中国光纤通信技术的研究、应用和发展
甘朝钦
(上海贝尔阿尔卡特股份有限公司传输网络事业部,上海 201206)
R esearches ,Applications and Developments
of Optical Fiber Communication Technologies in China
G AN Chao 2qin
(Terrestrial Network Division ,Alcatel Shanghai Co .Ltd .,Shanghai 201206,China )
Abstract : Researches and applications of key technologies of optical fiber communications in China ,namely ,optical fibers and cables ,optical com ponents and devices ,optical transmission equipments and systems ,and optical netw orks etc.,are introduced and reviewed.Future developments of optical fiber communication technologies in China are prospected.
K eyw ords : Optical fiber communications ;Optical fibers ;Optical cables ;Optical devices ;Optical transimission
equipments ;Optical netw orks
摘 要: 主要从光纤光缆、光器件与组件、光传输设备与系统、光网络建设等方面论述光纤通信技术在我国的研究、应用发展历程,并对我国光纤通信技术的未来发展进行展望。
关键词: 光纤通信;光纤;光缆;光器件;光传输设备;光网络
中图分类号:T N929.11 文献标识码:A 文章编号:100228935(2003)0320004203
收稿日期:2003205217
作者简介:甘朝钦(1963-),博士,高级工程师,上海市光科技专项项目评审专家组成员,IEEE 会员,中国电子学会高级会员,在IEEE 、中国科学等国际、国内核期刊及学术会议上发表论文三十余篇。
从20世纪70年代初我国开始研究光纤通信至今,光纤通信技术在我国已经经历了20多年的发
展。20多年来,经过我国科技人员长期不懈的艰苦努力,我国在光通信技术的研究和应用上都已取得了巨大成功,实现了从无到有、从小到大、从弱到强的历史性跨越,综合实力显著增强。目前,光纤通信不但已成为我国通信网中最主要的传输技术,而且也是我国高新技术中与国外差距最小的领域之一,并且这一差距正随着我国光纤通信技术的快速发展而越来越小。本文将从4个方面论述光纤通信技术在我国的研究和应用,并对未来发展进行展望。
1 光纤光缆[1～6]
我国从1974年开始研究光纤通信,到70年代末期即取得了阶段性成果,随后逐渐发展,不断充实,目前已经形成了相当规模。从以下便可看出我国发展光纤光缆技术的历史进程:1977年我国第一
根短波长(0.8μm )阶跃型石英光纤研制成功;1978
年研制出短波长多模梯度光纤(G.651光纤);1979年研制出多模长波长光纤,衰减为1dB Πkm ;1980年1300nm 窗口衰减降至0.48dB Πkm ,1550nm 窗口降至0.29dB Πkm ;1985年研制出1300nm 单模光纤,衰减0.40dB Πkm ;1990年研制出G.652单模光纤,最小衰减0.35dB Πkm ;1990年研制出G.653色散位移光纤,最小衰减0.22dB Πkm ;1992年研制出掺铒光纤(E DF ),将G.652单模光纤衰减降到0.26dB Πkm ;1997年研制出G.655非零色散位移光纤。继研制出G.655非零色散位移光纤之后,我国又相继研制出大有效面积非零色散位移单模光纤、色散补偿光纤、保偏光纤、数据光纤等,并已达到生产水平。此外,还对通信用塑料光纤的制造和特性也进行了深入研究。
以武汉长飞为代表的我国光纤生产企业已经进入世界级光纤生产企业的行列;此外,武汉长飞、江苏法尔胜还进行光纤预制棒的生产。
在光缆方面,我国目前已有100多家光缆生产企业,能生产包括层绞式、中心管式、骨架式、无金属
真空电子技术 专 题 论 坛 VACUUM E LECTRONICS
型、ADSS和OPG W等各种结构的光纤带光缆,一般芯数为288芯,最高芯数可达960芯。
2 光器件与组件[1～6]
光器件是光纤通信系统的基础元件,我国在光器件领域的研究和生产从70年代初起步,并不算晚;无论是有源器件,还是无源器件,都满足了我国光纤通信发展初期的科研或工程的需要。以下是我国在光器件方面所经历的从无到有,逐渐发展的历程:1977年研制出Si2APD;1978年研制出G aAs2LD; 1980年研制出短波长用G aAlAs2LD;1981年研制出长波长用InG aAsP2LD和PI N,多模光纤连接器进入实用;1982年研制出长波长用激光器组件和探测器组件(PI N2FET)、研制出光合波分波器、光耦合器、光衰减器、光滤波器等无源器件;1986年研制出动态单纵模激光器;1990年研制出1550nm分布反馈激光器(DF B2LD);1992年研制出可调谐DF B2LD和泵浦源LD,FC2PC陶瓷单模光纤活动连接器通过邮电部鉴定;1993年研制出小信号增益达25dB的掺铒光纤放大器(E DFA);1997年研制出应变多量子阱(DF B)激光器,ST M21、ST M24收Π发模块和ST M216接收模块。
此外,我国还研制成功光纤光栅波分复用(W DM)器、光纤光栅分插复用器、光纤光栅色散补偿器等光器件;同时,在平面光波导器件的研制上也有新的突破,如:聚合物薄膜光波导、极化聚合物光波导、硅基光波导器件、集成光波导器件等。
经过多年的努力,我国光器件目前已基本形成了从研发到生产体系的格局,形成了以中科院半导体所、武邮电信器件公司、电子44和13所、中科院上海冶金所和上海光机所、清华大学、吉林大学、东南大学、北京大学、南开大学、华中理工大学为代表的光器件研发队伍,同时形成了以武邮电信器件公司、飞通公司、福创公司、海特公司和重庆航伟公司等为代表的产业化队伍。
3 光传输设备与系统[1～8]
在光传输设备与系统的研制和生产方面,我们所取得的成果则更是喜人:1977年国内第一个按半导体方案设计的6.144MbΠs数字光纤传输通信系统研制成功;1978年我国第一条1.8km长的室外二次群光纤通信试验线路架设成功;1979年建成5.7 km,8MbΠs光纤通信系统试验段;1981年研制出34 MbΠs光传输设备;1982年研制出140MbΠs光传输设备;1984年武汉、天津34MbΠs市话中继光传输系统工程建成(多模);1988年全长245km的武汉2荆洲2沙市34MbΠs多模光缆通信系统工程通过邮电部鉴定验收,扬州2高邮34MbΠs单模光缆通信系统工程通过邮电部鉴定验收;1989年汉阳2汉南140MbΠs单模光缆通信系统工程通过邮电部鉴定验收;1991年研制出565MbΠs光传输设备,合肥2芜湖140MbΠs单模光缆通信系统工程通过国家鉴定验收;1993年上海2无锡565MbΠs单模光缆通信系统工程通过邮电部鉴定验收;1995年研制出ST M21、ST M24S DH光传输设备;1996年研制出ST M216S DH光传输设备; 1997年成都2攀枝花622MbΠs S DH光传输工程通过邮电部鉴定验收,咸宁622MbΠs S DH双自愈环互连系统工程通过建设部初验;1998年海口2三亚2.5 G bΠs光传输系统工程通过邮电部鉴定验收,研制出OADM、OXC样机;1999年8×2.5G bΠs DW DM光传输系统通过国家验收,研制出ST M264S DH设备。
此外,在国家863计划支持下,我国还陆续完成了16×10、32×10、160×10G bΠs W DM系统,10G bΠs, 40G bΠs OT DM试验系统,宽带接入系统以及全光通信试验网、自动交换光网络试验平台等一系列项目,自行研制成功的W DM光传输系统已在多省市提供运行和服务,各种光纤局域网Π城域网Π广域网已得到了广泛应用。
通过863计划、自然科学基金等国家科技计划的支持,国内在下一代网络方面的研究取得了较大的进展:
(1)C AI NONET:“九五”863计划跨主题重大专项(8632300)通过自主研制光交叉连接(OXC)设备、光分插复用(OADM)设备、核心路由器(CR)、网络管理系统等,建成了“中国高速信息示范网(C AI NON2 ET)”,连接了北京地区部分重要科研院所与相关高等院校的9个实验室共13个试验节点。
(2)NSFC NET:国家自然科学基金委支持的“中国高速互连研究试验网(NSFC NET)”重大研究项目在总体设计、DW DM关键技术、高速计算机互联网组网技术、高速互联网络服务关键技术、网络基础理论研究以及若干重大互联网络应用研究方面也取得了创新性研究成果。
目前,我国已成为世界上为数不多的几个掌握了全套S DH和W DM光通信系统系列产品技术、能够提供光网络全面解决方案的国家之一,在世界光通信系统和光网络领域已经占据了一席之地。
在光通信设备制造业方面,经过十几年的努力,特别是“九五”以来的发展,光通信设备制造取得了长足进步,形成了比较完整的光纤通信产业。目前
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