数字光纤通信技术在智能交通中的应用
一、ITS是21世纪道路交通的发展趋势
随着全球经济的发展,社会对交通运输的需求持续增长,仅仅依靠交通基础设施的增加已远不能满足交通运输量的增加,尤其是经济活动比较集中的世界各大城市,交通拥堵塞已成为普遍现象,严重影响了经济的发展,制约了社会活动的进行。人们不得不把更多的时间花在路途上,而交通事故造成的损失更令人触目惊心,交通阻塞还引起环境恶化。为了能够充分发挥现有交通设施的作用,促进经济的发展,使交通与环境更协调和谐,人们提出了智能运输系统的概念。
智能运输系统(Intelligent Transprotation Systems)简称ITS，它实际上包括了智能交通和智能运输两方面的内容,虽然目前各国和各方面专家对此理解不同,说法不一,但比较公认的含义是:ITS是将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子控制技术及计算机处理技术等综合运用于整个交通运输管理体系,建立起一种实时、准确、高效的综合运输管理体系,最终使交通运输服务和管理智能化。ITS的目标和功能包括:
（1）、提高交通运输的安全水平;
（2）、减少交通堵塞,保持交通畅通;
（3）、提高运输网络通行能力;
（4）、降低交通运输对环境的污染程度并节约能源;
（5）、提高交通运输生产效率和经济效益。
与传统提高交通运输水平手段相比,ITS不是单纯依靠建设更多的基础设施、消耗大量资源来实现以上目标和功能,而是在现有或较完善的基础设施上,将先进的通信技术、信息技术、控制技术有机地结合,综合地运用于整个交通运输系统实现其目标和功能。
智能交通系统将是整个交通运输网络的一场革命，它的发展对社会生活、国民经济、城市建设都将产生积极而深远的影响，因而世界发达国家，尤其是欧美日对ITS的研究都极为重视，并已取得相当大的成功。
目前我国在ITS的研究和应用方面也取得了长足进步，主要集中在城市智能交通监控和高速公路监控、联网收费等方面。
二、ITS的基本构成
下表是1994年美国智能运输协会出版的《智能运输系统结构发展计划》报告中对ITS系统构成的论述,它涉及7个服务领域2 9个用户服务功能。
序号基本系统目标子系统
1 交通管理系统通过提供一系列的信息服务,帮助出行者正确选择行驶路线;帮助交通管理部门对车辆进行有效的实时疏导、控制和处理事故·在途驾驶员信息子系统·旅行服务信息子系统·路线指导子系统·事故处理子系统·交通控制子系统·排放检测与控制子系统
2 出行需求管理系统提高人们的出行能力和安全系数,合理选择出行方式和路线,从而使路网上的交通流获得平衡分配·预先旅行信息子系统·搭乘匹配管理子系统·出行需求管理子系统
3 公共交通营运系统提高公共交通的可靠性、安全性及其生产效率,使公共交通对潜在的用户更具吸引力·在途交通信息子系统·公共交通管理子系统·满足个人需求的公共交通子系统·公共交通安全子系统
4 营运车辆运行系统使营运车辆的安全性和生产效率得到提高,使公路系统的所有用户都能获益于更为安全可靠的公路环境·营运车辆进出电子管理子系统·自动化路边安全检查子系统·营运车辆管理子系统·车辆安全监视子系统·营运车队管理子系统·危险物品事故反应子系统
5 电子收费系统使所有地面交通收费系统实现自动化,以减少用现金收费所产生的交通延
误·电子收费子系统
6 应急管理系统提高对突发交通事件的报告和反应能力,改善应急反应的资源配置·应急车辆管理子系统·突发事件通报和人员安全子系统
7 先进的车辆控制和安全系统为驾驶员提供各种形式的避撞和安全保障措施,以改善驾驶员对行车环境的感应和控制能力·纵向碰撞预防子系统·横向碰撞预防子系统·交叉路口碰撞预防子系统·改善视野防撞子系统·安全预警子系统·预先抑制事故子系统·自动化公路子系统
从上表可以看出，ITS是一个综合信息处理系统工程，ITS实际上就是交通的信息化。一般，所谓信息化通常是指信息技术产业化和信息资源开发利用产业化所组成的整个信息革命的发展过程,它反映着一个国家或地区利用信息技术和信息资源的总体水平。一个国家或地区的信息化,是指在统一的规划和组织下,利用信息技术把各方面的信息资源,进行深入开发和广泛应用,加速实现国家和地区现代化的过程。它包括6个要素,即:信息资源;信息传输网络;信息技术应用;信息技术和产业;信息化人才;信息化政策、法规和标准。因此,可以得出，交通信息化的基本含义是指,运用各种现代化的高新技术,将各类交通信息从采集、处理到提供服务加以系统化,共享其资源,为最佳营运与管理交通、发展智能交通系统和新产业,发展经济,推动城市进步奠定基础。
与信息化离不开信息的传输一样，智能交通同样是围绕信息的传输与处理进行的。智能交通系统是以信息高速公路为平台,交通信息(借助各种装置,动态采集、处理和提供服务)系统为基础,因此,真正意义上促成了交通出行者、交通工具、交通设施以及交通环境所构成的交通系统各大要素间的有机联系,将从根本上提高交通系统的安全性、交通效率、最佳地利用交通系统的时间和空间资源、降低交通系统的环境污染,从而为解决交通难题提供可能。从上面分析可看出，现代信息传输技术，即现代通信技术，在ITS中扮演了一个十分重要的角色，可以说，离开现代通信技术，ITS便无从谈起。
三、数字光纤通信技术在ITS中的应用
光纤通信技术、移动通信技术和卫星通信技术构成了现代通信技术的主流，而其中光纤通信则占据了世界通信总量的80％以上。
ITS的建设，离不开光纤通信网络的支持，这已是不争的事实。只是，光纤通信方式和网络结构选择得不同，可能会造成ITS系统效率和投资的不同，有时甚至会是巨大的不同。本文重点就是要论述如何来选择最佳的光纤网络系统方案，从而使系统设计最合理，性价比最高。下面以美国OT Systems光通信公司的数字光端机产品在城市智能交通监控和高速公路综合通信上的应用来论述这个问题。
1、OT Systems数字光端机在城市智能交通监控中的应用
城市智能交通是ITS的重要组成部分，它们一般由信号灯控制系统、视频监控系统、电子警察系统、视频检测和可变情报板等系统组成，其主要完成如下功能：
（1）、能实时监视和存储路口画面。
（2）、红绿灯信号能进行点、线、面控制、相位控制、自适应控制。
（3）、能进行车流量、交通状况的检测。
（4）、交通指挥中心能对每个路口周期及绿信比实时调节。
（5）、可根据需要,在某些路口设置电子警察,并与其它系统联网。
（6）、设置可变情报板,并与其它系统联网。
（7）可设置１２２报警系统并与其它系统协调
要完成上述功能，路口所有的信息都要通过光端机传到交警支队指挥中心，而指挥中心的各种控制命令则要传到路口的各种设备上。这些信息主要有：
（1）监控摄像机的视频信号
（2）控制摄像机的控制信号
（3）信号机联网的数据信号
（4）电子警察联网的数据信号
（5）视频检测系统联网的数据信号
（6）可变情报板的联网数据信号
这些信号除视频是模拟信号外，其余都是数据信号。这些数据信号也是各种各样的，有可能是低速的串行数据，也有可能是高速的以太网数据。
为了传输这些信号，传统的解决方案是用模拟视频光端机传输视频信号和低速控制信号，用数据光端机或电话线、ISDN、DDN等另外的通信信道传输信号机、电子警察、视频检测等系统的数据，如果路口还有计算机等设备，则还需用以太网光纤收发器把它们与支队的计算机网络进行联接。此种解决方案，我们看到，监控视频网与数据网是分开的，不但增加了系统的设备投资和系统的复杂性，而且可能还需要更多的光纤数或电信通信信道。这就造成如下缺点：
（1）、系统投资成本高
（2）、系统维护复杂、困难
（3）、系统运行费用高
造成此种缺点的根本原因是由于传统的模拟视频光端机几乎都采用调频方式，因此很难同时在一芯光纤中传输多路视频/音频和多路高速/低速数据信号，或者即使可以实现，也由于其实现成本很高，投资难以降低。而OT Systems光通信的数字视频/音频/数据光端机的应用，则使这些问题迎刃而解。实现所有信号的联网，仅仅采用了一芯光纤。这就大大简化了通信系统的组成，不但降低了系统的投资成本和维护成本，而且由于租用光纤数的减少，使得系统运行的通信费用也大幅度降低。这一切都得益于我们采用了全数字的光纤通信技术，使得系统的综合通信能力得到大大的较强。OT Systems数字光端机通过一芯光纤可以同时传输如下信号：
（1）1－N路视频
（2）1－N路单向/双向音频
（3）1－N双向串行数据
（4）1－N路开关量信号
（5）1路全双工100M计算机网络数据
（6）1－N路电话
这使得OT Systems数字光端机非常适合在智能交通监控系统中进行联网应用。
下表列出了OT Systems数字光端机与传统模拟光端机的比较：
光端机类型指标OT Systems数字光端机普通模拟光端机
通信方式数字光纤通信技术调幅、调频、脉宽调制等通信技术
实现技术大规模集成电路模拟电路＋中小规模集成电路
复用方式数字时分复用频分复用
复用/解复用灵活性非常灵活不灵活
复用/解复用实现难度容易实现难
单纤信道数可以很多少
抗干扰性很强差
信道间干扰原则上不会容易产生交调、互调等非线性干扰
温度特性不会产生温漂载波宜产生温漂
受环境影响少容易受环境影响
稳定性非常稳定容易受环境影响，引起工作不稳定销售价格与NTK差不多
光纤通信技术的发展 （辽宁工程技术大学电子与信息学院辽宁省葫芦岛市126105） 摘要光纤通信的问世使高速率，大容量的通信成为可能，目前它已成为最主要的信息传输技术。本文简要介绍了光纤通信的发展史；光无源器件；光纤通信系统；总结了光纤通信的主要技术的发展—光波分复用技术、光孤子通信技术、光纤交换技术以及量子通信技术等的基本原理、优势、发展状况和技术水平；指出了未来的光纤通信将会朝着光纤到户、全光网络的方向发展，为用户提供更多更好的信息服务。 关键词：光无源器件; 光放大器 ;光孤子通信 ; 全光通信网 中图分类号：文献标志码： Optical fiber communications technology development （Liaoning Technical Univercity Electronic Information Engineering College , Liaoning Huludao 125105） Abstract： Optical fiber communications being published causes the high speed, the large capacity correspondence becomes possibly, at present it has become the most main intelligence transmission technology. This article introduced the optical fiber communications history briefly; Light passive component; Optical fiber communications system; Summarized the optical fiber communications main technology development - light wavelength division multiplying technology, the optical soliton communication, the optical fiber exchange technology as well as the quantum communication and so on the basic principle, the superiority, the development condition and the technical level; Had pointed out the future optical fiber communications will be able to face the optical fiber to the household, the entire light network direction is developing, provides the more better information service for the user. Key word:Light passive component ; Light amplifier; Optical soliton correspondence ; Entire optical communication network Coherent
一. 1 光纤通信的基础：利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信。 光纤通信的载波是光波。光纤通信用的近红外光（波长为0.7-1.7um）频率约为300THZ 频带宽度约为200THZ,在常用的1.31um和1.55um两个波长窗口频带宽度也在20THZ以上. 2 光纤通信的优点：（1）容许频带很宽，传输容量很大（2）损耗很小，中继距离很长且误码率很小（3）重量轻，体积小（4）抗电磁干扰性能好（5）泄漏小，保密性能好（6）节约金属材料，有利于资源合理使用. 二 1 光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝. 纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输. 纤芯和包层的折射率若分别为n1和n2，光能量在光纤中的传输的必要条件：n1>n2 2 按折射率分类：突变型，浙变型按传输模式分：多模光纤，单模光纤 光纤的三种基本类型： （1）突变型多模光纤：纤芯直径2a=50-80um，光线以拆线形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变大. 适用于小容量，短距离传输. （2）渐变型多模光纤：纤芯直径2a为50um，光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变小，适用中等距离传输，中等容量 （3）单模光纤：纤芯直径只有8-10um，光线以直线型状沿纤芯中心轴线方向传播. 信号畸变小，适合长距离传输方式. 3 光纤传输原理：全反射 数值孔径NA=√（n1*n1-n2*n2)=n1√2△纤芯和包支的相对折射率差△=（n1-n2)/n1 NA表示光纤接收和传输光的能力，NA越大，光纤接收光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率越高。NA越大，经光纤传输后产生的信号畸变越大，因而限制了信息传输容量. 时间延迟：θ不大时：τ=n1L/c=(n1L/c )*(1+θ1的平方/2) c为光速 最大入射角θc和最小入射角0： △τ=θc的平方L/2n1c=(NA*NA)L/2n1c=△n1L/c 4 自聚焦效应：不同入射角相应的光线，虽然经历的路程不同，但是最终都会聚在P点上渐变型多模光纤具有自聚焦效应，不仅不同入射角相应的光线会聚集在同一点上，而且这此光线的时间延迟也近似相等。 5 归一化频率：V=√（n1*n1-n2*n2)*2πa/λ 对于光纤传输模式有模式截止，模式远离截止 6 M是模式总数 M=（g/g+2)(akn1)的平方△=（g/g+2)V*V/2 单模传输条件：V=√（n1*n1-n2*n2)*2πa/λ<=2.405 临界波长（截止波长）λc λ<λc 多模传输>单模传输 7 光纤传输特性：（1）损耗（2）色散 色散是在光纤中传输的光信号，包括：
光纤通信重要知识点总结 第一章 1.任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠地实现最大可能的信息传输容量和传输距离。通信系统的传输容量取决于对载波调制的频带宽度，载波频率越高,频带宽度越宽。 2.光纤：由绝缘的石英（SiO２）材料制成的,通过提高材料纯度和改进制造工艺,可以在宽波长范围内获得很小的损耗。 ３.光纤通信系统的基本组成：以光纤为传输媒介、光波为载波的通信系统,主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。光纤通信系统既可传输数字信号也可传输模拟信号。输入到光发射机的带有信息的电信号,通过调制转换为光信号。光载波经过光纤线路传输到接收端，再由光接收机把光信号转换为电信号。系统中光发送机的作用是将电信号转换为光信号,并将生成的光信号注入光纤。光发送机一般由驱动电路、光源和调制器构成，如果是直接强度调制，可以省去调制器。 光接收机的作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。它一般由光电检测器和解调器组成。光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒介，将光信号由一处送到另一处。中继器分为电中继器和光中继器（光放大器）两种，其主要作用就是延长光信号的传输距离。为提高传输质量,通常把模拟基带信号转换为频率调制、脉冲频率调制或脉冲宽度调制信号,最后把这种已调信号输入光发射机。还可以采用频分复用技术，用来自不同信息源的视频模拟基带信号（或数字基带信号）分别调制指定的不同频率的射频电波，然后把多个这种带有信息的RＦ信号组合成多路宽带信号，最后输入光发射机,由光载波进行传输。在这个过程中，受调制的RF 电波称为副载波，这种采用频分复用的多路电视传输技术，称为副载波复用技术。目前大都采用强度调制与直接检波方式。又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重,所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。 数字光纤通信系统基本上由光发送机、光纤与光接收机组成。发送端的电端机把信息进行模数转换，用转换后的数字信号去调制发送机中的光源器件LD，则LD就会发出携带信息的光波，即当数字信号为“１”时，光源器件发送一个“传号”光脉冲；当数字信号为“0”时，光源器件发送一个“空号”。光波经低衰耗光纤传输后到达接收端。在接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来送给电端机，而电端机再进行数模转换，恢复成原来的信息。这样就完成了一次通信的全过程。 4.光纤通信的优点:1通信容量大,一根仅头发丝粗细的光纤可同时传输1000亿个话路2中继距离长，光纤具有极低的衰耗系数，配以适当的光发送与光接收设备,可使其中继距离达数百千米以上,因此光纤通信特别适用于长途一、二级干线通信。３.保密性能好4．适应能力强５.体积小、重量轻、便于施工维护６.原材料资源丰富，节约有色金属和能源,潜在价格低廉，制造石英光纤的原材料是二氧化硅（砂子），而砂子在自然界中几乎是取之不尽、用之不竭的 5.光发射机：功能是把输入的电信号转换为光信号,并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。光发射机由光源、驱动器和调制器组成。光源是光发射机的核心。光发射机的性能基本上取决于光源的特性,对光源的要求是输出光功率足够大，调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可能小，输出功率和波长稳定，器件寿命长。 6.实现光源调制的方法:直接调制和外调制。直接调制是用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流,使输出光随电信号变化而实现的。这种方案技术简单，成本较低，容易实现,但调制速率受激光器的频率特性所限制。外调制是把激光的产生和调制分开,用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。外调制的优点是调制速率高，缺点是技术复杂，成本较高，因此只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中使用。 6.光纤线路:光纤线路的功能是把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变(失真）和衰减传输到光接收机。光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。光纤是光纤线路的主体，接头和连接器是不可缺少
光纤通信技术发展历程、特点及现状
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学号：20085044013 本科学年论文 学院物理电子工程学院 专业电子科学与技术 年级2008级 姓名王震 论文题目光纤通信技术发展历程、特点及现状 指导教师张新伟职称讲师 成绩
2012年1月10日 目录 摘要 (1) Abstract (1) 绪论 (1) 1光纤通信发展历程 (1) 1.1 世界光纤通信发展史 (1) 1.2 中国光纤通信发展史 (2) 2 光纤通信技术的特点 (3) 2.1 频带极宽，通信容量大 (3) 2.2 损耗低，中继距离长 (3) 2.3 抗电磁干扰能力强 (3) 2.4 无串音干扰，保密性好 (3) 3 不断发展的光纤通信技术 (3) 3.1 SDH系统 (3) 3.2 不断增加的信道容量 (3) 3.3 光纤传输距离 (4) 3.4 向城域网发展 (4) 3.5 互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势 (4) 4 结束语 (4) 参考文献 (4)
光纤通信技术发展历程、特点及现状 摘要：光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。光纤通信是以其传输频带宽、通信容量大、中继距离长、损耗低特点，并具有抗电磁干扰能力强，保密性好的优势，光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。光纤通信技术正朝着超大容量、超长距离传输和交换、全光网络方向发展。 关键词：光纤通信；发展历程；特点；发展现状 绪论 光纤通信技术已成为现代通信的主要通信方式，在现代信息网中起着非常重要的作用，随着信息技术的发展，大容量光纤通信网络的建设，光电子技术将起到越来越重要的作用。光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。有专家预测，21世纪将是“光子世纪”，十年内，光子产业可能会全面取代传统电子工业，成为本世纪最大的产业。光纤通信又进入了一个蓬勃发展的新时期，而这一次发展将涉及信息产业的各个领域，其范围更广，技术更新，难度更大，动力更强，无疑将对21世纪信息产业的发展和社会进步产生巨大影响。 1 光纤通信发展历程 1.1 世界光纤通信发展史 光纤的发明，引起了通信技术的一场革命，是构成21世纪即将到来的信息社会的一大要素。 1966年出生在中国上海的英籍华人高锟，发表论文《光频介质纤维表面波导》，提出用石英玻璃纤维（光纤）传送光信号来进行通信，可实现长距离、大容量通信。于1970年损失为20db/km的光纤研制出来了。据说康宁公司花费3000万美元，得到30米光纤样品，认为非常值得。这一突破，引起整个通信界的震动，世界发达国家开始投入巨大力量研究光纤通信。1976年，美国贝尔实验室在亚特
读书破万卷下笔如有神 习题1 一、填空题 1?写出在真空的速度c、在介质中的速度V、和折射率n之间的关 系。 --------- 2?光由折射率为n1的光密媒质向折射率为n2的光疏媒质传播时 (n 1>n2),则全反射临界角的正弦为sin B = 。________ 3. 光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85um、和 4. 在光纤通信中，中继距离受光纤和的制约_______ 5. 色散的常用单位是°G.652光纤的中文名称是 ---------------------- 它的0色散点在1.31um附近。 6. 光子的能量与其频率的关系为E= 。原子中电子因受激辐-------- 射发生光跃迁时，这时感应光子与发射光子是一模一样的, 是指发射光子和感应光子不仅相同、相位相同，而且偏振和传输方向都______ 相同。 7. 光缆，是以一根或多根光纤束制成符合光学、机械和环境特性的结构，它由、护层和组成。___________________ 8光衰减器按其衰减量的变化方式不同分衰减器和衰减器两------ 种。 9. 光纤通信的光中继器主要是补偿
读书破万卷下笔如有神 衰减的光信号和对畸变失真信号进行整形等，它的类型只要有 - 和。
10. 光电检测器的噪声主要包括 、热噪声__________________________ 和放大器噪声等。. 读书破万卷下笔如有神_____________________________________ 11. 光与物质作用时有受激吸收、和三个物理过________ ____________ 程。 12. WDM中通常在业务信息传输带外选用一特定波长作为监控波长， 优先选用的波长为。 __________ 13半导体激光器工作时温度会升高，这时会导致阈值电流 -------- 输出光功率。----------- 14. WDM系统可以分为集成式系统和两大类。 15. 对于SDH勺复用映射单元中的容器，我国采用了三种分别 是：、C3 禾口。 _________ ______ 16. 数字光纤传输系统的两种传输体制为和。 二、选择题 1. 光纤包层需要满足的基本要求是（） A. 为了产生全反射，包层折射率必须比纤芯低 B. 包层不能透光，防止光的泄露 C必须是塑料，使得光纤柔软 D.包层折射率必须比空气低 2. 在激光器中，光的放大是通过（） B.光学谐振腔来实现的C泵蒲光源来实现的
论文题目：光纤通信技术发展历史 姓名：谢新云 学号：0932002231 专业班级：通信技术（2） 院系：电子通信工程学院 指导老师：彭霞 完成时间：2011年10月22日
概论 目前，在实际运用中相当有前途的一种通信技术之一，即光纤通信技术已成为现代化通信非常重要的支柱。作为全球新一代信息技术革命的重要标志之一，光纤通信技术已经变为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介，并深刻的、广泛的改变了信息网架构的整体面貌，以现代信息社会最坚实的通信基础的身份，向世人展现了其无限美好的发展前景。 自上世纪光纤通信技术在全球问世以来，整个的信息通讯领域发生了本质的、革命性的变革，光纤通信技术以光波作为信息传输的载体，以光纤硬件作为信息传输媒介，因为信息传输频带比较宽，所以它的主要特点是:通信达到了高速率和大容量，且损耗低、体积小、重量轻，还有抗电磁干扰和不易串音等一系列优点，从而备受通信领域专业人士青睐，发展也异常迅猛。 光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，也可以在电力通信控制系统中发挥作用，进行工业监测、控制，现在在军事上也被广泛应用，基于各领域对信息量的需求不断增长，光纤通信技术的应用发展趋势也备受关注。一条完整的光纤链路除受光纤本身质量影响外，还取决于光纤链路现场的施工工艺和环境。 本文针对光纤通信技术的发展及趋势展开研究，分别介绍了光纤通信技术的发展历史和现状，以及光纤通信技术的发展趋势，对一些先进的光纤通信技术进行了介绍。 关键字：光纤通信技术，发展历史，现状，发展趋势
目录 概论 (1) 目录 (2) 第一章光纤通信技术的形成 (3) 1.1早期的光通信 (3) 1.2 现在光纤通信技术的形成 (3) 1.2.1 光纤通信器件的发展 (3) 1.2.2 光纤 (5) 第二章光纤通信技术的现状 (8) 2.1 光纤光缆 (8) 2.2 光电子器件 (8) 2.3光纤通信系统 (14) 第三章我国光纤通信技术的发展 (15) 参考文献 (16)
我国光纤通信的现状分析及发展前景 1、光纤通信技术当前发展现状 近些年来,最为流行与最受关注的通信技术可以说是光纤通信技术、卫星通信应用技术以及无线通讯技术。而光纤通信技术在这三种支柱性通信技术中,所涉及到的领域技术最为广泛,这是由于光纤通信技术有着非常多的显著优势与实用特性。 1.1 实用性强、频带宽、容量大 一般光纤能够利用的频宽数量大概可达50000GHz,并且其传输损耗低、实用性强。自1987年我国投入使用时,其就能以1.7Gb/s的一对光纤就能同时对两万多路电话进行传输;2.4Gb/s时,同样也能对三万多组电话进行传输。其频宽能力强大,不仅仅是数据承载通信容量大,而且还能够满足宽带营运实施的综合性业务流转,协调于综合业务宽带的利用效率与开发,如其能够满足数字网B-ISDN发展的需求。 1.2 信号光功率损失小,中继距离长,成本低 由于光纤本身的损耗程度一般低于0.2dB/km,这和其他传输媒介的损耗程度比较而言,光纤传导的信号功率损失程度非常小,也就是说其满足一定的比特率要求的光接收机灵敏度很高,即满足系统误比特率要求的最低接收光功率越小,中继距离就越长。其中其存在的最大中继距离可能高达上千米甚至是上万米,这对光纤通信传输系统所投成本的稳定性,以及实现传输可靠性的现实意义来说,非常重要。 1.3 抗电磁干扰 光纤自身是绝缘体材料,本身不受高空电离层的强度环境变化与雷电或是太阳表面黑子变化活动的干扰,也不受电路系统高压馈电线与相关设施、设备的诸多方面干扰。总的来说,光纤传导受电磁干扰的特性以及受其他方面干扰自身传导通信功能的可能性很小。 1.4 光波传输良好,即保密性好 光波当在光缆中运行传输时,由于自身材料的传导性能,使其光波在传输过程当中也就很难外泄出来,即使存在外漏现象,也很微弱,是在正常损益范畴之内。所以有时对于光纤表面上会上一层消除光谱色散损耗的消光剂。从而使波形因为客观性其他原因引起的失真外泄现象大幅度降低,也使系统传输信息的保密性程度提升了。 2、光纤通信技术的发展趋势
一、填空题（每空1分，共30分） （1）写出光在真空的速度c、在介质中的速度v、和折射率n之间的关系：。 （2）光由折射率为n1的光密媒质向折射率为n2的光疏媒质传播时(n1> n2)，全反射临界角的正弦为sinθIC= 。 （3）光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85μm、和。（4）光纤的色散分为色散、色散和色散。 （5）光纤的主要材料是，光纤的结构从里到外依次是____ 和_ __（6）光纤中的传输信号由于受到光纤的和_______影响，使得信号的幅度受到衰减，波形出现失真。 （7）半导体激光器工作时温度会升高，这时会导致阈值电流，输出光功率会。 （8）光衰减器按其衰减量的变化方式不同分________ 衰减器和______ _衰减器两种。 （9）光纤通信的光中继器主要是补偿衰减的光信号和对畸变失真信号进行整形等，它的类型主要有和。 （10）光纤通信是利用________波，在光导纤维中传播，实现信息传输的，它具有传输信息量大、不受外界电磁场干扰和____________等优点。 （11）光与物质作用时有受激吸收、和__________ 三个物理过程，产生激光的主要过程是__________。 （12）光纤的数值孔径NA=__________，其表征了光纤的_________能力，当相对折射率和色散值越大时，NA__________。 （13）光源的作用是将转换成；光检测器的作用是将转换成。 第 1 页共5 页
二、选择题（每小题2分，共20分） 1、光纤包层需要满足的基本要求是() A.为了产生全反射，包层折射率必须比纤芯低 B.包层不能透光，防止光的泄漏 C.必须是塑料，使得光纤柔软 D.包层折射率必须比空气低 2、在激光器中，光的放大是通过（） Ａ．粒子数反转分布的激活物质来实现的Ｂ．光学谐振腔来实现的 Ｃ．泵浦光源来实现的Ｄ．外加直流来实现的 3、为了使雪崩光电二极管能正常工作，需在其两端加上( ) A.高正向电压 B.高反向电压 C.低反向电压 D.低正向电压 4、光纤的数值孔径与( )有关。 A. 纤芯的直径 B. 包层的直径 C. 相对折射指数差 D. 光的工作波长 5、PIN光电二极管，因无雪崩倍增作用，因此其雪崩倍增因子为( )。 A. G＞1 B. G＜1 C. G＝1 D. G＝0 6、光接收机中将升余弦频谱脉冲信号恢复为“0”和“1”码信号的模块为( )。 A. 均衡器 B. 判决器和时钟恢复电路 C. 放大器 D. 光电检测器 7、EDFA中将光信号和泵浦光混合起来送入掺铒光纤中的器件是( ) A.光滤波器 B.光耦合器 C.光环形器 D.光隔离器 8、光时域反射仪（OTDR）是利用光在光纤中传输时的瑞利散射所产生的背向散射而制成 的精密仪表，它不可以用作（）的测量。 A.光纤的长度 B.光纤的传输衰减 C.故障定位 D.光纤的色散系数 9、光隔离器的作用是( ) A.调节光信号的功率大小 B.保证光信号只能正向传输 C.分离同向传输的各路光信号 D.将光纤中传输的监控信号隔离开 10、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是( ) A.光源不能产生负信号光 B.将出现长连“1”或长连“0” C.编码器太复杂 D.码率冗余度太大 第 2 页共5 页
光纤通信复习重点 题型:填空、选择、判断(30’)、问答(40’)、计算(30’) 第一章 概论 1、2、2 光纤通信的优点(☆☆) 1）容许频带很宽,传输容量很大 2）损耗很小,中继距离很长,且误码率很小 3）重量轻,体积小 4）抗电磁干扰性能好 5）泄露小,保密性能好 6）节约金属材料,有利于资源合理使用 1、3 光纤通信系统的基本组成 基本光纤传输 接 收发 射 作用: 1）信息源:把用户信息转换为原始电信号,这种信号称为基带信号 2）电发射机:把信息源传递过来的模拟信号转换成数字信号(PCM) 3）光发射机:把输入电信号转换为光信号,并用耦合技术吧光信号最大限度地注入光纤线路。 4）光纤线路:把来自光发射机的光信号,以尽可能小的失真与衰减传输到光接收机。 5）光接收机:把从光纤线路输出、产生畸变与衰减的微弱光信号转换为电信号,并经其后的电接收机放大与处理后恢复成基带电信号。光接收机由光检测器、放大器与相关电路组成,光检测器就是光接收机的核心。光接收机最重要的特性参数数灵敏度; 6）电接收机:把接收的电信号转换为基带信号,最后由信息宿恢复用户信息; 说明:光发射机之前与光接收机之后的电信号段,光纤通信所用的技术与设备与电缆通信相同,不同的只就是由光发射机、光纤线路与光接收机所组成的基本光纤传输系统代替了电缆传输; 注:计算题3个,全来自第二第三章的课后习题 第二章 光纤与光缆 2、1、1 光纤结构 光纤就是由中心的纤芯与外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。(相对折射率差典型值△=(n1-n2)/n1,△越大,把光能量束缚在纤芯的能力越强,但信息传输
容量确越小) 2、1、2 光纤类型(三种基本类型) 图2、2 突变型多模光纤:纤芯折射率为n1保持不变,到包层突然变为n2。这种光纤一般纤芯直径2a=50~80 μm,光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播,特点就是信号畸变大。 渐变型多模光纤:纤芯中心折射率最大为n1,沿径向r 向外围逐渐变小,直到包层变为n2。这种光纤一般纤芯直径2a 为50μm,光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播,特点就是信号畸变小。 单模光纤:折射率分布与突变型光纤相似,纤芯直径只有8~10 μm,光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播。因为这种光纤只能传输一个模式(两个偏振态简并),所以称为单模光纤,其信号畸变很小。 2、2 光纤传输原理 (展宽 衰减的原因) 2、2、1几何光学方法(几个基本物理量的计算、效应、单模就是重点) 1）突变型多模光纤 数值孔径:定义临界角θc 的正弦为数值孔径(NA) NA 表示光纤接收与传输光的能力,NA(或θc)越大,光纤接收光的能力越强,从光源到光纤的耦合效率越高。对于无损耗光纤,在θc 内的入射光都能在光纤中传输。NA 越大,纤芯对光能量的束缚越强,光纤抗弯曲性能越好。但NA 越大经光纤传输后产生的信号畸变越大,因而限制了信息传输容量。 时间延迟: 这种时间延迟差在时域产生脉冲展宽,或称为信号畸变。由此可见,突变型多模光纤的信号畸变就是由于不同入射角的光线经光纤传输后,其时间延迟不同而产生的。 2）渐变型多模光纤 渐变型多模光纤具有能减小脉冲展宽、增加带宽的优点。 自聚焦效应:不同入射角相应的光线,虽然经历的路程不同,但就是最终都会聚在同一点上。渐变型多模光纤具有自聚焦效应,不仅不同入射角相应的光线会聚在同一点上,而且这些光线的时间延迟也近似相等。 2、2、2 光纤传输的波动理论 单模光纤的模式特性 1)单模条件与截止波长 ?≈-=212212n n n NA ?≈==?c L n NA c n L c n L c 12121)(22θτ
光纤通信的现状及其未来发展 光信息科学与技术08-1班 韩欣欣 08133102 关键词：光纤通信 光纤到户 未来发展 摘要：光纤通信自问世以来，给整个通信领域带来了一场革命，它使高速率，大容量的通信成为可能。目前它已经成为一种不可替代的、最主要的信息传输技术。 引言： 光无处不在。在人类发展的早期，人类已经开始使用光传递信息了。但那时候传递的信息容量非常少，局限性也很大。 随着社会的发展，信息传输与交换量与日俱增，传统的电通信方式已不能满足人们的需要。为了扩大通信容量，通信方式从中波、短波发展到微波、毫米波，这实际上就是通过提高通通信载波频率来扩大通信容量的。这样就出现了现在的光通信技术，就是光纤通信。 光纤通信是将要传送的图像、数据等信号调制到光载波上，以光纤作为传输媒介的通信方式。 与传统的电通信相比，光纤通信是以很高频率的光波作为载波，以光纤为传输介质的通信。由于光纤通信具有损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点，自其出现以来就备受业内人士的青睐，发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从1980年至今增加了近一万倍 传输速度在过去的10年中大约提高了100倍。 光纤发展与应用 为了发展光通信技术，人们又考虑和尝试了各种传输介质，但是他们的损耗都非常的高。直到1966年美籍华人高锟博士和霍克哈姆发表论文，预见了低损耗的光纤能够应用于通信，敲开了光纤通信的大门。从此光纤在通信中的应用引起了人们的重视。 很快在1970年8月美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB/kM光纤。光纤通信的时代由此开始了。 1972年，随着光纤制备工艺中的原材料提纯、制棒和拉丝技术水平
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。光纤通信之所以发展迅猛, 主要缘于它具有以下特点: 通信容量大、传输距离远；信号串扰小、保密性能好；抗电磁干扰、传输质量佳；光纤尺寸小、重量轻, 便于敷设和运输；材料来源丰富, 环境保护好；无辐射, 难于窃听；光缆适应性强, 寿命长。 作为载波的光波频率比电波频率高得多，作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多，因此相对于电缆通信或微波通信，光纤通信具有许多独特的优点。将优点突出的光纤通信真正应用到人类生活中去，和很多技术一样，都经历着一个发展的过程。光纤通信技术的几种关键技术分为--- 波分复用技术。波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing) 技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源。根据每一信道光波的频率( 或波长) 不同, 将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道, 把光波作为信号的载波, 在发送端采用波分复用器( 合波器) , 将不同规定波长的信号光载波
合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端, 再由一波分复用器( 分波器) 将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立( 不考虑光纤非线性时) , 从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。自从上个世纪末, 波分复用技术出现以来, 由于它能极大地提高光纤传输系统的传输容量, 迅速得到了广泛的应用。 2. 光纤接入技术。光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化, 满足大众的需求, 不仅要有宽带的主干传输网络, 用户接入部分更是关键, 光纤接入是网高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中, 由于光纤到达位置的不同, 有FTTB、FTTC、FTTCab 和FTTH 等不同的应用, 统称FTTx。 光纤通信技术发展的现状--- 1．市场需求的培育发展和产业链的形成尚需时日。FTTH除了提供高带宽外, 更重要的是运营商能提供什么具体服务内容让用户需求更高的带宽, 使得在既有宽带接入技术无法满足之下,推动用户走向光纤到户。然而用户上网经常使用的服务为看新闻, 搜寻引擎,电子信箱,这些
1、1966年7月，英籍华人（高锟）博士从理论上分析证明了用光纤作 为传输介质以实现光通信的可能性。 2、光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。 3、数值孔径越大，光纤接收光线的能力就越( 强)，光纤与光源之间的耦 合效率就越( 高)。 4、目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是：（0.85μm、1.31μm、 1.55μm）。 5、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（PIN光电二极管；雪崩光电二极 管）。 6、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的( 受激辐射)强于( 受激吸 收)，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态 的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。 7、在多模光纤中，纤芯的半径越( 大)，可传输的导波模数量就越多。 8、光缆由缆芯、( 加强元件(或加强芯) )和外护层组成。 9、（波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。 10、按光纤传导模数量光纤可分为多模光纤和( 单模光纤)。 11、PDH的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于( 开销比特 )的数量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。 12、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（灵敏度）。 13、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（阈值条件）。 14、光纤的（色散）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。 15、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要 原因是传输系统的脉冲抖动和（噪声）。
二、选择题：（每小题2分，共20分。1-7:单选题，8-10：多选题） 1、光纤通信是以（A ）为载体，光纤为传输媒体的通信方式。 A、光波 B、电信号 C、微波 D、卫星 2、要使光纤导光必须使（ B ） A、纤芯折射率小于包层折射率 B、纤芯折射率大于包层折射率 C、纤芯折射率是渐变的 D、纤芯折射率是均匀的 3、（D ）是把光信号变为电信号的器件 A、激光器 B、发光二极管 C、光源 D、光检测器 4、CCITT于（C）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。 A、1985 B、1970 C、1988 D、1990 5、SDH传输网最基本的同步传送模块是STM-1，其信号速率为（ A ）kbit／s。 A、155520 B、622080 C、2488320 D、9953280 6、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（B）nm波段。 A、1310 B、1550 C、1510 D、850 7、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（B）。 A、受激吸收 B、自发辐射 C、受激辐射 D、自发吸收 8、光纤通信系统的是由（ABCD ）组成的。 A、电端机 B、光端机 C、中继器 D、光纤光缆线路 9、要精确控制激光器的输出功率，应从两方面着手：一是控制（B）；二是控制（D）。 A、微型半导体制冷器 B、调制脉冲电流的幅度 C、热敏电阻 D、激光器的偏置电流 10、光纤传输特性主要有（AB ） A、色散 B、损耗 C、模场直径 D 、截止波长
我国光纤光缆行业的发展现状及前景近年来，光纤通信技术得到了长足的发展，新技术不断涌现，这大幅提高了通信能力，并使光纤通信的应用范围不断扩大。 一、我国光纤光缆发展的现状 1.普通光纤 普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展,光中继距离和单一波长信道容量增大,G..652.A光纤的性能还有可能进一步优化,表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合ITUTG.654规定的截止波长位移单模光纤和符合G..653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。 2.核心网光缆 我国已在干线(包括国家干线、省内干线和区内干线)上全面采用光缆,其中多模光纤已被淘汰,全部采用单模光纤,包括G..652光纤和G..655光纤。G..653光纤虽然在我国曾经采用过,但今后不会再发展。G..654光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量,它在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤,不采用光纤带。干线光缆主要用于室外,在这些光缆中,曾经使用过的紧套层绞式和骨架式结构,目前已停止使用。 3.接入网光缆 接入网中的光缆距离短,分支多,分插频繁,为了增加网的容量,通常是增加光纤芯数。特别是在市内管道中,由于管道内径有限,在增加
光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径和重量,是很重要的。接入网使用G..652普通单模光纤和G..652.C低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用,目前在我国已有少量的使用。 4.室内光缆 室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输。并且还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆,笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内,布放紧密有序和位置相对固定。结合布线光缆布放在用户端的室内,主要由用户使用,因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。 5.电力线路中的通信光缆 光纤是介电质,光缆也可作成全介质,完全无金属。这样的全介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设的全介质光缆有两种结构:即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的缠绕式结构。ADSS光缆因其可以单独布放,适应范围广,在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用。ADSS光缆在国内的近期需求量较大,是目前的一种热门产品。 二、光纤通信技术的发展趋势 对光纤通信而言,超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标,而全光网络也是人们不懈追求的梦想。
公选课课程论文 (2010 -2011 学年第二学期光纤通信发展与现状 学生:周丹丹 提交日期:2011 年 4 月 18 日学生签名:周丹丹 光纤通信发展与现状 周丹丹 摘要:
本文通过介绍及时、准确全面地获取信息在当今这个竞争时代的重要性,指出光纤通信与我们的生活息息相关对我们的生产和生活中起到了相当关键的作用。并简单介绍了了国际光纤通信四十多年来的发展历程,并进一步描述了自 1960年光纤之父高锟等人首先提出了用低吸收的光纤做光通信至今,光纤通信的发展。并具体针对在我国出现不久的 3G 手机上网和手机网上银行做了一些介绍,并提出自己的一些观点和看法。最后结合现状和相关文献对光纤通信未来的发展趋势和方向做一些介绍。 关键字:光纤通信、发展、手机、 3G 、光联网 一、信息的重要性 回顾历史,古人烽火狼烟、快马加鞭、鸿雁传书……这些历史典故都告诉我们一个道理——只有具备及时获取全面、准确的信息,把握动态、解决问题的能力,才能抓住机遇、才能充分展示和发挥自己的才华、扬长避短,取得成功。 一直到信息大爆炸的今天,竞争日益激烈。各个国家、企业甚至个人想要在竞争中掌握主动权,就一定要及时、详细了解当今世界的各个行业的发展的现状和趋势,结合自身条件及时调整自己的战略,使之与时代环境相符合。只有这样才可能在竞争中取得最后的胜利,使人类文明不断前进、不断进步。 如何才能满足人们的需求,有效、及时地传递大量信息呢?人们迫切需要一种新的传输媒介。 二、关于光纤通信 【 1】 光纤通信是用光作为信息的载体,以光纤作为传输介质的一种通信方式。光纤通信系统可分为三个基本单元:光发射机、光纤和光接收机。它首先要在发射端将需传送的信号进行光电转换,再经光纤传输到接收端,接收端将接收到的光信号转变成电信号, 最后还原成原信号。光纤通信系统的构成具体如下:
光纤通信期中考试试题（简答） （开卷90分钟内完成，1~5题每题6分，6~15题每题7分，共100分） 1、光纤的结构分别由哪三部分构成，各部分作用是什么？ 光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。 其中纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。直径d 1=4μm ～50μm ，单模光纤的纤芯为4μm ～10μm ，多模光纤的纤芯为50μm 。纤芯的成分是高纯度SiO2，作用是提高纤芯对光的折射率（n 1），以传输光信号。包层：包层位于纤芯的周围。 直径d 2=125μm ，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度SiO 2。略低于纤芯的折射率，即n 1＞n 2，它使得光信号封闭在纤芯中传输。涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层，缓冲层和二次涂覆层。 涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤其外径约1.5mm 。 2、光缆的结构分别由哪三部分构成，各部分作用是什么？ 光缆由缆芯、护层和加强芯组成。 其中缆芯就是套塑光纤，护层对已成缆的光纤芯线起保护作用，避免受外界机械力和环境损坏。护层可分为内护层和外护层。内护层用来防潮。外护层起抗侧压、耐磨、抗紫外线、防湿作用，隔离外界的不良影响。加强芯主要承受敷设安装时所加的外力。 3、光纤的三个传输窗口是什么？光纤中的导波属于TM/TE/TEM/近似TEM 波？ 0.85μm 、1.31μm 、1.55μm 。 光纤中得电磁场近似为横电磁波（TEM 波） 4、什么是归一化频率V ，V 取值多少时光纤单模传输？什么叫光纤的截止波长？ 光纤的归一化频率V 012/1/)2(2λαπn ?=是一个综合性参数，与光纤的结构参数（纤芯的折射率n1、半径a 、折射率相对差△）和工作波长λ0有关。其数值大小决定了弱波导光纤中电磁场的分布和传输情况。 光纤单模传输的条件是0 光纤通信的发展趋势 光纤通信一直是推动整个通信网络发展的基本动力之一，是现代电信网络的基础。本文对光纤通信的主要发展趋势作一简述与展望，包括纳米技术与光纤通信、光交换、PON、光孤子通信。 关键词：光纤通信光交换PON 光孤子通信 光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命，光纤通信技术发展所涉及的范围，无论从影响力度还是影响广度来说都已远远超越其本身，并对整个电信网和信息业产生深远的影响。它的演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息业的未来大格局，也将对社会经济发展产生巨大影响。 1.纳米技术与光纤通信 纳米是长度单位，为10-9米，纳米技术是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。建立在微米/纳米技术基础上的微电子机械系统（MEMS）技术目前正在得到普遍重视。在无线终端领域，对微型化、高性能和低成本的追求使大家普遍期待能将各种功能单元集成在一个单一芯片上，即实现SOC(Sy stem On a Chip)，而通信工程中大量射频技术的采用使诸如谐振器，滤波器、耦合器等片外分离单元大量存在，MEMS技术不仅可以克服这些障碍，而且表现出比传统的通信元件具有更优越的内在性能。德国科学家首次在纳米尺度上实现光能转换，这为设计微器件找到了一种潜在的能源，对实现光交换具有重 要意义。 可调光学元件的一个主要技术趋势是应用MEMS技术。MEMS技术可使开发就地配置的光器件成为可能，用于光网络的MEMS动态元件包括可调的激光器和滤波器、动态增益均衡器、可变光衰减器以及光交叉连接器等。此外，MEMS技术已经在光交换应用中进入现场试验阶段，基于MEMS的光交换机已经能够传递实际的业务数据流，全光MEMS光交换机也正在步入商用阶段，继朗讯科技公司的“Lamda-Router”光MEMS交换机之后，美国Calient Networks公司的光交叉连接装置也采用了光MEMS交换机。 2.光交换是实现高速全光网的关键 光交换是指光纤传送的光信号直接进行交换。长期以来，实现高速全光网一直受交换问题的困扰。因为传统的交换技术需要将数据转换成电信号才能进行交换，然后再转换成光信号进行传输，这些光电转换设备体积过于庞大，并且价格昂贵。而光交换完全克服了这些问题。因此，光交换技术必然是未来通信网交换 技术的发展方向。 未来通信网络将是全光网络平台，网络的优化、路由、保护和自愈功能在未来光通信领域越来越重要。光交换技术能够保证网络的可靠性，并能提供灵活的信号路由平台，光交换技术还可以克服纯电子交换形成的容量瓶颈，省去光电转换的笨重庞大的设备，进而大大节省建网和网络升级的成本。若采用全光网技术，将使网络的运行费用节省70%，设备费用节省90%。所以说光交换技术代表着人们对光通信技术发展的 一种希望。 目前，全世界各国都正在积极研究开发全光网络产品，其中关键产品便是光变换技术的产品。目前市场上的光交换机大多数是光电和光机械的，随着光交换技术的发展和成熟，基于热学、液晶、声学、微机电技术的光交换机将会研究和开发出来，其中以将纳米技术为基础的微电子机械系统MEMS应用于光交换产品 的开发更会加速光交换技术的发展。 3.无源光网络（PON）技术 无源光网络是一种很有吸引力的纯介质网络，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是电信维护部门长期以来期待的技术。无源光网络作为一种新兴的覆盖“最后一公里”的宽带接入光纤技术，其在光分支点不需要节点设备，只需安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速 度快、综合建网成本低等优点。光纤通信的发展趋势
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