通信》实验教学，对教学中的一些问题进行研究和探讨。
2.光纤通信实验系统介绍
我校采用的光纤通信实验系统为RC-GT-Ⅲ(+)型光纤通信实验系统。
其系统含1310nm和1550nm两大模块，相当于一个实验箱上有两个光端机，可以独立做两个波长的光纤通信实验。
整个实验箱系统包含的模块如下：
(1)信源/信宿模块。
包括模拟信号源、固定速率数字信号源、电话接口、视频接口、计算机接口、眼图模块。
(2)编译码模块。
包括PCM编译码模块、CMI编译码模块、HDB3编译码模块各两个。
(3)时分复用/解复用模块。
包括固定速率和变速率时分复用解复用模块。
(4)光发送/接收模块。
包括1310nm和1550nm两个波长的光发送和接收模块。
(5)辅助和二次开发模块。
辅助模块包括电源、时钟模块，可以基于CPLD/FPGA进行二次开发。
该实验系统所需配套的其他设备包括20MHz通用示波器、功率计、光纤活动连接器(光纤跳线)、FC-FC型WDM波分复用器、衰减器、误码测试仪等。
3.实验内容的确定
《光纤通信》实验课实验内容是根据本学院开课情况和实验室条件确定的。
(1)开课情况。
学院通信工程和电子信息工程开通《光纤通信》理论和实验课。
通信工程专业该课程为必修课，实验课时为16课时，共8次课，电子信息工程专业该课程为8课时，4次课。
开展实验课教学时，以24～30人左右为一组同时进行一次实验。
(2)实验室条件。
光纤通信系统实验箱16套及一些配套的仪器。
没有计算机，也没有多媒体。
(3)实验内容的确定。
要让学生熟悉光纤通信的整个流程，同时熟悉各模块组成的原理。
从实验指导书提供的29个实验中，我们确定通信工程专业和电子信息工程专业各自的实验内容，如表1所示。
表1 光纤通信实验课选取的实验内容
固定速率时分复用解复用实验演示通信中的信源部分及多路的合一和分离;光纤通信线路码实验演示通信中的编码过程;P-I特性曲线实验则让学生理解激光器的工作原理和调制特性;数字模拟电光光电转换实验则让学生掌握光纤通信的整个传输过程。
对通信工程专业来说，眼图观测实验观察整个系统传输性能;波分复用实验演示波分复用在光纤的应用过程;综合性光纤通信实验将电话语音、WDM在一起完成的综合性光纤通信实验。
4.实验教学的开展
我校光纤通信课程安排在大三下学期和大四上学期。
这个时候学生不是考虑考研就是考虑工作，学习态度远不如低年级。
实验中必须考虑这个问题。
经过几年探索，笔者将实验教学、实验管理和成绩考核综合起来实施取得了较好的教学效果。
(1)将平时实验纳入实验成绩考核范围，并占据60%以上的比重。
传统实验考核方式里，学生成绩主要通过实验报告、实验考试或者二者兼顾进行评定。
平时实验成绩的比重不大，一般用来规范学生是否到课。
由于平时实验做得好坏对总成绩没有什么影响，导致多数学生平时实验时候态度随意。
针对这种情况，笔者将平时实验的成绩考核比重增加到实验总成绩的60%以上。
通信工程8个实验每个实验8分，共计64分，实验报告每个实验4分共32分，另外4分作为平时综合表现优异的特殊加分，总计100分。