摘要：本文首先簡要分析了高速光纖通訊技術；然後分析了高速光纖通訊系統的損傷問題；其次重點針對色散問題進行相關補償技術分析；最後為相關研究指明瞭方向。
關鍵詞：高速；光纖通訊技術；損傷；補償技術
近年來，光纖通訊在我們的日常生活中運用越來越普遍，人們在實際應用中關注最多的還是質量問題，對通訊質量提出了很高的要求。高速光纖通訊技術憑藉其資訊容量大、傳播速率高等特徵在行業中得到了廣泛應用，並且在發展中取得了顯著成果。然後在高速光纖通訊的傳播過程中，也存在著諸多的損傷問題。針對問題來研究分析相關補償技術具有重要的理論意義。
1、高速光纖通訊技術的分析
1.1光纖通訊的基本原理
光纖的全稱是光導纖維，其通訊原理是首先將調製好的電訊號通過光電轉換模組轉換為光訊號之後，通過光波傳輸資訊。不是單根光纖傳輸資訊，而是許多根光纖聚集以光纜的形式來進行資訊傳輸[1]。光纖通訊系統的組成框圖如圖1所示。從圖中可以看出，電訊號通過光發射機、光纖介面、中繼器、光接收機這三個模組，從而形成光纖通訊系統；當資料需要通過光纖通訊系統來進行資料傳輸時，首選需要將電訊號轉換為光訊號，這個轉換過程是在光發射機內進行的。光發射機內部主要是由光源和調製模組這兩大部分組成，調製模組將電訊號轉換成光訊號，再通過光源模組以光訊號的形式發射出去。光纖介面主要是指物理介面即光電轉換模組與光纖直接的介面，例如LC、FC、ST、SC等介面，由於光訊號在傳輸的過程中存在衰減，中繼器可以通過對光訊號的重發或者轉發，從而擴大整個通訊系統的傳輸的距離。光接收機主要是完成光電訊號的轉換，光接收機內部包括光檢測器、放大器、訊號恢復這兩個部分，光檢測器主要是對接收到的光訊號強度來進行檢測，然後轉換為電訊號，放大器是對光檢測器輸出的電訊號進行放大，訊號恢復是對放大後的訊號進行恢復成傳送之前對應的邏輯1和0，訊號恢復後的訊號輸出電訊號給後級數字訊號處理系統進行處理[2]。
1.2光纖通訊的特徵
光纖通訊具有頻頻寬，傳輸容量大，損耗低，中繼距離比較長，抗電磁干擾，安全效能高等特徵。光纖通訊的頻頻寬，可以傳輸寬頻帶的資訊；光纖的損耗低，所以能實現長距離中繼，主要適用於幹線、長途網路；光纖通訊不受外界電磁的影響，在抗電磁干擾方面具有顯著的優勢；光纖在傳輸過程中，密閉性較好，能夠有效地抑制光纖擴散。光纖通訊的這些特性對我們的生產生活帶來了更多的便利，同時，對我國的通訊事業具有重大的促進意義。
1.3光纖通訊的研究方向
電纜通訊、微波通訊、光纖通訊是通訊的三種基本方式，他們的效能比較如表1所示。隨著社會經濟的發展，人們對通訊的傳輸質量提出了更高的要求。目前的'研究熱點是高速光纖通訊。普通光纖的傳輸速率很低，一般是10Gbit/s。我們目前研究的熱點是高速光纖通訊，它的傳輸速率相比普通光纖要高很多，可達到40Gbit/s、160Gbit/s甚至更高。我們所講的“高速”是指：在光纖通訊中，資料的傳輸速率高，究竟多高的資料速率才算高速，ITU-T並沒有明確的規範意見。目前我們通常把STM-16等級以上的通訊稱為高速光纖通訊，或稱之為超高速光纖通訊[6]。
2、高速光纖通訊技術存在的問題分析
高速光纖通訊技術在實際應用中，給人們的生產生活帶來了很大便利，同時也存在著很多問題。其中，在資料高速傳輸過程中，難免會產生很多訊號損傷的問題。光纖耗損與色散是引起訊號損傷的主要因素。關於色散問題，研究發現採用單模光纖比多模光纖更好，因此，在光纖通訊中經常使用單模光纖，從而緩解了模間色散問題。但是隨著傳輸距離的加大，在材料色散和波導色散因素的干擾下又出現了光纖損耗的問題。為了更好地解決色散問題，提高單載波的速率，一般會採用DCF（色散補償光纖）進行補償。實踐工作表明，對高速光纖系統中的訊號損傷進行補償，可以有效提高通訊速率[7]。
3、高速光纖通訊中訊號損傷的補償技術研究分析
在資料高速傳輸過程中，難免產生很多資料資訊損傷問題，針對損傷問題國內外學者進行了大量的相關研究，得出很多研究方法及研究內容方面的結論，本文總結了相關研究成果如下：通過色散方面的研究可以得出，如果偏振模色散在10Gbit/S的速度上進行長距離傳輸時，其傳輸功率會大大受損，進而影響訊號的傳輸速率，因此，應該綜合考慮各種因素對高速光纖通訊系統中訊號色散補償技術進行研究。據相關的研究結果顯示，造成訊號損傷的主要原因是一階偏振模色散效應。因此，關於偏振膜色散的問題，研究熱點是一階偏振模色散效應。光路上補償和電路上補償是我們通常採用的偏振模色散補償方式，它們的工作原理都是延遲光或電，再利用反饋迴路控制，以延長偏振模色散的兩偏振模之間的時差，進而完成補償，最後再將補償後的兩偏振模的訊號統一輸出[10]。目前，已經存在很多色散補償方法，如色散補償光纖（DCF）法，中點譜反轉法，光纖布拉格光柵補償模組法，雙模光纖法等[8]。隨著研究的進展，研究者們會進一步深入研究色散補償方法。綜上所述，因為這些方法都具有補償範圍大，能提高傳輸距離，所以，在常規光纖傳輸網中都可以採取這些方法。隨著科技的發展，人類的進步，解決光纖通訊系統所面臨的各種挑戰越來越困難。尤其是補償後傳輸系統的累積色散沒有完全消失，還有殘餘，無法保證高速光纖傳輸的效能，因此，要綜合應用多種技術解決各種複雜問題。
4、關於高速光纖通訊的研究趨勢
關於色散補償技術研究方法方面，還有很多值得去探究的問題。比如，在40G直接檢測系統中，為了克服偏振模色散對系統的影響，光域偏振模色散補償成為首選方案。由於偏振模色散具有隨機特性，光域偏振模色散補償主要使用反饋控制結構。採用什麼作為反饋控制訊號，如何根據反饋訊號操控補償單元，如何儘量減少反饋控制環的時間消耗，這些都是研究者所面臨的挑戰。進入100G時代，隨著偏振複用、各種高階碼型調製格式和相干接收的應用，通訊系統中還會存在更多的問題，如偏振模色散、偏振串擾、鏈路中的色散、鐳射器的相位噪聲以及光纖非線性等。在電域補償光纖鏈路中，由於採用了相干接收技術很可能造成訊號損傷現象。如何設計高效的數字訊號處理演算法來補償訊號損傷成為研究者所面臨的新挑戰。
5、結論
近年來，光纖通訊在我們的日常生活中運用越來越普遍，人們在實際應用中關注最多的還是質量問題，對通訊質量提出了很高的要求。高速光纖通訊技術憑藉其資訊容量大、傳播速率高等特徵在行業中得到了廣泛應用，並且在發展中取得了顯著成果。然後在高速光纖通訊的傳播過程中，也存在著諸多的損傷問題。本文簡要分析了高速光纖通訊技術的損傷問題，重點針對色散問題進行相關補償技術分析，以期為後期相關研究指明方向。
參考文獻
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