光纤陀螺仪技术的发展与研究

信息科学　民营科技２０１５年第１１期　我国光纤通信技术的发展研究　张斯珩　（江西电力职业技术学院，江西南昌３３００３２）　摘要：与传统通信技术相比，光纤通信信息传输质量高，串音情况少，作为传输的介质——光纤具有密度小、容量高、损耗低、抗　自然环境电磁干扰能力强、宽传输频带等优点，在通信领域受到热烈欢迎，广泛用于军用通信、电力通信、邮电通信、石油通信、广播通　信等诸多有线通信领域。围绕光纤通信技术有关情况进行分析，并对光纤通信未来的发展趋势试做探讨。　关键词：光纤光缆；光通信技术；光纤通信；发展趋势　我国光纤通信事业起步于２０世纪末，２０多年来，光纤通信技　术和光纤技术、光通信技术同步发展，互相促进，取得了非常显著　的进步。目前我国光纤通信技术已经进入实用阶段，实现了产业　化发展。随着材料科学的发展，各行各业都获得了巨大的进步。藉　由光纤、光缆的出现和相关技术的成熟，光纤通信技术得以实现　并进入产业化生产阶段。光纤通信技术的发展水平与光纤介质的　发展水平之间是一种正比例关系。光纤技术上的革新都是推动光　纤通信技术不断发展的动力源泉。在科学技术日新月异的今天，　光缆通信技术的服务质量和业务范围呈现出持续扩张的良好发　展势头。　１　现阶段我国光纤光缆事业发展现状　当前光纤、光缆通信技术日臻成熟，不同种类的光纤、光缆材　料对应不同规格的通信技术，从而发展出规模化、规范化、拓展性　高的光纤、光缆通信技术服务体系。下面就常见的几种光纤、光缆　产品及其配套技术逐一进行简要介绍。　１．１普通光纤。普通光纤一般指的是普通的单模光纤，这是日常　工作生活中应用最为广泛的一种光纤产品。随着光通信系统的逐　步发展，单一波长信道容量和光中继距离也在不断增加，Ｇ．６５２．ａ　光纤的性能指标同步得到改善，其主要表现就是尚未在同一区域　分布零色散点与最低衰减系数以及尚未充分利用１５５０ｔｉｍ区的低　衰减系数。这样的改进对于Ｇ．６５３规定的色散与ｉｔｕｔｇ．６５４规定的　截止波长位移单模光纤相符。　１．２核心网光缆。我国光纤通信事业发展到现在，各个级别的通　信干线基本上全部使用了Ｇ．６５５光纤与Ｇ．６５２光纤这样的单模光　纤作为光信号的传播介质。原来使用的多模光纤不再适应当前光　纤通信的要求，已经不予使用。Ｇ．６５３光纤也是我国光纤通信事业　发展过程中曾经有过的一个尝试，但由于某些客观原因未能投入　实用。Ｇ．６５４光纤由于在光纤系统容量方面有所局限性，所以也没　用在我国陆地光缆通信中予以使用。干线光纤主要应用于室外的　环境条件，采取的是分立光纤，而不是光纤带的形式，目前骨架式　和紧套层绞式结构也已经全部停止使用。　１．３接入网光缆。基于接入网光缆分插情况严重、分支众多和通　信距离有限的实际情况，实际工作中针对提高网容量的需求，一　般都是采用加设光纤芯数的方法。对于位于室内管道内的光纤，　由于管道内径有限，如何有效提高光纤芯数就显得非常重要。创　造提供必要的基础条件。目前接入网光纤常用种类是Ｇ．６５２．ｃ低　水峰单模光纤与ｃ．６５２普通单模光纤使。　１．４室内光缆。应用于室内的光缆，一般都是用来进行视频、音　频、通话和数据的传送，也有部分用于传感器和遥测设备的信息　传递。根据使用方法不同，室内光缆可以分为综合布线用光缆和　局内光缆两种。其中使用最为广泛的是综合布线用光缆，该光缆　在室内环境下使用，易损性方面的表现要由于局内光缆。而局内　光缆主要用于电信机房或中心局内部光缆的布设使用，位置固　定、排列有序，工作环境较好。　１．５电力线路通信光缆。由于光缆本质上属于介电质甚至全介　质，因此非常适用于电力系统的通信线路。目前电力线杆上使用　的全介质光缆一般使用缠绕式结构或全介质自承式结构敷设。其　中，全介质自承式光缆可以实现单独布放，应用范围更加广泛，是　当前电力系统改造工程中最常用的光缆种类。目前我国的光缆产　业在全介质自承式光缆方面已经能耐做到自给自足，各种类型的　产品俱全，可以满足当前国内庞大的市场需求。但在耐电弧性能、　光缆蠕变、大多数光缆结构等方面还有很长一段路要走。　２未来光纤通信技术发展展望　光纤通信技术的出现，非常符合一直以来人们在通信方面所　追求的目标，即信息传输距离长、速度快、容量大等特点。此外，通　过将光纤通信技术与计算机网络技术相结合而形成的计算全光　网络，兼具了两门新型技术的特点和优势，成为今后光纤通信技　术的主流发展方向。具体来说包括以下几方面内容：　２．１光孤子通信。所谓光孤子，指的是ｐｓ数量级超短光脉冲，其　性质较为特殊。该脉冲位于光纤反常色散区，其所表现出来的非　线性效应与群速度色散特性相对平衡，因而在使用光纤进行长距　离信息传输的过程中，信息的波形和传输速度都能够维持原有状　态，信息保真水平很高。藉由这个原理开发出来的光孤子通信，以　光孤子为信息载体，具有传输距离远，信息传送过程中不会发展　畸变的特点。在零误码这样的情况下可以实现上万公里距离的信　息传输。从目前的发展势头上看，光孤子技术的发展方向主要是　超长距离的高速通信。光孤子技术的成熟，极大的推动了光缆信　息传输速度的发展，现行速率从１０～２０　ｉｔ／ｓ提高到ｌｏｏｇｂｉｅ￣已经　是大势所趋。光孤子通信技术的发展前景，特别是在海底光通信　系统中的应用前景是十分广阔的，但距离目标的实现，还有很长　一段路要走，许多技术难题还亟待克服与解决。　２．２全光网络。这是未来高速通信网络的主导方向，也是光纤通　信技术的最高境界。在目前的光网络通信系统中，各个节点还采　用电节点的形式，进而在一定程度上限制了通信网干线总容量。　全光网络采用关节点代替原有电节点，从而将干线容量提升到一　个前所未有的阶段。在全光网络中，系统以光的形式进行信息的　交换和传输，交换机处理用户信息不在依赖于比特，而是按照其　波长来决定路由。在光通信领域，消除光电瓶颈，实现完全的全光　网络，既是大势所趋，也是光通信领域技术的终极目标。　３结论　随着社会的发展，生产、生活活动对于通信的需要越来越高。　光纤通信技术以凭借着光纤介质所具有极其优异的特性，是今后　通信领域发展的主要方向。　尽管世界范围内光通信的发展形势还不太理想，但从长期的　发展角度看，光纤停息的发展势头依然是呈现出上升趋势的。随　着光纤技术等配套技术的发展与成熟，光纤通信技术必将迎来发　展的春天。　参考文献　［１］杨江涛．关于光纤通信未来发展前景及现状研究［Ｊ］．中国新通　信，２０１５（７）：１６６．　［２］陈昌静，范忠磊．光纤通信技术的现状及发展探析［Ｊ］．电子技术　与软件工程，２０１５（６）：８３．　［３］３张国勇．我国光纤通信发展现状及其趋势分析［Ｊ１．中国新通信，　２０１５（２）：１２１．

光纤通信技术的发展与应用

一 、光纤通信的应用背景

通信产业是伴随着人类社会的发展而发展的。追溯光通信的发展起源，早在三千多年前，我国就利用烽火台火光传递信息，这是一种视觉光通信。随后，在1880年贝尔发明了光电话，但是它们所传输的信息容量小，距离短，可靠性低，设备笨重，究其原因是由于采用太阳光等普通光源。之后伴随着激光的发现，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。

二、光纤通信的技术原理

光纤即光导纤维，光纤通信是指利用光波作为载波，以光纤作为传输介质将要传输的信号从一处传至另一处的通信方式。其中，光纤由纤芯、包层和涂层组成。纤芯是一种玻璃材质，以微米为单位，一般几或几十微米，比发丝还细。由多根光纤组成组成的称之为光缆。中间层称为包层，根据纤芯和包层的折射率不同从而实现光信号传输过程中在纤芯内的全反射，实现信号的传输。涂层就是保护层，可以增加光纤的韧性以保护光纤。

光纤通信系统的基本组成部分有光发信机、光纤线路、光收信机、中继器及无源器件组成。光发信机的作用是将要传输的信号变成可以在光纤上传输的光信号，然后通过光纤线路实现信号的远距离传输，光纤线路在终端把信号耦合到收信端的光检测器上，通过光收信端把变化后的光信号再转换为电信号，并通过光放大器将这微弱的电信号放大到足够的电平，最终送达到接收端的电端完成信号的输送。中继器在这一过程中的作用是补偿光信号在光纤传输过程中受到的衰减，并对波形失真的脉冲进行校正。无源器件的作用则是完成光纤之间、光纤与光端机之间的连接及耦合。其原理图如图1所示：

通过信号的这一传输过程可以看出，信号在传输过程中其形式主要实现了两次转换，第一次即把电信号变成可在光纤中传输的光信号，第二次即把光信号在接收端还原成电信号。此外，在发信端还需首先把要传输的信号如语音信号变成可传输的电信号。

光纤通信技术的现状与发展

摘要：介绍我国光纤通信技术的现状，总结光纤通信技术的几种关键技术，并对光纤通信技术的发展趋势进行了论述。

关键词：光纤通信；光接入网；全光网络

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)23-1054-02

Current Status and Development Trends of Optical Fiber

Communication Technology

GUO Ren-dong

(95949 PLA troops, Cangzhou 061001, China)

Abstract: This article introduced our country fiber optic

communications technology's present situation, summed up the

optical fiber communication technology of several key

technologies and the development of optical communication

technology trends are discussed.

Key words: optical fiber communication; optical acess

network; all-optical network

1 引言

光纤通信技术从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术，其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。

光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。

总第１６１期　

２００７年第５期　舰船电子工程　

Ｓｈｉｐ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ＶｏＩ．２７　Ｎｏ．５　

６９　

光纤陀螺仪建模技术初探　

许常燕陈熙源　

（东南大学仪器科学与工程学院南京２１００９６）　

摘要作为新一代的光学陀螺仪，光纤陀螺的性能决定着惯性参考系统的精度，为了提高光纤陀螺的精度，详细分　

析了陀螺随机漂移的统计特性，对实际采集的捷联陀螺漂移信号进行了分析、建模，同时采用ｋａｌｍａｎ滤波，对陀螺随机漂移　

进行了补偿仿真，结果表明用ＡＲＭＡ模型描述陀螺随机漂移是合适的。　

关键词光纤陀螺；统计分析；随机漂移；ＡＲＭＡ模型；ｋａｌｍａｎ滤波　

中图分类号Ｕ６６６．１２　

１　引言　

光纤陀螺是利用光纤传感技术测量空问惯性　

转动率的一种新型传感器，它是纤维光学和激光技　

术发展的必然产物。光纤陀螺是基于Ｓａｇｎａｃ干涉　

原理，通过检测随载体转动在光路两束反向传播的　

光束间的相位差计算载体旋转角速度的敏感元件。　

国内外在陀螺仪测试及建模、静基座上陀螺随　

机漂移的测试及建模方面已做了大量工作。陀螺的　

测试和建模，国外已经成熟，但由于军事上的需要，　

关于捷联陀螺动态测试方法及建模理论方面的国外　

科技文献很少，国内已取得一定进展，但由于测试设　

备限制，其测试和建模方法有待进一步完善。陀螺　

的随机误差建模，国内外应用较多的方法是时间序　

列分析法，并取得一定的进展。对陀螺仪的漂移进　

行准确建模，在此基础上对陀螺仪进行误差补偿和　

改进，从而能进一步提高惯性系统的精度。陀螺漂　

移模型的准确与否，直接影响到陀螺漂移补偿后的　

精度。对于确定性模型，可以通过改进测试方法来　

提高它的准确性。而对于随机漂移误差模型，只能　

采用合理的模型辨识和参数估计方法。　

２　ＡＲＭＡ模型建模方法　

随机漂移率是衡量陀螺仪精度的最重要指标。　陀螺漂移率是指在某一均值水平上随时问作无规　

律变化的随机变量，其均值代表了系统性漂移，而