光纤与光缆技术发展

光纤与光缆技术的发展

摘要：综述了近期光纤光缆在制造、施工及维护技术上的发展特点，分析了其发展趋势，并就我国光纤与光缆技术及产业的发展提出了一些值得思考的问题。

关键词：光纤光缆；技术发展

信息通信业是一个充满生机与活力的朝阳产业，网络经济有着强大的生命力，信息技术、网络技术的发展在如今仍然是推动社会进步的重要动力，信息网络化仍然是当今世界经济、社会发展的强大趋势。因此在全球经济好转、通信市场复苏及我国西部开发等有利条件下，我们应积极了解光纤与光缆技术的发展特点及其产业的发展前景，抓住机遇，促进光纤光缆技术与产业向更大的方向发展。

1. 光纤技术发展的特点

1.1网络的发展对光纤提出新的要求

不管下一代网络如何发展，一定将要达到三个世界，即服务层面上的IP 世界、传送层面上的光的世界和接入层面上的无线世界。下一代传送网要求更高的速率、更大的容量，这非光纤网莫属，但高速骨干传输的发展也对光纤提出了新的要求。 （1）扩大单一波长的传输容量 （2）实现超长距离传输 （3）适应DWDM 技术的运用

1.2 光纤标准的细分促进了光纤的准确应用

光纤标准的细分促进了光纤的准确使用，细化标准的同时也提高了一些光纤的指标要求（如有些光纤几何参数的容差变小），明确了对不同的网络层次和不同的传输系统中使用的光纤的不同指标要求（如PMD 值的规定），并提出了一些新的指标概念（如" 色散纵向均匀性" 等），对合理使用光纤取得了很好的作用。所有这些建议的修改、子建议的出现及新子建议的起草，都意味着光纤分类及指标、测试方法有某些改进，或有重要的提升；都标志着要求光纤质量的提高或运用方向上的调整，是值得注意的光纤技术新动向。

1.3新型光纤在不断出现

为了适应市场的需要，光纤的技术指标在不断改进，各种新型光纤在不断涌现，同时各大公司正加紧开发新品种。

（1）用于长途通信的新型大容量长距离光纤

主要是一些大有效面积、低色散维护的新型G .655光纤，其PMD 值极低，可以使现有传输系统的容量方便地升级至10～40Gbit/s，并便于在光纤上采用分布式拉曼效应放大，使光信号的传输距离大大延长。

（2）用于城域网通信的新型低水峰光纤

城域网设计中需要考虑简化设备和降低成本，还需要考虑非波分复用技术（CWDM ）应用的可能性。低水峰光纤在1360～1460nm 的延伸波段使带宽被大大扩展，使CWDM 系统被极大地优化，增大了传输信道、增长了传输距离。 （3）用于局域网的新型多模光纤 虽然多模光纤比单模光纤价格贵50％～100％，但是它所配套的光器件可选用发光二极管，价格则比激光管便宜很多，而且多模光纤有较大的芯径与数值孔径，容易连接与耦合，相应的连接器、耦合器等元器件价格也低得多。由于局域网发展的需要，它仍然得到了广泛使用。 （4）前途未卜的空芯光纤

据报道，美国一些公司及大学研究所正在开发一种新的空芯光纤，即光是在光纤的空气够传输。从理论上讲，这种光纤没有纤芯，减小了衰耗，增长了通信距离，防止了色散导致的

干扰现象，可以支持更多的波段，并且它允许较强的光功率注入，预计其通信能力可达到目前光纤的100倍。欧洲和日本的一些业界人士也十分关注这一技术的发展，越来越多的研究证明空芯光纤似有可能。

2. 光缆技术的发展特点

2.1 光网络的发展使得光缆的新结构不断涌现

光缆的结构总是随着光网络的发展、使用环境的要求而发展的。新一代的全光网络要求光缆提供更宽的带宽、容纳更多的波长、传送更高的速率、便于安装维护、使用寿命更长等。近年

来，光缆结构的发展可归纳为以下一些特点。

（1）光缆结构根据使用的网络环境有了明确的光纤类型的选择，如干线网光纤、城域网光纤、接入网光纤、局域网光纤等，这决定了大范围内光缆光纤传输特性的要求，具体运用的条件还有可依据的细分的标准及指标；

（2）光缆结构除考虑光缆使用环境条件以外，越来越多的与其施工方法、维护方法有关，必须统一考虑，配套设计；

（3）光缆新材料的出现，促进了光缆结构的改进，如干式阻水料、纳米材料、阻燃材料等的采用，使光缆性能有明显改进。

2.2 光缆的自动维护、适时监测系统已逐渐完善，可保证大容量高速率的光缆不中断传输 光缆的维护对于保证网络的可靠性是十分重要。在已开通的光网络中，光缆的维护和监测应该是在不中断通信的前提下进行的，一般通过监测空闲光纤（暗光纤）的方式来检测在用光纤的状态，更有效的方式是直接监测正在通信的光纤。虽然ITU-T 长时间收集和讨论了国际上的最新资料，于1996年发布了L.25光缆网络维护的建议书，对光缆的预防性维护和故障后维护规定了详细的维护范围和功能，但已经不能满足当前的需要，目前最新的建议是2001年12月IUT-T SG16会议通过的" 光缆网络的维护监测系统" （L.40建议）。为了进一步缩短检测及修复时间，美国朗讯公司曾提出了新一代光纤测试及监控系统，能在1s 内发出故障告警，3min 内找到故障点，且工作人员可以遥控操作，据称该系统还将开发有故障预测及对断纤（缆）的快速反应能力。

3. 光纤光缆技术与产业发展中几个值得思考的问题

3.1 积极创新开发具有自主知识产权的新技术

虽然这几年来，我国光纤光缆技术有很大发展，有一些具有自主知识产权的技术已在发挥作用，但是应该看到这种比例仍是很小的，国内有近200家光纤光缆厂，但大多产品单一，没有自主的知识产权，技术含量较低，竞争力不强。实际上我国的光纤光缆技术应该说与国际水平己差距下大，因此我们作为世界第二的光缆大国，应该把开发具有自主知识产权的技术作为我们工作的重中之重，争取创造更多的光纤光缆专利。

3.2 开发具有先进技术水平、与使用环境、施工技术相配套的新产品

电信网络在不断发展的同时也对光缆电缆产品不断提出新的要求。不难发现，光缆的结构越来越依赖于使用的环境条件及施工的具体要求，

在海底光缆、浅水光缆、ADSS 及OPGW 光缆的开发中，会对这一点有深刻的体会。而今后光缆建设的重点将会随着接入网、用户驻地网的建设不断展开，新一代的光缆结构和施工技术也会基于如微型光缆、吹入或漂浮安装及迷你型微管或小管系统的全套技术而有一系列新的变化，以便有限的敷设空间得到充分、灵活的利用。这当中也包含了若干光缆设计、制造工艺、光纤光缆材料、施工安装方面的新的技术课题。一些国家或公司已取得了一些经验，正逐渐形成新的系统技术专利。我国的用户众多，接入网和用户驻地网具有很多的特色，对接入光缆也会有更多的要求，为我们研究和创新接入网和用户驻地网光缆结构提供了很好的机会。

3.3 抓住西部大开发的大好机遇，发展光纤光缆技术与产业

西部大开发是国家的重大策略，国家制定了有利的政策，政府对发展通信等行业也给予了大力的支持。西部是一个地域复杂、分布较宽、通信相对落后的地区。经济大发展中，通信要先行，需要一些与之相适应的光纤光缆的先进产品来配合发展的需求。因此，符合条件的产品将会在这里找到很好的市场。西电东送、西气东输等巨大工程也需要大量的高质量的ADSS 、OPGW 等型式的光缆相配套。因此光纤光缆的各种技术、产品及成果都会在西部开发中得到发挥。同时西部现代化的建设对我们的产品提出了许多新的难题，光纤光缆行业在开发大西部的同时也会得到更好的改造和创新的机会，促进自身技术水平的提升和发展。

探析光纤通信的发展趋势与对策

1 光纤通信发展历程

光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。１９６６年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。１９７７年美国在芝加哥相距７０００米的两电话局之间，首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。８５微米波段的多模光波为第一代光纤通信系统。１９８１年又实现了两电话局间使用１. ３微米多模光纤的通信系统，为第二代光纤通信系统。１９８４年实现了１. ３微米单模光纤的通信系统，即第三代光纤通信系统。８０年代中后期又实现了１. ５５微米单模光纤通信系统，即第四代光纤通信系统。用光波分复用提高速率，用光波放大增长传输距离的系统，为第五代光纤通信系统。新系统中，相干光纤通信系统，已达现场实验水平，将得到应用。光孤子通信系统可以获得极高的速率，２０世纪末或２１世纪初可能达到实用化。在该系统中加上光纤放大器有可能实现极高速率和极长距离的光纤通信。

2 光纤通信与卫星通信、无线电通信优势比较

现代通信网的3大支柱是光纤通信、卫星通信和无线电通信，而其中光纤通信是主体，这

是因为光纤通信本身具有许多突出的优点：

（1）频带宽，通信容量大。 光纤可利用的带宽约为50000GHz ，1987年投入使用的1. 7Gb/s光纤通信系统，一对光纤能同时传输24192路电话，2.4Gb/s系统，能同时 传输30000多路电话。频带宽，对于传输各种宽频带信息具有十分重要的意义，否则，无法满足未来宽带综合业务数字网(B-ISDN)发展的需要。

（2）损耗低，中继距离长。 目前实用石英光纤的损耗可低于0.2dB/km，比其它任何 传输介质的损耗都低，若将来采用非石英系极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降 至10-9dB/km。由于光纤的损耗低，所以能实现中继距离长，由石英光纤组成的光 纤通信系统最大中继距离可达200多千米，由非石英系极低损耗光纤组成的通信系统，其最大中继距离则可达数千甚至数万千米，这对于降低海底通信的成本、提高可靠性和稳定性具有特别的意义。

（3）抗电磁干扰。 光纤是绝缘体材料，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受电气化铁路馈电线和高压设备等工业电器的干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。

（4）无串音干扰，保密性好。 光波在光缆中传输，很难从光纤中泄漏出来，即使在 转弯处，弯曲半径很小时，漏出的光波也十分微弱，若在光纤或光缆的表面涂上一 层消光剂效果更好，这样，即使光缆内光纤总数很多，也可实现无串音干扰，在光 缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。

（5）光纤线径细、重量轻、柔软，使传输系统所占空间小，解决地下管道拥挤的问 题，节约地下管道建设投资。此外，光纤的重量轻，光缆的重要比电缆轻得多。 （6）光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金属材料。 3 21世纪初光通信及基础产业发展的主攻方向

波长就是一个信号系统，把从前的电路交换，换成当前的光路交换。这种交换系统就是把光的传输和交换融为一体，把交换给取消了。希望今年能作出一个演示系统。这个问题是最简单最有效的解决如此困惑传输高速路的问题，宽带推广应用就有很好的基础。

今后一定要研究支持大通信容量廉价的光器件。第一个是可变波长激光器、高频调制器；第二是波分复用/解复用器/滤波器；第三是增益平坦和锁定的SCL 波段放大器；第四是RAMAN 放大器；第五是高频光探测器、MEMS 光开关。我国建立环保型的微电子和光电子的生产基地，我国的硅石材料是非常丰富的。多晶硅是未来最清洁的能源。

21世纪，要发展光网络与移动通信发布式的结合，这是一个很大的商机。光网络与毫米波的结合，如果成功的话，也是很大的具有革命性的进步。再一个是制造高精度的光纤陀螺。这不仅仅是未来航空系统，导弹系统要用它，国外的汽车里面也有陀螺。此外，新型实用化电流传感器、电压传感器，光纤光栅应力传感器，光纤光栅温度传感器。

4 我国要积极创新开发具有自主知识产权的新技术

虽然这几年来，我国光缆电缆技术有很大发展，有一些具有自主知识产权的技术已在发挥作用，但是应该看到这种比例仍是很小的，国内有近200家光纤光缆厂，但大多产品单一，没有自主的知识产权，技术含量较低，竞争力不强。实际上我国的光纤光缆技术应该说与国际水平己差距下大，因此我们作为世界第二的光缆大国，应该把开发具有自主知识产权的技术作为我们工作的重中之重，争取创造更多的光纤光缆专利。

5 抓住西部大开发的大好机遇，发展光缆电缆技术与产业

西部大开发是国家的重大策略，国家制定了有利的政策，政府对发展通信等行业也给予了大力的支持。西部是一个地域复杂、分布较宽、通信相对落后的地区。经济大发展中，通信要先行，需要一些与之相适应的光纤光缆及通信电缆的先进产品来配合发展的需求。因此，符合条件的产品将会在这里找到很好的市场，光纤光缆和通信电缆的各种技术、产品及成果都会在西部开发中得到发挥。你