光纤制导技术在潜艇武器系统中的应用

　　2．3 光通信系统实现中需关注的几个方面

　　1)工作波长的确定

　　长距离大容量的系统，则选用长波长的传输窗口，即1 310 nm和1 550 nm，因为这两个波长区具有较低的损耗和色散。另外还要注意所选用的波长具有可供选择的相对器件。

　　2)光纤的选择

　　光纤有单模和多模光纤，每种都有阶跃的和渐变折射率的纤芯分布。对于短距离传输和短波长应用，可以用多模光纤。但长波长传输一般使用单模光纤。目前可以选用的单模光纤有G．652,G．653，G．654，G．655等。G．652对1 310 nm波段是最佳选择，G653只适用于1 550 nm波段，对于WDM系统，G．655和大有效面积光纤是最合适。另外，光纤的选择也与光源有关，LED与单模光纤的耦合率最低，所以LED一般适合于多模光纤，但近年来的1 310 nm的边发光二极管与单模光纤的耦合取得了进展。另外，对于传输距离为数百米的系统，可以用塑料光纤配以LED。

　　3)光检测器的选择

　　选择光检测器需要看系统在满足特定误码率的情况下所需的最小接收光功率，即接收机的灵敏度，此外还要考虑检测器的可靠性、成本和复杂程度。PIN比APD结构简单，温度特性更稳定，成本低廉。正常情况下，PIN的偏置电压低于5 V。但是若要检测极其微弱的信号，还需要灵敏度较高的APD或PIN-PET等。

　　4)光源的选择

　　选择LED还是LD，需要考虑一些系统参数，比如色散、误码率、传输距离和成本等。LED输出频谱的谱宽比LD宽得多，这样引起的色散较大，使得LED的传输容量(码速距离积)较低，限制在2 500 Mb·s-1·km以下(1 310 nm)；而LD的谱线较窄，传输容量可达500 Gb·s-1·km以下(1 550 nm)。典型情况下，LD耦合进光纤中的光功率比LED高出10 dB～15 dB，因此会有更大的无中继传输距离。但是LD的价格比较昂贵，发送电路复杂，并需要自动功率和温度控制电路。而LED价格便宜，线性好，对温度不敏感，线路简单。

　　3.潜艇武器系统中的光纤通信系统还需解决的关键技术

　　1)低衰耗色散小的光纤的研制

　　众所周知，光纤传输系统一般采用1 310 nm和1 550 nm窗口作为传输信号。对于一般光纤1 310 nm典型值为：窗口的衰减为0．3 dB／km～0．4 dB／km，色散系数为Ops／nm-km～3．5 ps／nm-km；1 550 nm窗口的衰减为0．19 dB／km～0．25 dB／km，色散系数为15 ps／nm-km～20 ps／nm-km。可以看出衰减小的窗口，色散系数大，衰减大的窗口，色散系数小，因此研制出一种低色散、衰减小的光纤是非常必要的。

　　2)提高光纤的抗形变能力

　　由于武器的高速运动而引起的光纤导线的较大形变，会对信号的可靠传输产生较大影响，故在工程应用中需要光纤有较强的抗形变能力。

　　3)提高光连接器的使用寿命，减小插入损耗

　　因为潜艇装备都具有较高的使用频率和较长的使用寿命，这就对关键设备的稳定性和可靠性提出了非常高的要求。对于光纤通信系统的关键部件——光纤连接器，要求其有较长的使用寿命和较小的插入损耗，这也是急需解决的一项关键技术。
 
　　4)大动态范围的可靠通信技术

　　由于武器在水中高速运动，随着运动速度和海洋环境的变化，有可能对信号的传输产生较大的影响，这就对在较大动态范围下的信号传输提出了非常高的要求。

　　5)快速运动中的放线技术

　　利用武器运动过程中的拉力来实现光纤放线，可能导致光纤形变，带来通信可靠性降低的问题。解决方法有：a)采用抗形变光纤，即对形变不敏感的光纤；b)在光纤外增加一层保护层，减少拉力对光纤形变的影响；c)改变放线方式，减小放线过程中的拉力。

　　4. 结论

　　随着关键技术的逐步解决，光纤通信技术在潜艇武器系统中应用将成为现实，且优越性将更加明显。可以预见在不久的将来，光纤通信技术在潜艇武器系统中将有更大的应用前景，同时由于潜艇武器系统采用光纤通信技术，其各方面的性能指标也将会有一个较大的提高。

　　（编辑 Valiant）