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光通信领域的新技术发展趋势光通信是一种高速传输数据的技术，它涉及到光学和通信两个领域。
随着科技的不断发展，光通信领域也不断涌现出新的技术和趋势。
下面我们来看看光通信领域的新技术发展趋势。
一、操作光子操作光子是一种将光子转换为电子供计算机使用的技术。
通过操作光子，可以提高数据传输的速度和容量，缩短信号传输的延迟。
随着硅基材料的不断改进，操作光子的技术也在不断拓展。
这种技术可以用于数据中心和云计算等领域，提升数据处理和储存的效率。
二、单光子源技术单光子源技术是一种将单个光子放入纳米结构中发射的技术。
这种技术可以用于安全通信和量子计算等领域。
单光子源技术的应用可以有效地防止信息被监听和窃取，从而保证通信的安全性。
三、空间分集技术空间分集技术是一种将光分成不同的空间波束进行传输的技术。
该技术可以提高传输速度和容量，同时也可以提高数据传输的可靠性和安全性。
这种技术被广泛应用于卫星通信、无线通信和光纤通信等领域。
四、光纤降噪技术光纤降噪技术是一种降低光纤信号噪声和失真的技术。
通过光纤降噪技术，可以提高光纤传输的质量和稳定性，从而使数据传输更加准确和快速。
这种技术也可以延长光纤的使用寿命，减少维护和更换的成本。
五、集成光电芯片技术集成光电芯片技术是一种将光学元件和电子元件集成于同一芯片上的技术。
该技术可以大大提高光通信设备的性能和可靠性，同时也可以减少设备的体积和成本。
集成光电芯片技术已经被广泛应用于光纤通信、无线通信和卫星通信等领域，成为未来通信技术的重要发展方向。
以上是光通信领域的新技术发展趋势。
随着技术的不断创新和发展，未来光通信领域将会有更多的突破和进展。
我们可以期待，这些技术的应用将会对人们的生活和工作产生深远的影响。
光纤通信技术的最新进展研究一、介绍光纤通信技术已经成为现代通信系统中最重要的一部分。
以光子学技术为核心，光纤通信技术已成为应用最广、性能最优、最具发展前景的通信技术之一。
本文将介绍该领域的最新进展研究。
二、光纤通信技术1. 光子器件在现代通信系统中，光子器件是至关重要的一环。
它们负责将光信号转化为电信号，或者将电信号转换为光信号。
光子器件的研究进展极为快速，如新型掺杂光纤可提高带宽、减少信号衰减，同时大大降低成本。
2. 光缆光缆是一种用于传输光信号的电缆。
其内部包含一根或多根光纤，并附带一组电缆集成的支撑元件。
随着光通信技术的发展，需要更加高效的光缆来提高网络带宽。
一些研究团队正在积极开发新型光缆，以便提高网络的带宽和速度。
3. 光信号处理在传统的通信系统中，光信号经常会受到干扰和衰减，因此需要对信号进行处理。
近年来，新型光信号处理技术也取得了许多进展。
不同于常规处理方法，这些新型技术不仅可以提高信号质量，还可以减少干扰信号而不需占用更多的信道资源。
三、最新研究进展1. 替代铌酸锂铌酸锂是一种常用的非线性光学材料，常用于实现超快光信号的体积不便携,价格高昂，难精密控制，不适合生产和大规模应用等弊端。
科学家们研究出了一种新的材料来代替铌酸锂，这种材料容易生产，廉价易得，而且可以满足大规模生产的需求。
这意味着能被应用于光通信中的超快速调制设备将变得更加便宜和高效。
2. 新型光纤新型光纤被认为是当前最有效的提高信道容量的技术之一。
研究人员已经展示了一种新型的光纤，其带宽已经在实验室中超过了标准光纤的25倍。
这意味着未来可实现更高的数据传输速度。
3. 紫外光通信近年来，有研究团队对紫外光进行了普及应用的研究。
这种光信号可以在几百公里的距离内进行传输，而且信号不会受到水汽、雾霾和其他环境因素的影响。
这样的系统可以被广泛应用于监测和通信领域，特别是在环保和气候变化领域。
四、结论随着科技的不断发展，光纤通信技术的研究一直处于不断的进步和创新。
光通信网络中的新型调制与解调技术研究随着信息技术的飞速发展，光通信网络作为高速、高带宽的传输方式逐渐成为主流。
然而，在光通信网络中，调制与解调技术的创新一直是关键问题之一。
新型调制与解调技术的研究对提高光通信网络的传输性能以及提供更高的传输速率具有重要意义。
本文将对光通信网络中的新型调制与解调技术进行研究与探讨。
首先，光通信网络中的调制技术是实现光信号的传输与处理的关键。
目前，常用的光调制技术包括振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
然而，随着传输速率的提高和带宽需求的增加，传统的调制技术面临一些限制。
为此，研究人员提出了新型的调制技术，如光一相调制（OOK）、光多相调制（MPSK）、光正交调制（QAM）等。
其中，光一相调制（OOK）是一种简单且常用的调制技术。
它通过控制光强的有无来传输信息。
然而，光一相调制对于带宽的利用率并不高，只能传输二进制信号。
因此，为了提高带宽效率，光多相调制（MPSK）被提出。
光多相调制可以将多个相位状态映射到光信号上，从而实现了多位信号的传输。
此外，光正交调制（QAM）结合了振幅和相位两个调制技术，在相同的带宽下可以传输更多的信息。
除了调制技术的研究，解调技术在光通信网络中也起着重要的作用。
解调技术用于接收和恢复调制信号中的信息。
传统的解调技术主要包括同步解调、非同步解调和全数字解调。
然而，在高速光通信网络中，传统的解调技术由于速度和频率限制，往往难以满足需求。
因此，新型的解调技术应运而生。
例如，自适应均衡技术在光通信网络中得到广泛应用。
自适应均衡技术通过动态调整接收端的均衡器来消除信号受到的干扰。
它能够对多径效应进行补偿，提高光通信系统的传输质量和传输距离。
此外，光相干检测技术也是一种新型的解调技术，它基于光信号的相位和幅度信息来恢复原始信号。
相对于传统的解调技术，光相干检测技术具有更高的灵敏度和更好的抗噪声性能。
新型调制与解调技术的研究不仅仅关注性能的提升，还需要兼顾可实施性和成本效益。
光通信系统中的信号传输与调制技术研究光通信系统是一种广泛应用于现代信息传输的技术，其通过光信号传输数据，具有高速、大带宽、低延迟等优势。
而光通信系统的关键部分之一就是信号传输与调制技术。
本文将探讨光通信系统中的信号传输与调制技术的研究现状和发展趋势。
1. 信号传输技术在光通信系统中，信号传输技术起着至关重要的作用，它决定了数据在光纤中的传输速率和质量。
当前广泛应用的信号传输技术包括直接调制和间接调制两种。
直接调制是指将电信号直接转换成光信号的技术。
通常使用的调制器包括激光二极管和半导体激光调制器。
直接调制技术具有成本低、结构简单等优点，适用于短距离通信和低速率传输。
但是，直接调制技术的频率带宽受限，难以实现高速率的传输。
间接调制技术是指通过一系列的调制步骤将光信号转换为电信号，再将其调制为原始的电信号的技术。
对于高速传输和长距离通信来说，间接调制技术更为适用。
常用的间接调制技术有外差调制、频率共轭调制和前向调制等。
这些技术在光通信领域取得了较大的研究进展，并在实际应用中取得了较好的传输效果。
2. 调制技术调制技术是光通信系统中的关键环节，通过调制信号改变光的特性，以实现高效的数据传输。
调制技术的发展主要体现在以下几个方面。
首先是调制格式的改进。
调制格式决定了光信号携带信息的方式，不同的调制格式有不同的传输效率和误码率。
目前广泛使用的调制格式有非归零码、强度调制和相位调制等。
研究者通过对调制格式的改进，提高了光信号的传输能力和抗干扰能力。
其次是调制器的改进与研究。
调制器是实现信号调制的关键元件。
研究者通过不断改进调制器的材料、结构和工艺等方面，提高了调制器的调制速度、频率响应和线性度，使其能够适应更高速率和更宽频带的信号传输需求。
另外，光子调制技术的发展也对光通信系统的信号调制提供了新的思路。
光子调制技术基于非线性光学效应，可以实现对光信号的高速、宽频带的调制。
相比较传统调制技术，光子调制技术具有更高的速率和更低的功耗，将有望成为未来光通信系统中的重要技术。
光学通讯技术的新进展随着人们对通讯速度和数据传输量的要求越来越高，光学通讯技术作为目前传输速度最快、传输容量最大的通讯方式之一，得到了越来越广泛的应用。
在最近几年中，光学通讯技术方面的新进展持续不断，下面将介绍一些最近的进展和趋势。
1. 高速光纤通讯近年来，随着网络互联和网络应用的不断普及，网络容量和速度要求越来越高，因此需要更高速率和更大容量的光纤通讯技术。
在高速光纤通讯方面，新进展包括高速、大容量光纤通讯系统的研发、高品质光纤的生产以及光纤通讯技术在全球范围内的商业运营。
现有的技术已经可以实现每秒传输百亿比特的数据，而且这个速度还在不断提高。
2. 光子晶体材料的应用光子晶体材料是一种利用周期性结构、周期性介电常数分布来控制光的传播、谐振和透射的材料。
在光通讯方面，它可以用于制作光纤光学器件、过滤器、波导、分波器等。
通过调整光子晶体材料的结构和参数，可以实现对光波的完全控制，实现更高效、更稳定的光通讯。
3. 高效率的光纤通讯系统随着通信网络和数据中心规模的不断扩大，光纤通讯系统需要在更长的距离和更高的速度下工作。
为了实现更高效的光纤通讯，新技术包括高效率的光收发器、新材料、新结构和新设计等。
4. 光子晶体纳米材料的应用光子晶体纳米材料是一种近期新兴的纳米材料。
这种材料由孔隙排列有序的二维或三维结构构成，可以通过控制孔隙直径和间距等参数来调控光的传输和透射特性。
由于其独特的光学性质和良好的稳定性，光子晶体纳米材料可以应用于高灵敏度的传感器、新型激光器、光电器件等。
5. 软件定义光网络软件定义光网络是利用软件定义网络（SDN）技术来控制光网络的一种新型架构。
与传统的光网络结构不同，软件定义光网络可以通过虚拟化和分配资源来动态地重新分配光网络中的带宽和资源，这有助于优化网络带宽和调度效率，从而提高光网络的速度和容量。
总结：注意到这些新技术的共性是对于物理材料和结构参数的敏感程度显著提高，这说明了在推动光学通讯技术的发展中，材料科学和优化设计的技术是很关键的。
全光通信技术的新进展全光通信技术是一种基于光电转换技术研发的通信技术，其主要优点是传输速度快、带宽大，同时也有很好的抗干扰性能和保密性能。
尤其是在现代数字化信息传输需求不断提高的背景下，全光通信技术具有非常广泛的应用前景。
在最近的研究中，全光通信技术的新进展越来越受到关注。
本文将介绍全光通信技术的新进展以及其应用前景。
首先，全光重构技术是当前全光通信技术的研究热点之一。
随着光纤通信网络的不断扩张和升级，光纤路由和交换技术已成为网络技术的重要组成部分。
为了满足高性能网络的需求，全光路由、交换、光共存、光整形等技术在光网络中得到了广泛应用。
虽然全光路由、交换已经成熟，但是其在实际应用中还有许多问题亟待解决。
全光重构技术是为了解决全光路由、交换问题而研究的，其重要性不言而喻。
全光重构技术是一种通过改变光波的波长、相位、振幅等参数，从而实现光信号的重构和转换的技术。
他是在全光技术中进行光信号处理的关键技术之一，可为实现高效、可靠、大带宽的全光网络系统提供重要保障。
其次，基于光学随机存储器的全光通信技术的研究也吸引着越来越多的关注。
目前，光学存储器广泛应用于光学信号处理、光学成像等领域。
光学随机存储器是一种光学存储设备，可实现高速的光存储和光读出，且具有并行读写、高带宽、高容量等特点。
在全光通信系统中，光学随机存储器可以用于片上光缓存、片上光存储、路由和交换控制等。
特别是随着光纤传输速率的不断提高和光时域多路复用技术的广泛应用，光学随机存储器已成为实现高速全光网络存储、缓存和快速路由交换的重要器件。
而在全光星座调制技术领域，基于波分复用的全光星座调制技术研究取得了突破性进展。
随着高清视频、云计算、大数据等应用兴起，对光纤通信系统带宽和传输速率的要求不断提高，提高带宽和信道效率成为当前通信技术重要研究方向之一。
基于波分复用的全光星座调制技术通过光子间干涉，将多路光信号叠加在一起，实现高效率谱利用，大幅度提高了信道传输速率和带宽。
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 fibercommunication features。
At the same time ouroptical fiber communication of specific writingdevelopment and the optical fiber communicationdevelopment 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置.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。
国外光纤通信技术的发展趋势和进展主要包括以下几个方面：
- 技术不断进步：光通信技术不断进步，光纤的带宽和传输速度不断提高，光放大器、光开关、光交换机等新技术的出现，使得光通信的速度和带宽得到了大幅提升。
- 应用领域不断扩展：光通信的应用领域不断扩展，已经广泛应用于电信、互联网、广播电视、军事、航空航天等领域，同时也在5G通信、云计算、物联网等领域得到了广泛应用。
- 全球化发展：光通信已经全球化，光纤通信网络覆盖了全球各地，成为了现代通信的重要组成部分。
- 竞争加剧：光通信市场竞争加剧，国内外企业纷纷加大研发投入，争夺市场份额。
- 发展前景广阔：随着5G通信、云计算、物联网等新技术的发展，光通信的应用前景广阔，将成为未来通信的重要发展方向。
国内外光通信光源技术新进展集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）国内外光通信光源技术新进展时间：2006-1-11????????来源：张瑞君目前，光通信正在向高速、大容量、宽带、长距、低成本方向迅速发展。
光通信的关键器件——光源已取得很大进展。
不仅第三代高速宽带的应变层量子阱(SL-QW)?激光二极管（LD）、垂直腔面发射激光器（VCSEL?LD）和光纤激光器（FL）已获得重大进展。
一些新型光源，如量子点（QD）LD、量子级联激光器（QCL）、光子晶体激光器（PC?LD）和微碟激光器等也随着光通信应用的需求获得重大进展。
用于光通信的光源前景看好，光源性能不断提高和新型器件不断被开发出来。
我国的光源虽然已取得很大进展，但为实现我国光源技术的跨越式发展，还应加大自主研发的力度，特别要注重关键技术的开发。
要发展我国自己的芯片技术和具有自主知识产权的核心技术，重点是发展高端器件与技术。
国外光源技术新进展量子阱激光器目前，各发达国家研发的大功率、高速、宽频QW?LD在基横模输出功率、转换效率等方面都有所进展。
已实现了60mW(连续)大功率40Gb/s?DFB?LD。
美国斯坦福大学研制成功的1.46μm波长GaInNAsSb?MQW?LD获得功率＞70mW(脉冲、GaAs衬底)、阈值电流密度2.8kA/cm2；美国威斯康星大学研制的1.3μm波长低氮InGaAsN?QW?LD获得阈值电流密度为75A/cm2；法国CNRS的1.22μm?波长GaInNAs、GaNAs/GaAs应变SQW?LD的阈值电流密度为0.43kA/cm2；Ortel研制的1.55μm?波长InGaAsP/InP?S-MQWSCH?LD功率为108mW、阈值电流为8mA；美普斯顿大学研制的1.3μm波长InGaAs?MQW?LD功率达450mW、阈值电流密度为1.9kA/?cm2。
国内外光通信的发展趋势光通信一直是络发展的基本动力之一｡本世纪前十年的发展趋势是纳米技术､光交换技术､无源光网络和虚拟光纤技术,而代表第五代光纤通信的则是光孤子通信系统｡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21世纪的社会经济发展产生巨大影响｡本文仅从五个方面加以论述｡纳米技术与光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(System 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｡In-Stat/MDR预测,在光学网络中应用MEMS的销售额将由2021年的3310万美元增至2021年的18亿美元,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｡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｡为了使美梦早日成真,将理想变为现实,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｡据CIR市场报告预测,到2021年,美国光交换技术将创造11亿美元的市场机会｡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｡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｡PON包括APON､EPON和GPON三种:ATM-PON(APON,即基于ATM的无源光网络), APON 在传输质量和维护成本上有很大优势,其发展目前已经比较成熟,国内的烽火通信､华为等厂商都有实用化的APON产品;Ethernet-PON(EPON,基于以太网的无源光网络), EPON是基于以太网的无源光网络,为了克服APON标准缺乏视频能力､带宽不够､过于复杂､造价过高等缺点,EPON应运而生;GPON(Gigabit PON),GPON是一种按照消费者的需求而设计､运营商驱动的解决方案｡具有高达2.4Gb/s速率,能以原格式传送多种业务,效率高达90%以上,是目前世界上最为先进的PON系统,是解决“最后一公里” 瓶颈的理想技术｡在这里我们重点介绍一下EPON｡1､EPON的发展现状EPON是几个最佳技术和网络结构的结合｡EPON作用点到多点结构,无源光纤传输方式,在以太网上提供多种业务｡目前,IP/Ethernet 应用占到整个局域网通信的95%以上,EPON由于使用经济高效的结构,是连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法｡目前接入网仍是大容量局域网和骨干网之间的瓶颈,在用户侧的本地网络已经普遍具有支持10M至100M速率的能力,在城域网侧已经可以支持千兆和万兆速率,但用户和城域网之间数据的传送速率却大部分不足1M甚至只有几十K｡接入网在整个通信网中的地位应该得到加强｡EPON在全光网中的地位更显重要｡2､EPON的应用与特点接入网采用电信运营级的以太网技术EPON,将形成从局域网､接入网､城域网到广域网全部是以太网结构,大大提高整个网络的运行效率｡EPON的特点和应用优势表现在如下几个方面:EPON是一种面向未来的技术,它是一个多业务平台,可以同时提供IP业务和传统的TDM业务｡QOS可以得到完全保证,并遵循IEEE 802.3ah标准｡EPON带宽分配灵活,对带宽的分配和保证有一套完整的体系,实现用户级的服务水平协议SLA｡还可根据需要对每个用户甚至每个端口实现基于连接的带宽分配,并可根据业务合约保证每个用户连接的QOS｡EPON可使运营商大大降低运营维护费用｡因为大楼内不用机房､无需供电设备,支持远端光网络单元/光网络终端(ONU/ONT)的自动测距和自动加入,网络扩容便利,尤其是局端设备和用户端设备为统一网管｡EPON系统能提供可调节的､有优先级和带宽保证的服务,将非常具有吸引力｡届时可使用长距离､宽带宽(20km､1.25G)的光纤接入和传输,非常适合于光纤到楼或光纤到办公室的应用｡“虚拟光纤”技术(FSO)FSO即自由空间光通信系统,是以激光为载体,用点对点或点对多点的方式在空中实现连接,FSO技术具有与光纤技术相同的带宽传输能力,理论上甚至没有带宽上限,使用与光纤相似的光学发射器和接收器,甚至还可以在自由空间实现波分复用(WDM)技术,因此获得了“虚拟光纤”的桂冠｡FSO作为一种宽带接入方式,可以传输数据､语音和影像等,具有高带宽､低误码率､安装快速､使用方便､灵活自如､安全可靠等优点,其缺点是受恶劣天气影响较大｡它应用范围广,在一些特殊地区也可使用｡如在城市密集区短距离通信方面有很大优势,它施工方便､工期短､价格低,尤其是在一些难以跨越的布线障碍或对建网速度要求快的情况下,FSO可以代替光纤进行网络连接｡随着信息化时代的到来,FSO的应用也不断拓展,在那些设有光纤连接的中小企业､在建筑物比较分散的企业局域网子网之间,尤其是在一些不宜布线的场所,如古建筑､具有危险性的工厂及车间等,都离不开FSO｡据国际机构预测,FSO市场在2021年将达到8.65亿~20亿美元｡作为光纤设备的备份设备,FSO也责无旁贷,如银行､证券公司､政府机关等重要部门时刻不能中断通信｡3G移动通信的不断升温,也促进FSO行业的大发展｡因为3G需要密集的基站布置,而FSO可以比微波更便于实现新建基站和已有基站的互连｡光通信的未来———光孤子通信系统在常规的线性光纤通信系统中,光纤损耗和色散是限制其传输容量和距离的主要因素｡由于光纤制作工艺的不断提高,光纤损耗已接近理论极限,因此光纤色散已成为实现超大容量､超长距离光纤通信的“瓶颈”,亟待解决｡人们用了一百多年的时间来探讨,发现由光纤非线性效应所产生的光孤子可以抵消光纤色散的作用,利用光孤子进行通信,可以很好解决这个问题,从而形成了新一代光纤通信系统,也是21世纪最有发展前途的通信方式｡任何事物都是在发展中前进,光通信在超长距离､超大容量发展进程中,遇到了光纤损耗和色散的问题,限制了其发展的空间｡科学家和业内人士受自然界的启发,发现了特殊的光孤子波,人们设想在光纤中波形､幅度､速度不变的波就是光孤子波｡利用光孤子传输信息的新一代光纤通信系统,真正做到全光通信,无需光､电转换,可在超长距离､超大容量传输中大显身手,是光通信技术上的一场革命｡1､线性光纤通信系统的发展及其局限(1)线性光纤通信系统是当前无与伦比的信息传输方式当前的光纤通信属线性光纤通信系统｡线性光纤通信容量比电缆通信容量大10亿倍,一根比头发丝还细的光纤可以传输几万路电话和几千路电视,由20根光纤组成的光缆,每天可通话7.62万人次,而1800根铜线组成的电缆,每天只能通话900人次｡线性光纤通信还具有不受大气干扰､中继距离长(可达200km)､信息容量大(2000Mbit/km)､重量轻､占空小､抗电磁干扰强､绝缘性好､串话小､保密性强等优点,是当今最好最主要的信息传输方式｡(2)线性光纤通信的向前发展受到阻力限制我们知道光纤的损耗和色散是限制线性光纤通信系统传输距离和容量的两个主要因素,尤其在Gbit/s以上的高速光纤通信系统中,色散将起主要作用,即由于脉冲展宽将使系统容量减少,传输的距离受到限制｡①光纤损耗光脉冲在光纤中传输时有光损耗,这就使光的能量不断地衰减,为了实现长距离的传输,就得在一定距离上建立中继站,以使衰减的光信号增强,中继站是由检测器､调制器和激光器所组成的光电组合系统｡现在,线性光纤通信系统的传输速率可达到2Gbits/s｡10Gbits/s的线性光纤通信系统正在研制中｡要达到如此高的传输速率时,检测器和强度调制器已受到电子响应时间的限制,中继站的造价也十分昂贵,限制了线性光纤通信系统传输速率的进一步提高｡目前,在1.55μm波长处,光纤损耗己做到0.18dB/km,使光信号无中继传输距离达100km,这一数值已接近理论极限值0.1dB/km,在光纤损耗方面已无太大潜力可挖｡②光的色散光的色散指的是由于物质的折射率与光的波长有关系而发生的一种现象｡对于一定物质,折射系数n是波长λ的一定函数: n=f(λ)决定折射率n随波长λ而改变快慢的量,称为物质的色散｡色散怎样使光脉冲信号在传输时展宽｡由于任一光脉冲都可以表示为不同频率分量的组合,当色散效应存在时,使得光脉冲中不同频率分量的运动速度不一致,这样就使得光脉冲在传输过程中发生变形｡研究表明,在光纤的正常色散区域中和反常色散区域中,光脉冲传输的特性是不同的｡在光纤的正常色散区域中,光脉冲的较高频率分量(蓝移)比较低的频率分量(红移)传输得慢,而在光纤的反常色散区域中,蓝移比红移传输得快,其群速度色散(GVD,Group Velocity Dispersion)效应的最终结果导致光脉冲展宽｡所以色散便是线性光纤通信系统继续提高的主要阻力｡解决这一难题的是非线性光纤通信系统———光孤子通信系统｡2､非线性光纤光孤子通信系统的构成(1)光孤子通信系统的基本组成目前已提出的光孤子通信实验系统的构成方式种类较多,但其基本部件却大体相同,图1所示即为其基本组成结构｡图中的孤子源并非严格意义上的孤子激光器,而只是一种类似孤子的超短光脉冲源,它产生满足基本光孤子能量､频谱等要求的超短脉冲｡这种超短光脉冲,在光纤中传输时自动压缩､整形而形成光孤子｡电信号脉冲源通过调制器将信号载于光孤子流上,承载的光孤子流经EDFA放大后进入光纤传输｡沿途需增加若干个光放大器,以补偿光脉冲的能量损失｡同时需平衡非线性效应与色散效应,最终保证脉冲的幅度与形状稳定不变｡在接收端通过光孤子检测装置､判决器或解调器及其它辅助装置实现信号的还原｡(2)与普通线性光纤通信系统的不同①EDFA掺铒光纤放大器光孤子在使用EDFA的系统中能稳定传输的特性是光孤子通信能实用的一个关键｡因为光纤的损耗不可避免要消耗孤子能量,当能量不满足孤子形成的条件时,脉冲丧失孤子特性而展宽,但只要通过EDFA掺铒光纤放大器给孤子补充能量,孤子即自动整形｡利用孤子这一特性,可进行全光中继,不再需要像常规光纤通信系统那样在中继站进行光———电———光的转换,实现了全光传输,一般每30~50km 加一个EDFA,是一种集总式能量补充方式｡②预加重技术预加重技术,也称为动态光孤子通信｡在上述集总式能量补充系统中,即使光纤的色散有抖动,这种孤子也是稳定的｡在放大器的间距与孤子的特征长度可比拟时,如果使进入光纤的脉冲峰值功率大于基态孤子所要求的峰值功率,则所形成的孤子也能长距离稳定传输,这种技术通常被称为预加重技术,也称为动态光孤子通信｡③抑制戈登—豪斯效应所谓戈登—豪斯效应是一种抖动｡采用放大器的自发辐射噪声,是一种不可避免的热噪声,它与孤子相互作用后,造成孤子中心频率的随机抖动,进而引起孤子到达接收端的抖动,即戈登—豪斯效应｡这一效应是限制孤子传输系统容量､放大器间隔等系统指标的重要因素｡解决的办法是在放大器后加一个带通滤波器即能较好的抑制戈登—豪斯效应｡④波分复用技术光孤子也可实现波分复用,即利用不同波长的光孤子在同一光纤中传输;也可利用不同偏振方向的光孤子在同一光纤中传输,即偏振复用,进一步提高传输质量和容量｡3､国内外光孤子通信走向实用的动态(1)光孤子通信研究的三个阶段①1973至1980年为第一阶段首先将光孤子应用于光通信的设想是由美国贝尔实验室的A.Hasegawa于1973年提出的,他经过严格的数学推导,大胆地预言了在光纤地负色散区可以观察到光孤子的存在,并率先开辟了这一领域的研究工作,拉开了这一阶段以理论研究的序幕｡②1981至1990年为第二阶段主要工作是关键部件的研制｡自从70年代初提出光孤子的概念以来,由于以后的十多年未能有效地观察到光孤子的存在,直到1983年,美国贝尔实验室的Mollenauer研究小组首次研制成功了第一支色心锁模孤子激光器CCL,从而揭开了实验研究的序幕｡③1991年至今为第三阶段主要工作是建立实验系统并向实际应用迈进｡在这阶段,半导体激光器和EDFA在光孤子通信试验系统中的成功应用,拉开了光孤子通信走向实用化的序幕｡科学家认为,本世纪初,全光通信将走向实用化｡(2)光孤子通信在美国和日本的实用化进程在全世界范围,全光通信系统已在横跨大西洋的TAT-10系统和横跨太平洋的TPC-15系统上首先应用｡在光孤子通信领域,美国和日本拥有领先地位｡①美国美国贝尔实验室Mollenauer研究小组的实验系统是世界上最早的光孤子实验系统,他们首次检测出脉宽为10ps的光孤子经10km传输无明显变化,从而首次从实验上证实了光孤子传输的可能性｡美国贝尔实验室已成功地将激光脉冲信号传输了5920km,还利用光纤环实现了5Gbit/s､传输*****km的单信道孤子通信系统和传输*****km总码速达到10Gbit/s的双信道波分复用孤子通信系统;美国光谱物理公司已制成能产生4X10-13s的孤立波脉冲信号器件｡②日本1995年,在日本东京地区的光纤局域网上,NTT公司首次实现了10Gbit/s､2000km的光孤子现场直通测试,从而将实验室内的实验转升为现场实验,在实用化进程中迈出了十分重要的一步｡日本利用普通光缆线路成功地进行了超高20Tbit/s､远距离1000km孤立波通信;日本电报电话公司在1992年推出速率为10Gbit/s､能传输*****km的直通光孤子通信实验系统｡(3)光孤子通信在中国①1994年“掺铒光纤放大器EDFA”通过鉴定由武汉邮电科学研究院研制的掺铒光纤放大器EDFA,具有增益高､噪声低､增益特性与光偏振状态无关､在多路系统中信道交叉串拢通常可以忽略等一系列优点,达到了世界先进水平｡在光端机的发送端加后置式掺铒光纤放大器,在接收端加低噪声前置掺铒光纤放大器,就可以使2.488Gbit/s系统具有跨越100~250km无中继距离的能力,并可大大降低中继成本｡②1999年“OTDM光孤子通信关键技术研究”通过验收该项目成功研制了增益开关激光器和2.5Gbit/s的RZ脉冲光接收机,并在以下各技术领域取得成功:a.采用色散补偿光纤对光脉冲进行压缩;b.采用2.5Gbit/s~20Gbit/s的光信号复用;c.从20Gbit/s的复用系统中提取2.5Gbit/s电时钟;d.采用非线性光学环路实现2.5~20Gbit/s的解复用;e.采用啁啾光栅对20Gbit/s信号在标准单模光纤中传输105km 后造成的色散进行补偿;f.研制2.5Gbit/s铌酸钾强度调制发送单元;g.进行20Gbit/s､105km的光纤传输｡4､光孤子通信的优越性及其展望(1)光孤子通信的优越性①光孤子通信系统极大地提高了传输容量和距离综上所述,光孤子通信克服了色散的制约,当光强度足够大时会使光脉冲变窄,脉冲宽度不到一个ps,可使光纤的带宽增加10~100倍,极大地提高了传输容量和传输距离,尤其是当光速度超过10Gbit/s时,光孤子传输系统显示出明显的优势｡光孤子通信作为新一代光纤通信系统在洲际陆地通信和跨洋通信等超长距离､超大容量通信系统中大显身手｡②光孤子通信系统从根本上改进了耦合损耗和兼容问题光孤子通信系统不但容量大､频带宽､增益高,更可贵的是它能够从根本上改进现有通信中的光电器件和光纤耦合所带来的损耗和兼容问题,是一场光纤通信的革命｡③光孤子通信系统解决了高温自动控制和测量光孤子通信系统由于没有使用电子元件,可以在很高的温度下工作,甚至是1000度的高温｡这对高温条件下的自动控制或测量具有划时代的意义,为人类提供了新的理想的传输系统,意义重大｡(2)光孤子通信的未来展望非线性光纤光孤子通信是一种全新的超高速､大容量､超长距离的通信技术｡信息传输容量比现在最好的线性光纤通信系统还要高出1至2个数量级｡该系统将成为21世纪的主要通信系统｡光孤子通信以其巨大的应用潜力和发展前景令世人瞩目,尤其是EDFA技术的迅速发展使得几十至几百吉比特率,几千至几万公里的信息传输变得轻而易取｡如此美好的应用前景､如此诱人的事业,一定会吸引国内外众多科技人员为之努力贡献｡本世纪初叶就会看到光孤子通信实用化的到来｡在结束本文之前我们用图2来表示光孤子通信的现状与展望｡从图2可见,三个坐标分别表示传输距离､传输速度和EDFA的性能,图中的阴影部分表示目前的现状,三个轴所表示发展方向,表示未来的前景和达到的性能指标｡。
