光通信的发展与展望
摘要
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,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。目前,光纤通信技术已有了长足的发展,新技术也不断涌现,进而大幅度提高了通信能力,并不断扩大了光纤通信的应用范围。
关键词：光纤通信技术的发展特点前景
Abstract
Optical fiber communication technology talent showing itself from the optical communication, has become one of the main pillars of modern communication in the modern telecommunications network, play a decisive role in the. Optical fiber communication, as an emerging technology, rapid development in recent years, applications broad range of communications in history, but also the important symbol of revolution of world new technology and the future information society information main transfer tool. Optical fiber for optical fiber abbreviation. Optical fiber communication is to light as the carrier of information, with the optical fiber as transmission medium is a means of communication. In principle, constitute the basic elements of optical fiber communication optical fiber, a light source and a light detector.Optical fiber in addition to the manufacturing process, material composition and optical properties for classification, in the application of the optical fiber, used to use for classification, can be divided into communication and optical fiber sensor with optical fiber. Transmission medium optical fiber is divided into general and special two, and functional devices for optical fiber refers to the amplification, shaping, frequency divider, frequency, modulation and optical oscillation features such as optical fiber, and often a function of the device appeared in the form of. At present, optical fiber communication technology has made great progress, new technology is ceaseless emerge in large numbers, then greatly improve communication ability, and expanding the scope of application of optical fiber communication.
Key word：The development of optical communication technology、Characteristic、Prospect
目录
第一章光纤通信的历史 ............................................................... - 1 -第二章光纤通信的特点 ............................................................... - 1 -
2.1 频带极宽,通信容量大 ................................................. - 2 -
2.2损耗低,中继距离长 ........................................................ - 2 -
2.3抗电磁干扰能力强 ......................................................... - 2 -
2.4无串音干扰,保密性好 .................................................... - 3 -第三章光纤光缆技术的进展 ....................................................... - 3 -
3.1有源光纤 ......................................................................... - 4 -
3.2色散补偿光纤(Dispersion Compesation Fiber，DCF) .. - 5 -
3.3光纤光栅(Fiber Grating) ................................................. - 6 -
3.4多芯单模光纤(Multi-Coremono-Mode Fiber，MCF) ... - 7 -第四章光有源器件的进展 ........................................................... - 7 -
4.1集成器件 ......................................................................... - 7 -
4.2垂直腔面发射激光器(VCSEL) ...................................... - 8 -
4.3窄带响应可调谐集成光子探测器 ................................. - 8 -
4.4基于硅基的异质材料的多量子阱器件与集成(SiGe/Si MQW) ............................................................................................ - 8 -第五章光无源器件的进展 ........................................................... - 9 -第六章光通信中的两大技术 ..................................................... - 10 -
6.1光复用技术 ................................................................... - 10 -
6.2光放大技术 ................................................................... - 10 -第七章光纤通信技术的发展方向 ............................................. - 11 -
7.1超大容量、超速、超长距离的传输与交换技术 ....... - 11 -
7.2光孤子通信 ................................................................... - 12 -
7.3全光网络技术 ............................................................... - 13 -第八章结语.................................................................................. - 13 -附录...................................................................................... - 14 -参考文献 ............................................................................. - 14 -
第一章光纤通信的历史
光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。1966年,美籍华人高锟(C.K.K . Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表论文,预见了低损耗的光纤能够用于通信,敲开了光纤通信的大门,引起了人们的重视。1970年,美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB/km的光纤,光纤通信时代由此开始。1977年美国在芝加哥相距7000米的两电话局之间,首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。8.5微米波段的多模光波为第一代光纤通信系统。1981年又实现了两电话局间使用1.3微米多模光纤的通信系统,为第二代光纤通信系统。1984年实现了 1.3微米单模光纤的通信系统,即第三代光纤通信系统。80年代中后期又实现了1.55微米单模光纤通信系统,即第四代光纤通信系统。用光波分复用提高速率,用光波放大增长传输距离的系统,为第五代光纤通信系统。
第二章光纤通信的特点
频带极宽,通信容量大、损耗低,中继距离长、抗电磁干扰能力强、无串音干扰,保密性好、光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设;光纤的原材料资源丰富,成本低;温度稳定性好、寿命长。由于光纤通信具有以上的独特优点,其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。
2.1 频带极宽,通信容量大
光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量,特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前,单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到10Gbps。
2.2损耗低,中继距离长
目前,商品石英光纤损耗可低于0～20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低;若将来采用非石英系统极低损耗光纤,其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路,由于中继站数目的减少,系统成本和复杂性可大大降低。
2.3抗电磁干扰能力强
光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料,不易被腐蚀,而且绝缘
性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力,它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,还可用它与高压输电线平行架设或与电力导
体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应,光纤传输系还特别适合于军事应用。
2.4无串音干扰,保密性好
在电波传输的过程中,电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰,而容易被窃听,保密性差。光波在光纤中传输,因为光信号被完善地限制在光波导结构中,而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收,即使在转弯处,漏出的光波也十分微弱,即使光缆内光纤总数很多,相邻信道也不会出现串音干扰,同时在光缆外面,也无法窃听到光纤中传输的信息。
第三章光纤光缆技术的进展光纤技术的进步可以从两个方面来说明: 一是通信系统所用的光纤; 二是特种光纤。早期光纤的传输窗口只有3个，即850nm(第一窗口)、1310nm(第二窗口)以及1550nm(第三窗口)。近几年相继开发出第四窗口(L波段)、第五窗口(全波光纤)以及S波段窗口。其
中特别重要的是无水峰的全波窗口。这些窗口开发成功的巨大意义就在于从1280nm到1625nm的广阔的光频范围内，都能实现低损耗、低色散传输，使传输容量几百倍、几千倍甚至上万倍的增长。这一技术成果将带来巨大的经济效益。另一方面是特种光纤的开发及其产业化，这是一个相当活跃的领域。
3.1有源光纤
这类光纤主要是指掺有稀土离子的光纤。如掺铒(Er3+)、掺钕(Nb3+)、掺镨(Pr3+)、掺镱(Yb3+)、掺铥(Tm3+)等，以此构成激光活性物质。这是制造光纤光放大器的核心物质。不同掺杂的光纤放大器应用于不同的工作波段，如掺饵光纤放大器(EDFA)应用于1550nm 附近(C、L波段); 掺镨光纤放大器(PDFA)主要应用于1310nm波段; 掺铥光纤放大器(TDFA)主要应用于S波段等。这些掺杂光纤放大器与喇曼(Raman)光纤放大器一起给光纤通信技术带来了革命性的变化。它的显著作用是: 直接放大光信号，延长传输距离; 在光纤通信网和有线电视网(CATV网)中作分配损耗补偿; 此外，在波分复用(WDM)系统中及光孤子通信系统中是不可缺少的关键元器件。正因
为有了光纤放大器，才能实现无中继器的百万公里的光孤子传输。也正是有了光纤放大器，不仅能使WDM传输的距离大幅度延长，而且也使得传输的性能最佳化。
3.2色散补偿光纤(Dispersion Compesation Fiber，DCF)
常规G.652光纤在1550nm波长附近的色散为17ps/nm*km。当速率超过 2.5Gb/s时，随着传输距离的增加，会导致误码。若在CATV
系统中使用，会使信号失真。其主要原因是正色散值的积累引起色散加剧，从而使传输特性变坏。为了克服这一问题，必须采用色散值为负的光纤，即将反色散光纤串接入系统中以抵消正色散值，从而控
制整个系统的色散大小。这里的反色散光纤就是所谓的色散补偿光纤。在1550nm处，反色散光纤的色散值通常在-50~200ps/nm*km。为了得到如此高的负色散值，必须将其芯径做得很小，相对折射率差做得很大，而这种作法往往又会导致光纤的衰耗增加(0.5~1dB/km)。色散补偿光纤是利用基模波导色散来获得高的负色散值，通常将其色散与衰减之比称作质量因数，质量因数当然越大越好。为了能在整个波段均匀补偿常规单模光纤的色散，最近又开发出一种既补偿色散又能补偿
色散斜率的"双补偿"光纤(DDCF)。该光纤的特点是色散斜率之比(RDE)与常规光纤相同，但符号相反，所以更适合在整个波形内的均衡补偿。
3.3光纤光栅(Fiber Grating)
光纤光栅是利用光纤材料的光敏性在紫外光的照射(通常称为紫外光"写入")下，于光纤芯部产生周期性的折射率变化(即光栅)而制成的。使用的是掺锗光纤，在相位掩膜板的掩蔽下，用紫外光照射(在载氢气氛中)，使纤芯的折射率产生周期性的变化，然后经退火处理后可长期保存。其制作原理如图2所示。图2中的相位掩膜板实际上为一块特殊设计的光栅，其正负一级衍射光相交形成干涉条纹，这样就在纤芯逐渐产生成光栅。光栅周期A是模板周期的二分之一。众所周知，光栅本身是一种选频器件，利用光纤光栅可以制作成许多重要的光无源器件及光有源器件。例如: 色散补偿器、增益均衡器、光分插复用器、光滤波器、光波复用器、光模或转换器、光脉冲压缩器、光纤传感器以及光纤激光器等。
3.4多芯单模光纤(Multi-Coremono-Mode Fiber，MCF)
多芯光纤是一个共用外包层、内含有多根纤芯、而每根纤芯又有自己的内包层的单模光纤。这种光纤的明显优势是成本较低。4芯的这种光纤的生产成本较普通的光纤约低50%。此外，这种光纤可以提高成缆的集成密度，同时也可降低施工成本。以上是光纤技术在近几年里所取得的主要成就。至于光缆方面的成就，我们认为主要表现在带状光缆的开发成功及批量化生产方面。这种光缆是光纤接入网及局域网中必备的一种光缆。目前光缆的含纤数量达千根以上，有力地保证了接入网的建设。
第四章光有源器件的进展光有源器件的研究与开发本来是一个最为活跃的领域，但由于前几年已取得辉煌的成果，所以当今的活动空间已大大缩小。超晶格结构材料与量子阱器件，目前已完全成熟，而且可以大批量生产，已完全商品化，如多量子阱激光器(MQW-LD，MQW-DFBLD)。
4.1集成器件
这里主要指光电集成(OEIC)已开始商品化，如分布反馈激光器
(DFB-LD)与电吸收调制器(EAMD)的集成，即DFB-EA，已开始商
品化; 其它发射器件的集成，如DFB-LD、MQW-LD分别与MESFET 或HBT或HEMT的集成; 接收器件的集成主要是PIN、金属?半导体?
金属探测器分别与MESFET或HBT或HEMT的前置放大电路的集成。虽然这些集成都已获得成功，但还没有商品化。
4.2垂直腔面发射激光器(VCSEL)
由于便于集成和高密度应用，垂直腔面发射激光器受到广泛重视。这种结构的器件已在短波长(ALGaAs/GaAs)方面取得巨大的成功，
并开始商品化; 在长波长(InGaAsF/InP)方面的研制工作早已开始进行，目前也有少量商品。可以断言，垂直腔面发射激光器将在接入网、局域网中发挥重大作用。
4.3窄带响应可调谐集成光子探测器
由于DWDM光网络系统信道间隔越来越小，甚至到0.1nm。为此，探测器的响应谱半宽也应基本上达到这个要求。恰好窄带探测器有陡锐的响应谱特性，能够满足这一要求。集F-P腔滤波器和光吸收有源层于一体的共振腔增强(RCE)型探测器能提供一个重要的全面解决方案。
4.4基于硅基的异质材料的多量子阱器件与集成
(SiGe/Si MQW)
这方面的研究是一大热点。众所周知，硅(Si)、锗(Ge)是简接带
源材料，发光效率很低，不适合作光电子器件，但是Si材料的半导体工艺非常成熟。于是人们设想，利用能带剪裁工程使物质改性，以达到在硅基基础上制作光电子器件及其集成(主要是实现光电集成，即OEIC)的目的，这方面已取得巨大成就。在理论上有众多的创新，在技术上有重大的突破，器件水平日趋完善。
第五章光无源器件的进展
光无源器件与光有源器件同样是不可缺少的。由于光纤接入网及全光网络的发展，导致光无源器件的发展空前地热门。常规的常用器件已达到一定的产业规模，品种和性能也得到了极大的扩展和改善。所谓光无源器件就是指光能量消耗型器件、其种类繁多、功能各异，在光通信系统及光网络中主要的作用是: 连接光波导或光路; 控制
光的传播方向; 控制光功率的分配; 控制光波导之间、器件之间和光波导与器件之间的光耦合; 合波与分波; 光信道的上下与交叉连接等。早期的几种光无源器件已商品化。其中光纤活动连接器无论在品种和产量方面都已有相当大的规模，不仅满足国内需要，而且有少量出口。光分路器(功分器)、光衰减器和光隔离器已有小批量生产。随着光纤通信技术的发展，相继又出现了许多光无源器件，如环行器、色散补偿器、增益平衡器、光的上下复用器、光交叉连接器、阵列波导光栅CAWG等等。这些都还处于研发阶段或试生产阶段，有的也能提供少量商品。按光纤通信技术发展的一般规律来看，当光纤接入网大规模兴建时，光无源器件的需求量远远大于对光有源器件的需求。这主要是由于接入网的特点所决定的。接入网的市场约为整个通信市
场的三分之一。因而，此类器件在未来有较好的发展
第六章光通信中的两大技术
6.1光复用技术
光复用技术种类很多，其中最为重要的是波分复用(WDM)技术和光时分复用(OTDM)技术。光复用技术是当今光纤通信技术中最为活跃的一个领域，它的技术进步极大地推动光纤通信事业的发展，给传输技术带来了革命性的变革。波分复用当前的商业水平是273个或更多的波长，研究水平是1022个波长(能传输368亿路电话)，近期的潜在水平为几千个波长，理论极限约为15000个波长(包括光的偏振模色散复用，OPDM)。据1999年5月多伦多的Light Management Group Inc of Toronto演示报导，在一根光纤中传送了65536个光波，把PC数字信号传送到200m的广告板上，并采用声光控制技术，这说明了密集波分复用技术的潜在能力是巨大的。 OTDM是指在一个光频率上，在不同的时刻传送不同的信道信息。这种复用的传输速度已达到320Gb/s的水平。若将DWDM与OTDM相结合，则会使复用的容量增加得更大，如虎添翼。
6.2光放大技术
光放大器的开发成功及其产业化是光纤通信技术中的一个非常
重要的成果，它大大地促进了光复用技术、光孤子通信以及全光网络的发展。顾名思义，光放大器就是放大光信号。在此之前，传送信号
的放大都是要实现光电变换及电光变换，即O/E/O变换。有了光放大器后就可直接实现光信号放大。光放大器主要有3种: 光纤放大器、拉曼放大器以及半导体光放大器。光纤放大器就是在光纤中掺杂稀土离子(如铒、镨、铥等)作为激光活性物质。每一种掺杂剂的增益带宽是不同的(如图4所示)。掺铒光纤放大器的增益带较宽，覆盖S、C、L 频带; 掺铥光纤放大器的增益带是S波段; 掺镨光纤放大器的增益带在1310nm附近。而喇曼光放大器则是利用喇曼散射效应制作成的光放大器，即大功率的激光注入光纤后，会发生非线性效应?喇曼散射。在不断发生散射的过程中，把能量转交给信号光，从而使信号光得到放大。由此不难理解，喇曼放大是一个分布式的放大过程，即沿整个线路逐渐放大的。其工作带宽可以说是很宽的，几乎不受限制。这种光放大器已开始商品化了，不过相当昂贵。半导体光放大器(S0A)一般是指行波光放大器，工作原理与半导体激光器相类似。其工作带宽是很宽的。但增益幅度稍小一些，制造难度较大。这种光放大器虽然已实用了，但产量很小。
第七章光纤通信技术的发展方向
7.1超大容量、超速、超长距离的传输与交换技术
在未来跨海光传输系统中有广阔的应用前景。近年来波分复用系统发展迅猛,目前1.6Tbit/的WDM系统已经大量商用,同时全光传输距离也在大幅扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用(OTDM)技术,与WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输
容量不同,OTDM技术是通过提高单信道速率来提高传输容量,其实现的单信道最高速率达640Gbit/s。
仅靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量毕竟有限,可以把多个OTDM信号进行波分复用,从而大幅提高传输容量。偏振复用(PDM)技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由于归零(RZ)编码信号在超高速通信系统中占空较小,降低了对色散管理分布的要求,且RZ编码方式对光纤的非线性和偏振模色散(PMD)的适应能力较强,因此现在的超大容量WDM/ OTDM通信系统基本上都采用RZ编码传输方式。WDM/ OTDM 混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在OTDM和WDM通信系统的关键技术中。
7.2光孤子通信
光孤子是一种特殊的ps数量级的超短光脉冲,由于它在光纤的反常色散区,群速度色散和非线性效应相互平衡,因而经过光纤长距离传输后,波形和速度都保持不变。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信,在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。
光孤子技术未来的前景是:在传输速度方面采用超长距离的高速通信,时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10-20 Gbit/s提高到100 Gbit/s以上;光学滤波使传输距离提高到100000km以上;在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。当然实际的光孤子通信仍然存在许多技术难题,但目前已取得的突破性进展使人们相信,光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中,尤其在海底光通信系统中,有着光明的发展前景。
7.3全光网络技术
全光网络。未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段,也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化,但在网络结点处仍采用电器件,限制了目前通信网干线总容量的进一步提高,因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。
目前,全光网络的发展仍处于初期阶段,但它已显示出了良好的发展前景。从发展趋势上看,形成一个真正的、以 WDM技术与光交换技术为主的光网络层,建立纯粹的全光网络,消除电光瓶颈已成为未来光通信发展的必然趋势,更是未来信息网络的核心,也是通信技术发展的最高级别,更是理想级别。
第八章结语
光通信技术作为信息技术的重要支撑平台,在未来信息社会中将起到重要作用,虽然经历了全球光通信的“黎明前的黑暗”,但今后光通信市场仍将呈现上升趋势。从现代通信的发展趋势来看,光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来到来。
附录
参考文献
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[2]毛谦.我国光纤通信技术发展的现状和前景[J].电信科学,2006.
[3]王磊,裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J]. 中国科技信息,2006,(4):59-60.
光通信中的重要技术及发展趋势 [摘要] 随着信息化社会的到来,通信技术也得到了日新月异的发展。在过去的几年中,人们对传输速率的要求越来越高,使用高速率数据传输的用户数量每年都在递增,而光通信技术在过去几年中也有了长足的发展,光纤通信凭借其传输高速率的数据,成为广域通信网的骨干网络,如今在广域通信网中绝大部分是通过光纤传输的。本文主要讨论在光通信中的主要技术以及未来光通信的几个发展趋势。 [关键词] 光通信光接入光交换全光网无线光通信 随着用户对接入带宽要求的日益增加以及三网融合后对数字高清信号的传送,对运营商接入侧及骨干核心传输有了更高的要求,而光通信在其中起了举足轻重的作用,光通信技术的发展决定了电信业的未来方向,近几年,不论在接入层以及核心层,光通信技术都有了长足的发展。 1.在接入层: 1.1无源光网络(PON) 无源光网络主要用于解决宽带最终用户接入终端局的问题,由于这种接入技术使得接入网的局端(OLT)与用户(ONU)之间只需光纤、光分路器等光无源器件,不需租用机房和配备电源,因此被称为无源光网络。无源光网络以其容量大、传输距离长、较低成本、全业务支持等优势成为热门技术。目前已经逐步商用化的无源光网络主要有TDM-PON(APON、EPON、GPON)和WDM-PON。 无论是核心网、传输网还是接入网,其发展的首要因素就是业务,是终端用户的需求。从业务发展现状来看,高带宽的消耗业务逐步涌现,带宽提速成为迫切需求,而PON以其容量大、传输距离长、较低成本、全业务支持等优势成为宽带接入的热点,它在提供业务组合的同时,实现了高可靠性和高性能,已经成为了下一代光接入网的发展方向。 1.2无线光通信技术 从光纤骨干网到用户之间的”最后一英里”,如果铺设光缆,不仅花费大而且耗时;许多无线通信技术可以解决”最后一英里”的问题,但是这些技术需要向无线电管理委员会申请频率执照,不仅要使用户支付大量的频率占用费,而且申请也要花费数月的时间。无线光通信因为无需频率申请,机型小方便架设,能够简单的解决最后一英里的问题,为宽带接入的快速部署提供一种灵活的解决方案。 无线光通信系统是以大气作为传输媒质来进行光信号的传送的。只要在收发两个端机之间存在无遮挡的视距路径和足够的光发射功率,就可以进行通信。一个无线光通信系统包括三个基本部分:发射机、信道和接收机。在点对点传输的
论述光纤通信的基本原理、系统构成与技术发展。 随着国际互联网业务和通信业的飞速发展，信息化给世界生产力和人类社会的发展带来了极大的推动。光纤通信作为信息化的主要技术支柱之一，必将成为21世纪最重要的战略性产业。光纤通信技术和计算机技术是信息化的两大核心支柱，计算机负责把信息数字化，输入网络中去；光纤则是担负着信息传输的重任。当代社会和经济发展中，信息容量日益剧增，为提高信息的传输速度和容量，光纤通信被广泛的应用于信息化的发展，成为继微电子技术之后信息领域中的重要技术。 光纤通信的基本原理 光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。光纤传输基于可用光在两种介质界面发生全反射的原理。光纤是由单根玻璃光纤、紧靠纤心的包层、一次涂履层以及套塑保护层组成。纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成，内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高，因此当光从折射率高的一侧射入折射率低的一侧时，只要入射角度大于一个临界值，就会发生反射现象，能量将不受损失。这时包在外围的覆盖层就象不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。 由发光二极管LED 或注入型激光二极管ILD 发出光信号沿光纤传播，在另一端则有PIN 或APD 光电二极管作为检波器接收信号。为确保信号的有效传输，在光发送端之前需增加光放大器，以提高入纤的光功率，在接收端的光电检测器之后将微信号进行放大，以提高接收能力。 光纤通信系统构成 (1)光发射机 光发射机的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。光发射机的性能主要取决于光源的特性，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。目前广泛使用的光源有半导体发光二极管(LED)、半导体激光二极管(LD)和动态单纵模分布
无线光通信的原理和核心部件的一些思考 摘要：现阶段，随着科技水平的不断提升，在很大程度上促进着我国通信行业 的发展。通信技术作为通信行业的重要支撑力量，在很大程度上决定着传输效率。以往传统的无线电以及光纤通信技术，虽然不会受到地形方面的影响，信道容量 非常大，但是传输效率却非常慢。在这种情况下，我们积极的应用无线光通信技术，不仅不会受到地形因素的影响，而且还有着较强的保密性以及较快的传输效率。基于此，本文深入浅出地阐述了无线光通信原理；其次分析了无线光通信核 心部件；最后探讨了无线光通信优缺点。 关键词：无线光通信；优缺点；研究分析 一、无线光通信原理概述 无线光通信技术的的工作原理，主要包含着以下三个方面的内容：首先，需 要发射出数据信号，然后借助光信号进行传输，最终接收完成信息传输任务。无 线光通信系统应用的是光电转换技术，在调制完成电信号对光发射机的光源之后，借助具备天线功能的光学望远镜来传输光信号，在望远镜接受到信号后，将信号 全部集中在光电检测器，其次信号到达接收机后，完成光信号转换成电信号，然 后经过调制调解器，完成信息读取工作，最终接入无线光信号。但是，在这一过 程当中需要我们指出的是，光波信号的不同，其透过率也是存在着一定的差异的。在这种情况下，我们要想更加有效的提升透过率以及系统功率，我们就必须要选 择更高性能的波段窗口，来确保光信号的稳定传输。 二、无线光通信核心部件分析 （一）无线光通信发射机 无线光信号主要是借助发射机所产生的，通过将不同类型的电信号，在经过 调制解调器的转换之后，成为光信号。无线光通信并不是借助光缆进行传输的， 因此光信号主要是椭圆光斑，是由激光管芯激发进而产生的。在这一过程当中， 光学行为耦合替代了以往的同轴耦合，传输距离越远的话，那么耦合准值也就越高。我们在设定耦合准值的过程当中，需要充分结合光学耦合效率来进行，避免 影响到信号的接收。此外，我们在借助发射机发射光信号的过程当中，应积极的 做好人眼防护措施，避免造成危害。 （二）无线光通信光学天线 无线光信号并不会受到光纤输送路径方面的影响，因而在实际的发射过程当中，往往会存在一定的发散角，导致信号出现泄露的现象。在这种情况下，我们 要想最大限度的确保最终的接受准确度，我们就应在接收端设置一套光学天线系统，充分借助其凸、凹透镜的聚焦原理，更好的聚集光信号，降低信号的泄露。 光学天线的增益效果和天线的孔径存在密切的关联，如果孔径过大或者过小的话，都会在一定程度上影响着最终的接收效益。在这种情况下，我们在选取天线孔径 的时候，就需要充分的结合我们的实际工作状况来进行。除此之外，我们还要严 格的设定聚光斑点尺寸的精确度，切实提高光信号的接收效率。 （三）无线光通信接收机 光信号在传播的整个过程当中，所存在的反射以及折射的现象，会产生码间 串扰现象。不仅如此，光信号如果受到空气散射的话，也会消耗信号。在这种情 况下，我们在选择接收机的时候，就必须要选择一些有着信号接收灵敏度较强、
光通信的历史、现状、发展趋势 06007235 方云龙光通信的历史： 原始形式的光通信是通过中国古代的“烽火台”报警，欧洲人用旗语传送信息。1880年，美国人贝尔(Bell)发明了用光波作载波传送话音的“光电话”。贝尔光电话是现代光通信的雏型。 1960年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激光器，给光通信带来了新的希望。激光器的发明和应用，使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。 1966年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤(Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信——光纤通信的基础。通过“原材料的提纯制造出适合于长距离通信使用的低损耗光纤”这一发展方向。 1970年，美国康宁(Corning)公司研制成功损耗20dB/km的石英光纤。把光纤通信的研究开发推向一个新阶段。 1973 年，美国贝尔(Bell)实验室的光纤损耗降低到2.5dB/km。1974 年降低到1.1dB/km。 1976 年，日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降低到0.47 dB/km(波长1.2μm)。在以后的10 年中，波长为1.55 μm的光纤损耗：1979 年是0.20 dB/km，1984年是0.157 dB/km，1986 年是0.154 dB/km，接近了光纤最低损耗的理论极限。 1970年，美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和前苏联先后，研制成功室温下连续振荡的镓铝砷(GaAlAs)双异质结半导体激光器(短波长)。虽然寿命只有几个小时，但它为半导体激光器的发展奠定了基础。1977 年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万小时。1979年美国电报电话(AT&T)公司和日本电报电话公司研制成功发射波长为1.55 μm的连续振荡半导体激光器。 1976 年，美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验。1980 年，美国标准化FT - 3光纤通信系统投入商业应用。 1976 年和1978 年，日本先后进行了速率为34 Mb/s的突变型多模光纤通信系统，以及速率为100 Mb/s的渐变型多模光纤通信系统的试验。1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。 随后，由美、日、英、法发起的第一条横跨大西洋TAT-8海底光缆通信系统于1988年建成。第一条横跨太平洋TPC-3/HAW-4 海底光缆通信系统于1989年建成。从此，海底光缆通信系统的建设得到了全面展开，促进了全球通信网的发展。 现状： 目前国内光纤光缆的生产能力过剩，供大于求。特种光纤如FTTH（光纤到户）用光纤仍需进口，但总量不大，国内生产光纤光缆价格与国际市场没有差别，成本无法再降，已经是零利润，在国际市场没有太强竞争力，出口量很小。二十年来的光技术的两个主要发展，WDM（Wavelength Division Multiplexing：波分复用）和PON（Passive Optical Network：无源光纤网络），这两个已经相对比较成熟。 今天，40Gbps的光通信系统得到广泛商用。作为新一代光网络的领军技术，40G商用大门的开启，满足日益增长的带宽需求同时，还为ROADM、先进光调制技术、超强EFC等新技术的应用赢得了市场发展空间，并为全光网的演进、升级创造了条件。不过，这只是40Gbps的一个开始，要承担起未来传输主力的重任，40G还需要很多路要走。现在对40Gbps，乃至更高速率的100Gbps而言，光学硬件的发展是关键，同时还必须与其他光通讯技术协同发展，包括复杂的调制技术、信号处理技术、并行接口、主动追踪和补偿技术，这些条件
《光通信原理与技术》课程教学大纲 课程中文名称：光通信原理与技术 课程英文名称：Optical Communication Technology 课程编号：ZF17402 课程性质：专业方向课 学时：（总学时54、理论课学时42、实验课学时12） 学分：3 适用对象：电子科学与技术专业本科学生 先修课程：电磁场与电磁波、通信原理等 课程简介：随着网络化时代的到来，人们对信息的需求与日俱增。现代光通信原理在现代信息科学技术中更是占有举足轻重的作用。通过本课程的学习，使学生掌握和了解光纤通信的原理，系统组成，关键技术及新技术，实际应用的光纤通信系统，以及当前光纤通信领域的最新动态，为今后从事与之相关的工作打下基础。 一、教学目标及任务 光通信原理与技术是电子科学与技术本科专业学生专业课程模块中的一门核心课程，通过本课程的学习，学生将掌握光纤通信的基本原理和光纤数字通信系统的组成，了解光纤通信的未来与发展，为进一步学习现代光纤通信技术打下基础。本课程对培养学生综合应用以前所掌握的光学和通信系统基本知识、模拟和数字通信基本知识等有良好的促进作用。 二、学时分配
三、教学内容及教学要求 第一章光纤通信概论（4学时） 教学要求： 1．了解光纤通信发展的历史； 2．理解光纤通信系统在当今通信领域的重要地位和作用及基本组成。 教学重点与难点： 1．光纤通信发展的历史； 2．光纤通信系统的基本组成。 教学内容： 第一节光纤通信发展史 1．什么是光纤通信； 2．光纤通信中光的作用及特性； 3．光纤通信的优势； 第二节光纤通信系统 1．光发射机； 2．光纤； 3．光接收机； 4．光放大器； 本章习题要点： 光纤通信系统就其基本组成而言有三部分：光发射机、光纤和光接收机，学生应掌握它们的概念和作用。作为光传输煤质的光纤，其衰减特性决定了它的工作波长以及光系统的作用距离，这种局限可由光放大器大大缓解。光纤的色散则限制了传输数据的速率。输入到光纤中光强的大小对光纤特性也有影响，这就是非线性效应。通信容量作为光纤通信系统的主要性能指标也应掌握。 第二章光纤（8学时） 教学要求： 1．了解光纤的种类及其不同的用途； 2．理解阶跃和梯度光纤的光线理论，了解用光线法分析多模光纤的传输原理； 3．理解单模光纤的波动理论。掌握用波动理论讨论单模光纤中的模式特性，光纤中模式的概念，光纤的单模条件； 4．掌握光纤的损耗及色散概念及特性； 5．了解光纤的带宽概念。 教学重点与难点： 1．数值孔径、传播时延、时延差的概念及影响因素；； 2．光纤单模传输条件；
光通信技术现状及其发展趋势探讨 前言：光通信是以光导纤维（即光纤）为传输媒质，以光波作为载波的一种通信方式。光通信涉及的技术领域包括光器件、光传输、光信号处理、光交换技术、光网络技术以及光网络的融合技术等等。光通信正朝着高速率、大容量。长距离、网络化、智能化的方向发展。本文主要对光通信技术现今的发展状况，以及在今后的发展趋势进行了简要的阐述。 一、目前光通信技术的发展现状 1.1密集播分复用技术 密集波分复用技术简称DWDM，是光纤数据的一种传输技术，该种技术是利用激光的波长，按照比特位并行传输或字符串行传输方式在光纤内传送数据。DWDM是光网络的重要组成部分，它可以让IP协议、ATM和同步光纤网络、同步数字序列协议下承载的电子邮件、视频、多媒体、数据和语音等数据都通过统一的光纤层传输。在被开发后，基于其能在很大的程度上提高了光纤系统对于信息数据的传输量，而被广泛关注与应用。 1.2光纤接入网技术
光纤接入网，指的是在接入网过程中，利用光纤为核心的传输媒质，以此来实现用户数据信息传递的形式。光纤接入网并不是传统意义方面光纤传输系统，实际上是针对接入网环境中，所设计的较为特殊的光纤传输网络。光纤接入网主要有以下几方面的特点，其一是网络覆盖范围一般较小，在实际应用过程中不需要中继器，基于众多用户的信息数据共享光纤，导致光功率及波长的配比，存在需要利用光纤放大器来进行功率补偿的状况。其二是满足各种宽带业务的传输，并且传输质量好、数据信息传递的可靠性较高。其三是光纤接入网所应用的范围较为广阔。其四是，该项技术投放使用的过程中投资成本大，在网络管理方面较为复杂，在远端供电方面较难。 1.3 EDFA技术 EDFA是掺铒光纤放大器的缩写，是对数据信号光放大的有源光器件。基于EDFA工作时的波长为1550nm，与光纤的较低损耗波段较为一致，并且该种技术研发至今比较成熟，在实际中得到广泛的应用。掺铒光纤就是EDFA的核心元件，掺铒光纤主要将石英光纤当做基质材料，在其纤芯当中融入了相应比例稀土原素铒离子。在一定的泵浦光注入到掺铒光纤中时，铒离子从低能级直接被激发到高能级，基于铒离子在高能级时寿命较短，这就使得较快以非辐射跃迁的状态，直接到较高能级上，与此同时在该能级以及低能级间迅速形成粒
《光纤通信原理与技术》课程教学大纲 英文名称：Fiber Communication Principle and its Application 学时：51 学分：3 开课学期：第7学期 一、课程性质与任务 通过讲授光纤通信技术的基础知识，使学生了解掌握光纤通信的基本特点，学习光纤通信系统的三个重要组成部分：光源（光发射机）、光纤（光缆）和光检测器（光接收机）。通过本课程的学习，学生将掌握光纤通信的基本原理、光纤通信系统的组成和系统设计的基本方法，了解光纤通信的未来与发展，为今后的工程应用和研究生阶段的学习打下基础。 二、课程教学的基本要求 要求通过课堂认真听讲和实验课，以及课下自学，基本掌握光纤通信的基础理论知识和应用概况，熟悉光纤通信在电信、通信中的应用，为今后的工作打下坚实的理论基础。 三、课程内容 第一章光通信发展史及其优点（1学时） 第二章光纤的传输特性（2学时） 第三章影响光纤传输特性的一些物理因素（5学时） 第四章光纤通信系统和网络中的光无源器件（9学时） 第五章光纤通信技术中的光有源器件（3学时） 第六章光纤通信技术中使用的光放大器（4学时） 第七章光纤传输系统（4学时） 第八章光纤网络介绍（6学时） 第九章光纤通信原理与技术实验（17课时） 四、教学重点、难点 本课程的教学重点是光电信息技术物理基础、电光信息转换、光电信息转换，光电信息技术应用，光电新产品开发举例。本课程的教学难点是光电信息技术物理基础。
五、教学时数分配 教学时数51学时，其中理论讲授34学时，实践教学17学时。（教学时数具体见附表1和实践教学具体安排见附表2） 六、教学方式 理论授课以多媒体和模型教学为主，必要时开展演示性实验。 七、本课程与其它课程的关系 1.本课程必要的先修课程 《光学》、《电动力学》、《量子力学》等课程 2.本课程的后续课程 《激光技术》和《光纤通信原理实验》以及就业实习。 八、考核方式 考核方式：考查 具体有三种。根据大多数学生学习情况和学生兴趣而定其中一种。第一种是采用期末考试与平时成绩相结合的方式进行综合评定。对于理论和常识部分采用闭卷考试，期末考试成绩占总成绩的55％，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15％；第二种是采用课程设计（含市场调查报告）和平时成绩相结合的方式，课程设计占总成绩的55%，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15%。第三种是采用课程论文（含市场调查报告）和平时成绩相结合的方式，课程论文占总成绩的55%，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15%。 九、教材及教学参考书 1.主教材 《光纤通信原理与技术》，吴德明编著，科学出版社，第二版，2010年9月 2.参考书 （1）《光纤通信原理与仿真》，郭建强、高晓蓉、王泽勇编著，西南交通大学出版社，第一版，2013年5月 （2）《光通信原理与技术》，朱勇、王江平、卢麟，科学出版社，第二版，2011年8月
光纤通信系统的发展趋势及现状分析 1、光纤通信技术概述及特点1.1光纤通信技术概述光纤通信系统整体由数量众多的光纤组成，其主要制作材料为玻璃，本身属电气绝缘体，无需考虑接地回路问题。自光纤通信技术研发开始，该技术凭借良好的性能而发展迅猛，尤其在现今信息大爆炸时代，光纤通信技术的应用对于通信行业的发展乃至整个社会的变革做出了巨大的贡献。1.2光纤通信的特征1.2.1通信宽频带，容量高在单一波段光纤通信系统中，光纤通常会受到终端设备的影响，无法将宽频带这一特点充分表现，而通过光纤通信传输技术，这一缺陷可以得到完美解决。光纤通信的宽频带、高容量特点对于信息的传输意义重大，能够满足未来宽带综合业务的发展需求。 1.2.2低损耗，中继距离长相较于其他传输介质而言，实用石英材质光纤损耗可在0.2dB/km 以下，远小于其他介质，即使将来应用非石英材质光纤，其损害值也在10-9dB/km左右。光纤低损耗的特点便决定了光纤通信可以实现长远的中继距离，实际建设过程中可以大幅度降低通信系统成本，有利于提升系统的稳定性和可靠性。 1.2.3强抗干扰性能制作光纤的材质具有绝缘性能，受到雷电、电离层等的干扰作用较弱，也可以一定程度上抵抗电气化设备和高压设备等工业电气造成的干扰，可用于与高压输电线进行平行架设、或者与电力导体复合组成复合型光缆进行通信传输。光纤这一良好的抗干扰性能决定了其可广泛应用于军事、电气等领域中。 1.2.4无串音干扰，保密性强传统通信传输过程中，载体承载信息极易被窃取泄露，所以传统通信传输的信息保密效果较差。而光纤通信传输过程中，不存在干扰现象，信息很难从光纤中泄露。光波在转弯处，由于弯曲半径过小，容易泄露，但其强度也十分微弱。对于该问题，可采用涂敷消光剂措施消除，这样既可实现信息的保密，也能够满足屏蔽串音干扰问题。 1.2.5线径细、重量小光纤内芯半径约0.1mm左右，为单管同轴电缆的1%。线径低这一特点使得整个传输系统占用空间小，具备节约地下管道资源、减少占地面积的优点。此外，光纤属玻璃材质，重量极轻，构成的光缆重量也较小，1m单管同轴电缆重量为11kg，而
2020年光通信产业发展及展望分析 2020.08
自二十世纪七十年代光纤诞生以来，光通信技术引领信息技术变革，光通信以光波作为信息传输的载体，以光纤作为信息传输媒介，具有高速率、大容量、长距离等技术优势，在移动通信、光纤宽带、数据中心、消费电子、汽车电子和工业制造等领域广泛应用。5G建设承载先行，光通信技术是网络连接的核心，5G将催生光通信新一轮发展机遇。 1．光通信技术推动网络变革以满足数据增长需求 1.1数据流量爆发式增长，光通信技术成为终极方案 移动互联网、云计算、5G推动全球数据量指数级增长，数据量的爆增对网络提了挑战。由于云计算、视频、社交、电商、搜索、支付业务的快速发展，全球应用数据量和对通信容量的需求急剧增长。据预测，到2025年全球数据总量将从2018年的33 ZB增长到175 ZB，复合年增长率为27%。随着全球5G网络的部署，从云端数据中心到边缘网络，再到用户侧的PC、智能手机和物联网终端，需求爆发推动数据流量的持续增长。在物联网和实时数据增长的推动下，边缘计算的数据量将快速增长，预计2025年平均每人每天进行5000次数据交互，是目前的7倍。数据流量和数据交互量的高速增长对网络基础设施提出了挑战。 互联网接入带宽速率与全球数据量保持同步增长，网络面临增长的压力。互联网带宽定律指出，互联网接入带宽速率年均增长50%。从1984年的IDSN线路接入速率300 bps，到2003年的T1线路1.5Mbps，2010年升级到31Mbps，2019年升级到325Mbps。从互联网带宽定律看，未来带宽速率的增长将对网络基础设施的升级提出了不小的挑战。 光进铜退已成为全球信息技术产业的发展趋势。铜线的传输性能无法满足数据流量日益增长的需求，光纤通信逐步替代铜线电路。铜线使用电子进行数据传输，而光纤使用光子。光比电速度快，光纤可以提供更高的带宽，光通信在传输速度、衰减、抗干扰、抗腐蚀、重量体积等性能指标更佳。光纤电缆传输数据的速度远远高于铜线，与铜线的40Gbps带宽相比，光纤带宽已超过60Tbps，相差千倍以上。在数据信号衰减方面，光纤可提供更好的信号耐久性，在超过100米的距离，光纤信号损失仅3%，而铜线信号损失高达94%。由于光纤由玻璃制成，因此光纤受腐蚀性化学物质的影响很小，也不受电磁干扰和功率波动的影响。光纤具有抗干扰、温度波动和防潮的特性，可提供更加可靠的
光纤通信技术应用及发展 何鑫 【摘要】光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式，是现代通信网的主要传输手段，本文主要根据光纤通信的的发展，阐述光纤通信的特点以及它的发展现状，同时预测光纤通信的大概发展趋势。 【关键词】光纤通信现状趋势 【Abstract 】Optical fiber communication is the use of light waves to transmit information in optical fiber communications, modern communication networks is the main means of transmission, the paper mainly based on the development of optical fiber communication, optical fiber communication features described and its development status, and predict the approximate optical fiber communication Trends. 【Key words】Optical Fiber Communication Status Trends 1.前言 光纤是通信网络的优良传输介质，光纤通信是以很高频率(1014Hz数量级)的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信，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。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论述。 2. 光纤通信技术的特点 1)频带极宽,通信容量大 光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量,特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前,单波长光纤通信系统的传输速率一般在 2.5Gbps到1OGbps。 2)损耗低,中继距离长 目前,商品石英光纤损耗可低于0～20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低;若将来采用非石英系统极低损耗光纤,其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路,由于中继站数目的减少,系统成本和复杂性可大大降低。 3)抗电磁干扰能力强 光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料,不易被腐蚀,而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力,它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应,光纤传输系还特别适合于军事应用。 4)无串音干扰,保密性好 在电波传输的过程中,电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰,而容易被窃听,保密性差。光波在光纤中传输,因为光信号被完善地限制在光波导结构中,而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收,即使在转弯处,漏出的光波也十分微弱,即使光缆内光纤总数很多,相邻信
光通信技术及产业领域现状与发展趋势 （一）全球光通信技术及产业领域现状 全球光通信技术与应用表现出以下部分发展特征： FTTH部署全球推进。在FTTH技术中，APON/BPON、EPON/GEPON是两种主要的方式。而且都已经在世界范围内大规模部署，北美、欧洲、亚太已开始大规模商用。在亚太地区，PON技术也得到了广泛的应用。在这个地区，采用的更多的是EPON技术，这种技术成本相对低廉，在日本，韩国等地区这项技术得到了快速的应用。GPON的部署多在北美地区。欧洲也在大规模部署FTTH工程。 大容量光传输技术成为近年市场发展的一个方向。全球一些运营商开始采用单波道40 Gbit/s DWDM设备提高骨干网的容量，40 Gbit/s系统成为新的亮点。由于40 Gbit/s技术的不断成熟(如光调制技术以及色散补偿技术)以及设备价格的逐步降低，未来几年40 Gbit/s的市场将逐步增长，预计2010年前后全球将开始进行40 Gbit/s设备的大规模部署。 ASON技术逐渐进入规模商用。ASON设备已经成熟，在全球已进入规模商用阶段，国外运营商采用ASON技术早于国内运营商，网络建设规模也更大。 对于光通信技术和产业未来发展业界有如下的预测： ●光通信行业将更加集中，但供应链链仍然需要完善 网络设备商将更加趋于集中，设备制造商将控制其外包光元件供应商的数量，完善其供应链，规模较小的光元器件供应商将面临较大的挑战； ●感知型光网络将出现 目前行业里最热门的三大关键词——任何波长(colorless)、任何方向(directionless)和任何竞争(contentionless)——都是感知型网络的重要组成部分，它们所具备的特征赋予了任意类型的网络波长在任何方向都能达到任意目的地的能力。 目前，业界正在研发复杂的光学转换器件，来构建网络和节点架构，进而实现自动端到端波长、转发器和路由的灵活转换。这些新组件和体系架构将建立在波长选择开关(WSS)的基础上并完善WSS，成为灵活光网络的核心结构单元。 ●传输更为快速和灵活 随着价格的降低和带宽的突升，2011年40G网络将占主导地位。40G相干调制方案将增加网络连接的长度，并将为规模部署100G相干调制方案提供宝贵的参考经验。 100G市场将紧随40G网络市场，因为主要的网络设备制造商在展示其内部解决方案、开始部署第一批网络的同时，还试图将第二代设计外包给光元件供应商。事实上，许多业内人士都相信，100G网络将在2011年呈现出非常强劲的发展态势，占据高速网络市场的大部分份额，明显遏制40G市场的增长。 ●未来光技术将从电信拓展到手势识别和清洁能源领域 手势识别，一种能够让人们通过手势或身体运动来控制电子设备的技术，就是光技术进入新市场的一个范例，此外，将光技术应用于新市场的另一成功范例当属清洁能源市场。去年，捷迪讯宣布推出聚光光伏(CPV)电池，一种能够将太阳光有效地聚集到太阳能电池板来生产清洁能源的技术。在未来的几年内，更多的太阳能系统集成商将部署CPV技术，因为以捷迪讯为代表的众多公司将会大批量生产聚光光伏电池，这将有助于降低成本，也是该技术得到广泛应用的关键所在。
无线光通信的原理和核心部件的一些思考 发表时间：2018-12-17T14:31:34.300Z 来源：《防护工程》2018年第27期作者：吴峥[导读] 需要发射出数据信号，然后借助光信号进行传输，最终接收完成信息传输任务。 联通（广东）产业互联网有限公司摘要：现阶段，随着科技水平的不断提升，在很大程度上促进着我国通信行业的发展。通信技术作为通信行业的重要支撑力量，在很大程度上决定着传输效率。以往传统的无线电以及光纤通信技术，虽然不会受到地形方面的影响，信道容量非常大，但是传输效率却非常慢。在这种情况下，我们积极的应用无线光通信技术，不仅不会受到地形因素的影响，而且还有着较强的保密性以及较快的传输效率。基 于此，本文深入浅出地阐述了无线光通信原理；其次分析了无线光通信核心部件；最后探讨了无线光通信优缺点。关键词：无线光通信；优缺点；研究分析 一、无线光通信原理概述无线光通信技术的的工作原理，主要包含着以下三个方面的内容：首先，需要发射出数据信号，然后借助光信号进行传输，最终接收完成信息传输任务。无线光通信系统应用的是光电转换技术，在调制完成电信号对光发射机的光源之后，借助具备天线功能的光学望远镜来传输光信号，在望远镜接受到信号后，将信号全部集中在光电检测器，其次信号到达接收机后，完成光信号转换成电信号，然后经过调制调解器，完成信息读取工作，最终接入无线光信号。但是，在这一过程当中需要我们指出的是，光波信号的不同，其透过率也是存在着一定的差异的。在这种情况下，我们要想更加有效的提升透过率以及系统功率，我们就必须要选择更高性能的波段窗口，来确保光信号的稳定传输。 二、无线光通信核心部件分析（一）无线光通信发射机无线光信号主要是借助发射机所产生的，通过将不同类型的电信号，在经过调制解调器的转换之后，成为光信号。无线光通信并不是借助光缆进行传输的，因此光信号主要是椭圆光斑，是由激光管芯激发进而产生的。在这一过程当中，光学行为耦合替代了以往的同轴耦合，传输距离越远的话，那么耦合准值也就越高。我们在设定耦合准值的过程当中，需要充分结合光学耦合效率来进行，避免影响到信号的接收。此外，我们在借助发射机发射光信号的过程当中，应积极的做好人眼防护措施，避免造成危害。（二）无线光通信光学天线无线光信号并不会受到光纤输送路径方面的影响，因而在实际的发射过程当中，往往会存在一定的发散角，导致信号出现泄露的现象。在这种情况下，我们要想最大限度的确保最终的接受准确度，我们就应在接收端设置一套光学天线系统，充分借助其凸、凹透镜的聚焦原理，更好的聚集光信号，降低信号的泄露。光学天线的增益效果和天线的孔径存在密切的关联，如果孔径过大或者过小的话，都会在一定程度上影响着最终的接收效益。在这种情况下，我们在选取天线孔径的时候，就需要充分的结合我们的实际工作状况来进行。除此之外，我们还要严格的设定聚光斑点尺寸的精确度，切实提高光信号的接收效率。（三）无线光通信接收机光信号在传播的整个过程当中，所存在的反射以及折射的现象，会产生码间串扰现象。不仅如此，光信号如果受到空气散射的话，也会消耗信号。在这种情况下，我们在选择接收机的时候，就必须要选择一些有着信号接收灵敏度较强、滤波作用较强的接收机。除此之外，我们都知道无线光信号的传输环境是非常复杂的，因此也就会有非常多的因素影响到光信号，这也就需要无线光通信接收机具备更加广泛的接收范围。（四）无线光通信辅助系统无线光通信辅助系统可以说是一套完善的瞄准跟踪伺服系统，这一系统能够实现对光学天线的自动校准，以此来最大限度的确保光纤通信过程当中的可靠高效的传输链路连接。无线光辅助通信系统，在一定程度上增加了通信系统的经济成本以及设备空间，因此厂家往往会将光学天线和收发器两者进行有机的融合，进而制成一体化的机器。对于输送距离比较近的通信系统，我们可以采用高倍望远镜来取代无线光辅助系统，这能够有效的降低经济成本支出。 三、无线光通信优缺点探讨（一）无线光通信的优点无线光通信技术的最大优势，就是其传输效率非常快，并且有着丰富的频谱资源。无线光通信主要是采用无线激光，然后结合波分复用技术，能够有效的将信号传输效率提升到10Gbit/s，这和以往传统的宽带传输速率相比较而言，得到了极大的提升。丰富的频谱资源，这充分的体现在并不需要申请频率许可证的红外光传输上，这一传输技术并不会受到相关技术协议的影响，并且其抗干扰能力也非常强，这也就赋予了无线光通信更大的优势。在经济成本方面，无线光通信和传统的通信技术相比较而言，也得到了一定的降低，并且其适用范围更加的广泛，不会受到地形方面的影响。（二）无线光通信的劣势在这里需要我们注意的是，无线光通信技术也是存在着一定的劣势的，其传输质量，经常受大气环境因素影响，因此在应用场合方面，也就受到了一定的限制。气象因素也会在很大程度上影响到无线光传输的性能，举个例子来说，如果出现大雾天气的话，就会导致光信号出现发散的现象；在面对雨天天气的时候，就会在一定程度上增加光信号的衰减损耗。在这种情况下，我们在使用无线光通信技术的过程当中，就应积极的结合微波通信，然后将其作为备份节点，以此来提高光通信性能。与此同时，由于无线光通信频谱并不具备频率许可证书，因此在实际的应用过程当中，也就存在着一系列的安全问题。例如：激光射频系统，如果在使用的过程当中存在不规范的现象的话，那么我们在远视的过程当中，极有可能会受到一定的伤害。在这种情况下，我们就应加快构建更加完善的无线光通信安全使用标准，确保操作规范。结语
光纤通信系统的发展与现状 通信科学的发展历史悠久。近代通信技术分为电通信和光通信两类。电通信又分为有线通信和无线通信，是两种相当成熟的技术。通信技术发展过程中，围绕着增加信息传输的速率和距离，提高通信系统的有效性、可靠性和经济性方面进行了许多工作，取得了卓越的成就。光通信技术则是当代通信技术发展的最新成就，已成为现代通信系统的基石。 从广义的概念上说，凡是用光作为通信手段的都可称为光通信，则光通信的历史可追溯到远古时代，那时大部分文明社会已经用烟火信号传递单个信息，至18世纪末通过信号灯、旗帜和其他信号装置进行通信的类似方法已基本走到尽头。1792年，根据克劳特查普的建议，采用中继器使机械代码信号传送很长距离（约100km）。这种光通信系统速度很慢，其有效速率B<1b/s。 19世纪30年代电报的出现用电取代了光，开始了电信时代，利用新的代码技术，速率增加到3～10 b/s，采用中继站后允许进行长距离（约1000km）通信，1866年，第一条越洋电报电缆系统投入运营。电报也基本上使用数字法。1876年电话的发明引起了本质的变化，电信号通过连续变化电流的模拟形式传送，这种模拟电通信技术支配了通信系统达100年左右。 20世纪全球电话网的发展导致了电通信系统许多改进，使用同轴电缆代替双绞线大大提高了系统容量。第一代同轴电缆系统在1940年投入使用，是一个3MHz的系统，能够传输300路音频信号或1路视频信号，这种系统的带宽受到与频率相关的电缆损耗的影响，频率超过100MHz时，损耗迅速增加，这种限制导致了微波通信系统的发展。在微波系统中，利用1～10GHz的电磁波及合适的调制技术传递信号。最早的微波系统中，利用1～10GHz的电磁波及合适的调制技术传递信号。最早的微波系统工作于4GHz，1948年投入运营，从此以后，同轴和微波系统都得到了很大的发展，并都能工作于约100Mb/s。最先进的同轴系统于1975年投入运营，其速率达274Mb/s，但中继距离短（约1km），系统成本高。微波通通信系统速率亦受到载波频率的限制。 紧随研究与发展的步伐，经过许多现场试验后，于1978年工作于0.8μm的第一代光波系统正式投入商业应用，其比特率在20～100 Mb/s之间，最大中继距离约10km，最大通信容量（BL）约500（Mb/s）·km。与同轴电缆相比，中继间距长，投资和维护费用低，是工程和商业运营的追求目标。 在1970年时人们就认识到，使光波系统工作于1.3μm时，损耗<1.0dB/km，且有最低色散，可大大增加中继距离，这推动了全世界努力发展1.3μm的InGaAs半导体激光器和检测器。1977年研制成功这种激光器。接着在80年代初，早期的采用多模光纤的第二代光波通信系统问世，其中继距离超过了20km，但由于多模光纤的模间色散，早期的系统的比特率限制在100Mb/s以下。采用单模光纤能克服这种限制，一个实验室于1981年演示了比特率为2Gb/s，传输距离为44km的单模光波实验系统，并很快引入商业系统，至1987年1.3μm 单模第二代光波系统开始投入商业运营，其比特率高达1.7Gb/s，中继距离约50km。 第二代光波系统中继距离受到1.3μm附近光纤损耗（典型值为0.5dB/km）限制。理论研究发现，石英光纤最低损耗在1.55μm附近，实验技术上于1979年就达到了0.2dB/km的低损耗。然而由于1.55μm处高的光纤色散，而当时多纵模同时振荡的常规InGnAsP半导体激光器的谱展宽问题尚未解决，这两个因素，推迟了第三代光波系统的问世。后来的研究发现，色散问题可以通过使用设计在1.55μm附近，具有最小色散的色散位移光纤（DSF）与采用单纵模激光器来克服。在80年代这两种技术都得到了发展，1985年的传输试验显示，其比
论文题目：国内外光纤通信发展及未来趋势 中文摘要：本文主要讲述光纤通信的产生过程及光纤通信的特点。同时具体写我国光纤通信的发展及世界光纤通信发展趋势 英文摘要：This article mainly described the generating process and optical fiber communication optical fiber communication features. At the same time our optical fiber communication of specific writing development and the optical fiber communication development trend 论文正文： 生活中光无处不在。而且光也有很多不同的作用，比如在通信中的作用。 打手势也是一种目视形式的光通信，在黑暗中不能进行。白天太阳充当这个传输系统的光源，太阳辐射携带发送者的信息传送给接收者，手的动作调制光波，人的眼睛充当检测器。 同时早在几千年前，我国的火光通信（也叫做烽火台）也是一种著名的光通信。其中较著名的有周朝的骊山烽火台，秦汉的长城烽火台，城上每隔一定距离设一个报警烽火台，一旦发现敌人入侵，白天燃烟，夜间举火，利用火光来传送军事情报。这种利用烽火台来传送军事情报，就是古代的光通信方式。 1880年，贝尔发明了一种利用光波作载波传递话音信息的?光电话?，它证明了利用光波作载波传递信息的可能性。他利用太阳光
作光源，大气为传输媒质，用硒晶体作为光接收器件，成功地进行了光电话的实验，通话距离最远达到了213米。1881年，贝尔宣读了一篇题为《关于利用光线进行声音的产生与复制》的论文，报道了他的光电话装臵。贝尔的光电话和烽火报警，都是利用大气作为光通道，光波传播易受气候的影响，在有雾的天气里，它的能见度很小，遇到下雨下雪天影响就更大了。因此气候不好，光电话常常不能使用，这就限制了它的发展。 激光器出现之前，光学中普遍使用普通的相干性较差的普通光源,这种光源谱线很宽，无法进行通信。1960 年，美国科学家梅曼（Meiman）发明了第一个红宝石激光器。与普通光相比，激光谱线很窄，方向性及相干性极好，是一种理想的相干光源和光载波。由激光发展起来的激光通信有高度的相干性和空间定向性，通信容量大、体积较小并且有较高的保密性。所以激光是光通信的理想光源，它的出现是光通信发展的重要一步。 激光器和光纤的发明，使人们看到了光通信的曙光。而要实现光纤通信，还需要在激光器和光纤的性能上有重大的突破。但是在这两方面的突破遇到了许多困难，尤其是光纤的损耗要达到可用于通信的要求，从每千米损耗1000 分贝降低到20 分贝似乎不太可能，以致很多科学家对实现光纤通信失去了信心。就在这种情况下，出生于上海的英藉华人高锟（K.C.Kao)博士，通过在英国标准电信实验室所作的大量研究的基础上，对光波通信作出了一个大胆的设想。他认为，既然电可以沿着金属导线传输，光也应该可以沿着导光的玻璃纤维传
光通信发展概况 光通信就是以光波作为信号载波的通信方式。它由两种基本的传输方式：一种是无线光通信，例如可见光通信；另一种是有线光通信，也是我们最常用到的，例如激光通信。光通信因其独有的特性，具有以下的优点[1-5]： 1、通信容量大。光通信载波频率在1014 Hz~1015 Hz，传播速率和容量远大于微波通信和无线电通信。加之波分复用技术的发展，可以将一根光纤当作几根、几十根光纤使用，使通信容量成倍的增长。 2、中继距离长。光纤具有极低的衰耗系数，可使中继距离达数百公里以上，远高于传统的电缆（1.5km）、微波（50km），特别适用于长途主干网通信以及中距离接入网通信。 3、保密性能好。光通信基于光的全反射原理，通信光只在芯层传播，保密性能远远优于其它通信手段。 4、体积小、重量轻。以一个18芯光纤为例，其重量为0.42kg/m，是电缆的1/26，截面面积为21mm，是电缆的1/3。被广泛应用于军事、航空和宇宙飞船等领域。 5、适应能力强。光纤由电绝缘的石英组成，不受电磁干扰影响，可以应用在强电磁干扰的高压电力周围、油田和煤矿等易燃易爆的环境中。 6、原材料丰富。组成光纤的主要材料是石英，石英的原材料是二氧化硅即砂子，砂子在大自然界中几乎是取之不尽、用之不竭的。其潜在价格是十分低廉的。 光通信在不同的时期，由于当时配套技术的限制，呈现不同的发展趋势。光通信的发展大致可以分别以下几个过程： 一、探索阶段 在古代时期，光通信已经被广泛应用在军事防御和战争等方面，有名的“烽火戏诸侯”的故事讲述的就是当时用烽火作为无线光通信的一个应用。这是最早期最简单的光通信的应用，但给光通信的发展指明了方向。1880年，贝尔发明了一种利用光波作为载波传递语音信息的“光电话”[6]，它利用太阳光作为光源，大气作为传输介质，用硒晶体作为光接收器件，成功实现了光通话，虽然通话