摘要：在电力通信系统中光纤技术至关重要。本文分析了光纤技术的发展与演变历史，总结出了光纤技术的几种主要类型，并就几种新型的光纤通信技术的特点及其在电力通信系统当中的应用展开了具体的分析、探讨，阐述了这些光纤在损耗、有效面积、大小尺寸等方面的优化。最终希望本文关于几种新型光纤在电力通信应用中的研究工作，能够为相关的智能电网建设工作提供一些可供参考的内容。
关键词：光纤技术；电力通信；应用
电力通信主要是用来满足电力部门的特殊通信需求，为电网的自动化控制、商业化运营和现代化管理提供优质可靠的信息通信保障服务。随着光纤化进程的加速，电力通信网络在很多地区已经完成从主干到接入网向光纤过渡的过程。而由于电力系统独特的应用需求和工程环境，除普通光纤外，一些专用特种光纤也在电力通信中大量使用。在电力通信系统中，光纤最初的应用也是沿袭了电信系统对普通光缆的应用方式。
一、光纤技术的发展
光纤通信技术在过去40多年的发展历程当中，取得了极大的发展与进步。业务的快速发展促成了通信系统的持续升级，同时相关的系统及器件进步对于光纤技术也便提出了更高的要求，并推动新型光纤的研发工作。光通信传输系统主要经过了4个发展演变阶段，每一阶段都有着光纤技术进步的影子。
（一）多模光纤
第一代光纤通信系统所选用的是850nm的LED光源，光纤材料为多模光纤。此种光纤的主要特点是纤芯较粗同时孔径较大；能够十分便捷地将信号源耦合到光纤中，光纤的连接与熔接较为简便。但伴随着通信距离的进一步加大，以及传输速率的提升，多模光纤已经难以满足于系统要求。
（二）单模光纤
在20世纪70年代后，伴随着半导体激光器的出现，光纤长波长传输窗口的大规模运用和单模光纤熔接技术的发展，促使单模光纤传输系统走上了历史舞台。这一光纤技术主要是可将模间色散消除。所采用的单模激光器长度为1310nm，相较于第一代光纤系统的850nmLED光源而言，波长区段衰减更小，同时其色散几乎完全消除，因而在长距离通信传输方面单模光纤也就逐渐取代了多模光纤。
（三）色散位移光纤
单模光纤波长区段在衰减至1550nm时，波长色散异常明显，这也就导致高速率、长距离的通信传输受到了影响。因此色散位移光纤也便应运而生，这一光纤能够在1550nm波长段将色散值降至最低，仅需利用几纳米的光谱宽度，至此也就发展到了波长为1550nm的第三代光纤传输系统。
（四）大容量光纤
由于加入了对掺铒光纤放大器以及波分复用技术的应用，也就使得第四代大容量光纤传输系统随之出现。经研究证实在1550nm时进行波分复用传输色散位移光纤已经无法满足要求，其主要的原因是四波混频非线性效应在色散为零时最强，也就造成了互相临近信道间的串话影响十分严重。因此为了改善这一现状第四代基于多信道传输的大容量光纤传输系统也便随之产生。
二、光纤技术的分类
2.1G.652光纤特性
G.652是现阶段应用最为广泛的光纤之一，考虑到现阶段的电力系统中的光网络主要以单通道传输系统为主，因此，G.652光纤能够满足一般电力通信系统的传输需求，而G.652B和D类光纤对色散的控制更严，为网络的升级留下了较大的发展空间，因此在实际应用中光网络以G.652B和G.652D为主。
2.2G.655光纤特性
G.655光纤具备了较低的色散以及波长较为合理，最大程度节约放大器的成本，可以满足波分系统的运行的需要。在此基础上，G.655光纤还提高抗非线性的能力，因此在一些特殊网络中使用G.655光纤具有一定的优越性。
2.3G.653光纤特性
因为G.653色散位移光纤是在G.652光纤的基础上，将波长迁移到1550nm之上的一种光纤。但是随着光纤放大器和波分复用技术的不断发展，G.653光纤在国内的运用较少，而电力通信中几乎没有得到使用。
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三、光纤新技术在电力通信中的应用
3.1超低损耗光纤
传统的G.652光纤之中利用在纤芯之中掺加锗来增强纤芯折射率，并与二氧化硅包层材料共同产生出折射率，与二氧化硅包层材料之间产生出折射差，并以此来确保入射光在单模光纤之中的传播。然而受到在纤芯之中加入GeO2的影响，便会由此造成光纤的耗损增大，并使得原本的G.652传输距离穿件到0.185dB/km左右。大量的应用试验均表明，光纤当中的耗损大多是因光纤材料瑞利散射耗损以及吸收耗损。鉴于掺锗元素的影响，会导致较大的光纤瑞利散射情况，使其衰减情况难以减小。应用纯硅芯单模光纤，可降低应瑞利散射而造成的衰减，能够使光纤损耗进一步改善。
为了确保纤芯同包层间折射率差值，应当减小包层的折射率，对此可利用在包层之中加入氟元素来达到。利用纯硅纤芯技术，可将石英光纤的衰减降低至最低即0.15dB/km。将之应用在陆上长距离传输光纤中，应在减小衰减率的同时还应能够确保同现存的G.652光纤所兼容。
3.2大有效面积光纤
大有效面积光纤同样也是提升传输距离的一种主要方式，其主要是利用对大光纤有效面积的扩大，来减小单位面积当中的入射光功率，减小非线性效应影响。以康宁公司所推出的EX2000光纤为代表，此种光纤主要是应用在高效大容量系统之中的一种新型单模光纤。此种光纤采用纯硅纤芯，衰减改善显著，截止波长位移单模光纤最为显著的特点便是同时具备大有效面积，即超过112μm2，以及极低的损耗率，通常在1550nm波长中平均为0.163db/km。
此种光纤大多是被应用于中继系统之中，能够实现对中继设备造价的有效减小，促进其设备维护的便捷性；应用在无中继系统当中，能够传输更大的容量及跨越更大区域段落的通信传输。
针对电力通信来说，大有效面积光纤的主要缺点在于成本价格较高。若是在整体线路当中全部采用此种光纤则会导致投资成本过高。而在具体的光纤线路中，距离泵浦注入相对较近的拉曼提升效果明显而远端则效果较差，也就是在整体线路之中有极大一部分的距离起到了降低损耗的效果。其在距离泵浦位置相对较近的区域改善效果较为明显，而针对远端的改善效果较不明显，因此可参考选用将EX2000和ULL光纤进行混合应用的方案来取代整体应用EX2000的光纤普色方案，从而便可在减小成本造价的同时还可获得更远的传输距离。
3.3200μm小外径光纤
为了改善城市光缆管道资源有限性，以及光纤芯数需求较大的问题，相关的光纤生产厂家便将光纤外径由250μm降低至了200μm，进而也就起到了降低光缆外部直径的效果。200μm的光纤与一般常规的250μm光纤相对比而言，其在玻璃结构方面没有明显的差异，主要的区别、差异体现在对原本涂覆层的改善，减小了涂覆层的尺寸大小。在考量到降低光纤土层外部直径后，光纤较易受到微弯损耗的影响，必须要采取提升光纤抗弯性能来予以弥补。
在电力通信之中OPGW是较常采用的一种通信线缆，而架空输电线路设计对这一线缆的外部直径则有着十分严苛的标准要求，因而，选用200μm光纤便可十分有效地处理光纤芯数和OPGW外部直径间所存在的冲突性。此外，在部分省级以下的电力光纤通信中，受到各种因素的影响导致光纤通道尤为吃紧，若在新线路设计之时，在OPGW结构之中选用了200μm光纤，便可有效地提高光纤接入量，显著改善光纤应用紧张的情况。
总结
综上所述，光纤的种类不同在电力通信中的具体应用方面也各不相同，并在随着光纤技术的不断发展提升，越来越多的光纤新技术得到了全面的应用，通过文中提及的三个光纤新技术的应用，能看出新一代的光纤技术在满足新时期下的电力通信要求的同时，也能够帮助通信运营商更好的提供同通信服务，并且推动智能电网的建设逐渐完善。
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论文作者:张学东
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/13
标签：光纤论文; 色散论文; 波长论文; 电力通信论文; 系统论文; 包层论文; 技术论文; 《电力设备》2018年第28期论文;