石洪波 李立平 徐強 曾靜 王秋蓮

1.中國移動通信集團重慶有限公司，中國·重慶 401120

2.重慶超達環(huán)保科技有限公司，中國·重慶 400700

1 引言

光纖通信傳輸技術(shù)在運用之后，讓信號在傳輸層面得到了更大程度的保障，但是有效傳輸距離卻在不同程度遭受種種因素的制約。傳輸距離問題是光纖通信技術(shù)在發(fā)展期間面臨的空前阻力。所以，目前針對影響光纖通信傳輸距離的因素進行有針對性的分析以及解決，不僅能夠推動中國信息技術(shù)的長遠發(fā)展，也能讓光線通信技術(shù)在應(yīng)用層面得到更好的貫徹以及落實。

2 影響光纖通信傳輸距離的因素

2.1 光纖的非線性效應(yīng)

目前，伴隨光纖通信以及傳感技術(shù)的迅猛發(fā)展，光纖線路在傳輸期間的體量在持續(xù)擴增、傳輸間隔也在不斷增加、通路在迅速擴展、光纖放大器得到了大范圍的應(yīng)用，由此光纖在非線性層面的性能轉(zhuǎn)換，成為決定系統(tǒng)性能的一個主要原因。非線性問題由此成為光纖系統(tǒng)在設(shè)計期間需要著重考慮的因素，光纖非線性效應(yīng)可以分成兩個類別：第一類是散射效應(yīng)，如受激喇曼散射SRS、受激布里淵散射SBS；第二類是與克爾效應(yīng)有關(guān)聯(lián)的非線性效應(yīng)，就是與折射率有極大關(guān)系的效應(yīng)，如四波混頻FWM、調(diào)制不穩(wěn)定性、自相位調(diào)制SPM 等。光纖中所產(chǎn)生的非線性效應(yīng)極有可能會導(dǎo)致信號頻率移動、信道間串擾、傳輸信號出現(xiàn)附加損耗等狀況。

2.2 色散

色散顧名思義是指顏色、頻率不同的光在光纖中進行傳輸時，因為傳播速度不相同，從而出現(xiàn)互相分散的狀況。單膜光纖存在的色散主要包含群時延色散，換而言之就是材料色散、波導(dǎo)色散。這類色散容易對光脈沖造成影響，導(dǎo)致其出現(xiàn)展寬，從而信號在傳輸時期會出現(xiàn)畸變誤碼率，接收的頻率也會增加[1]。

2.3 功率消耗的影響

因為光發(fā)射機在發(fā)射頻率層面存在一定程度的限制，光接收機內(nèi)部會存在一定程度的噪聲，所以需要有充足的信號光功率穩(wěn)定輸出，才能夠維持光接收器的正常工作，加之光纖自身在傳輸層面會出現(xiàn)一定程度的耗損，所以系統(tǒng)在傳輸時的間隔會受到一定程度的限制，被稱作功率耗損限制。光在傳輸期間出現(xiàn)各種不同程度的損耗，是對光通信系統(tǒng)在傳輸間隔層面產(chǎn)生影響的一個重要誘因。

2.4 光發(fā)送機、接收機的影響

系統(tǒng)的中繼長度是由：光纜光纖線路的衰減程度、發(fā)送機光發(fā)送的具體頻率、接收機接收光的靈敏程度來共同決定，光傳輸系統(tǒng)對中繼間隔進行計算時，有相應(yīng)公式。經(jīng)過公式計算之后可以發(fā)現(xiàn)，如果光接收機的入纖光功率在需求層面有過高的要求，或者是光發(fā)送機在入纖光功率層面太低，都會對光通信系統(tǒng)在傳輸間隔層面造成不同程度的影響[2]。

3 解決光纖通信傳輸距離問題的措施

3.1 降低傳輸材料導(dǎo)致的信號衰減

為了有效防止通信傳輸期間信號出現(xiàn)衰減損耗的狀況，就需要通過人為的方式，對于傳輸線路在施工期間的工藝進行合理提升，對于操作期間的操作人員、技術(shù)水平等，也需要進行不同層次有針對性地提高以及加強，而且光纜在連接期間，所有操作必須保持在一個整潔的環(huán)境下開展，由此也可以從根源上保證極大程度地減少由于光纜線路出現(xiàn)狀況，從而導(dǎo)致信號出現(xiàn)衰減損耗。

3.2 減低系統(tǒng)傳輸期間的損耗

對系統(tǒng)傳輸間隔造成影響的損耗，主要包含耦合損耗、傳輸損耗、連接損耗、等?，F(xiàn)階段，光纖連接器就技術(shù)層面的發(fā)展角度而言，已經(jīng)逐漸趨于成熟，在連接期間出現(xiàn)的損耗幾乎可以忽略不計。傳輸損耗和光纖傳輸期間的損耗系數(shù)息息相關(guān)，可以對通信窗口進行合理選取，從而有效降低傳輸期間的損耗。光耦合器又可以被稱作光分波合波器，分波合波器在插入期間損耗小、復(fù)用時道路多、溫度穩(wěn)定性好、偏振相關(guān)性低、外插入時損耗變化較為陡峭、帶內(nèi)損耗較為平坦、隔離程度較大?，F(xiàn)階段，在WDM 系統(tǒng)中所應(yīng)用到的光分波合波器主要包含光柵耦合器、干涉膜濾波器、可調(diào)諧濾波器、相控陣列分波器、有陣列波的導(dǎo)光柵AWG 等。

3.3 優(yōu)化光接收機的性能

光接收機在信號傳輸期間，會被衰減出現(xiàn)變形的微弱脈沖信號所影響，從而變化成為電脈沖信號，與此同時還會對其進行放大，在經(jīng)過均衡、定時之后，會重新再生還原，并變成標準化的數(shù)字脈沖信號。光接收機的誤碼率、輸入光功率二者之間出現(xiàn)矛盾關(guān)系，所以需要針對其中一項在人為層面對其進行規(guī)范，通常情況下誤碼率的標準是10-9。按照此需求可以尋找數(shù)字光接收機在接收期間光功率的最小數(shù)值，將其當作性能的具體指標數(shù)值，換而言之就是接收期間的靈敏程度。對光接收器在靈敏程度層面進行提升，可以有效擴增光纖通信在傳輸期間的間隔。光接收機的具體靈敏程度與頻率啁啾、碼間串擾、色散長寬等都存在不同程度的關(guān)系。

色散容易致使脈沖出現(xiàn)展寬現(xiàn)象，一旦長寬高于系統(tǒng)分配的具體時隙時，一些脈沖能量會滲透到鄰近時隙，從而出現(xiàn)碼間干擾的狀況。然而，本時隙內(nèi)部的脈沖能量容易減少，會導(dǎo)致判決電路中的SNR 不斷減少，從而致使接收機在靈敏程度層面受到不同程度的影響，所以要盡可能降低通信系統(tǒng)中出現(xiàn)的色散狀況。

頻率啁啾對于廣播系統(tǒng)性能而言，是起到限制作用的一個主要誘因。對半導(dǎo)體的激光器展開調(diào)制工作時，光脈沖傳播常數(shù)、折射率在有源區(qū)域內(nèi)部都會出現(xiàn)不同程度的變化，此種由于調(diào)幅到調(diào)相相互轉(zhuǎn)變，從而致使光譜出現(xiàn)了加大現(xiàn)象，就稱之為頻率啁啾。光脈沖一旦存在頻率啁啾，那么在色彩光纖中進行傳輸期間，就一定會導(dǎo)致脈沖的形狀出現(xiàn)不同程度的變化。因為光譜發(fā)生移動脈沖，在光纖中進行傳輸操作時，脈沖周周分量中的一部分功率會出現(xiàn)溢出并形成比特時隙。此功率損耗會導(dǎo)致接收機的SNR 減少，讓靈敏程度受到不利影響?？梢詰?yīng)用MZ-M、EAM 等啁啾調(diào)制的技術(shù)，對于系統(tǒng)在性能層面進行有利優(yōu)化[3]。

3.4 優(yōu)化光發(fā)送機的性能

要想讓光纖通信系統(tǒng)在傳輸間隔層面得到有效提升，可以對入纖光功率進行合理增強，但是增強會對光纖在折射層面的頻率造成變化，致使光信號在光纖傳輸期間出現(xiàn)相位調(diào)制現(xiàn)象。然而，相位調(diào)制又會導(dǎo)致光脈沖的頻率成分出現(xiàn)轉(zhuǎn)變引發(fā)脈沖展寬，最終對于系統(tǒng)在帶寬上造成限制。所以，一般情況下應(yīng)用的方式是選擇最佳的碼型，從而更好地實現(xiàn)在加入其他設(shè)備的狀況之下，可以讓最大傳輸間隔得到有效增加。伴隨傳輸間隔的不斷增加、速率的提升，光纖的非線性效應(yīng)、PDM、色度色散、OSNR 容限等，在低速短間隔的傳輸狀況之下，可以對物理效應(yīng)進行忽略，而且此狀況表現(xiàn)得異常明顯，對于傳輸業(yè)務(wù)在容量、覆蓋范圍，在提升層面都會造成不利影響。所以，可以應(yīng)用與NRZ 碼有區(qū)別的RZ 碼，在調(diào)制格式層面對其展開調(diào)制。RZ 碼對于光纖在非線性層面的效應(yīng)，可以起到一定程度的免疫效果，脈沖特性也可以有效降低DWDM 信道相互之間出現(xiàn)的作用。此外，PDM在應(yīng)用RZ調(diào)制的狀況之下，也會出現(xiàn)明顯的減少狀況。

4 結(jié)語

綜上所述，光纖通信技術(shù)在面世之后，優(yōu)化了傳統(tǒng)信息在傳輸領(lǐng)域中，電子信號出現(xiàn)持續(xù)減小、不穩(wěn)定的諸多不足之處。但自身在遠間隔傳輸期間存在的問題也逐漸凸顯。在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)日益完善的目前，只有對光纖通信技術(shù)進行持續(xù)增強，并對影響傳輸間隔的因素進行科學(xué)合理的解決，才能夠更好地推動其在信息傳輸行業(yè)得到更大范圍的運用。