标签: 光纤通信
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- 分享 光纤通信六大发展动向
- zkr158598
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众所周知 光纤通信 从一九七0年真正起步，迄今为止虽然只经历了近三十年的时间，但 光纤通信 的技术无论是光纤制造技术还是光电器件的制造技术，以及光纤通信系统的水平都取得了极其惊人的进展，它已经成为现代通信最主要的传输手段。光纤的衰耗从刚开始的20dB/km,而现在已经低达0.14dB/km，它已经十分接近石英光纤的理论衰耗极限0.1dB/km,光纤的带宽也从刚开始的10MHZ·km发展到现在1000GHZ·km以上。光源器件从刚开始的结构十分简单、发光功率只有几十微瓦、寿命仅几小时的GaAs激光器发展到现在的发光功率在1毫瓦以上、寿命达几十万小时的分布反馈式和多量子阱的单纵模激光器。光纤通信系统的水平也在不断地提高，从一九七六年的45Mb/S发展到现在的10Gb/S。一九八五年多模光纤通信商用化，一九九0年单模 光纤通信 又迅速商用化，而现在技术更加先进的SDH光纤通信已经席卷世界各地。但是，光纤通信的潜力是巨大的，我们目前的光纤通信应用水平据分析仅仅是其能力的1～2％左右。因此光纤通信技术并未停滞不前，而是向更高水平、更高层次的方向发展。 （一）.实现超大容量通信的近期趋势 社会的不断进步和发展对通信提出了越来越高的需求，光纤通信的容量也一直在不断的扩大再扩大，而技术难题也不断地再出现。 1、TDM方式 时分复用方式（TDM）是提高光纤容量的有效手段。据测算，速率每提高一个等级，TDM的每比特的成本会下降30%-40%。但码速率越高，光纤色散的影响也越严重，因此必须采用色散补偿技术。如10Gb/S系统就是如此。目前，国际上TDM实验室水平已达到40Gb/S。 2、WDM方式 波分复用（WDM）方式因配置灵活、扩容方便，又可以节省光纤，所以其发展前景看好。但是国际上以2.5Gb/S还是以10Gb/S作为WDM的基群问题上出现了分歧。此外，由于G.653光纤在开放WDM应用时会出现四波混频效应（FWM）， 所以最适合于WDM方式的光纤是G.655光纤。目前国际上WDM最高实验室水平为2640Gb/S。 3、OTDM方式 光时分复用（OTDM）和传统的TDM的区别是：光/电和电/光转换在系统中的位置不同。我们现在采用的TDM方式，是把光/电和电/光转换放在高速率信道上。如先对线路信号进行光/电转换，然后对电信号进行解复用。而OTDM则是直接对高速率光信号进行复用和解复用，然后再对分支光路信号进行光/电和电/光转换。目前OTDM最高实验室水平为200Gb/S。 4、光放大技术 对光信号直接进行放大，一直是人们的追求目标。经过十多年的努力已取得了可喜的进展。光放大器可以分为两类，即光纤放大器和半导体激光放大器。光纤放大器尤其是EDFA（掺铒光纤放大器）已经成熟并商品化，其工作波长为1550nm.。它具有高增益（最高50dB）、高速率（10Gb/S）、低噪声和失真小等优点。此外，还有NDFA（掺铷）和PDFA（掺镨），其工作波长为1310nm,但性能不如SOA。半导体激光放大器（SOA）的工作波长为1310nm,它具有体积小、易驱动、高增益（20dB）等优点，发展前景十分乐观。 5、色散补偿技术 当码速率极高，出现色散受限的情况下如10Gb/S应用在G.652光纤时，色散补偿技术是必不可少的。目前色散补偿光纤（DCF）已经达到商用化水平，其色散补偿范围可达-50~-800ps/km.nm。此外，光纤光栅补偿技术也日益受到人们的重视。总之，光纤通信技术虽然已经成熟并成为现代通信的主要传输手段，但它并没有停滞不前而是向更高水平，更深层次的方向发展。并引发了许多新课题，形成了许多新学科，从而促进了其它科学分支的发展。 （二）.波分复用技术（WDM） 所谓波分复用，就是用一根光纤同时传输几种不同波长的光波以达到扩大通信容量的目的。在系统的发送端，由各个分系统分别发出不同波长的光波如λ1、λ2、λ3、λ4，并由合波器合成一束光波进入光纤进行传输，而在接收端用分波器把几种光波分离开，分别输入到各个分系统的光接收机。可以看出波分复用的关键技术是光波的合波器与分波器。近几年已经出现几 种形式的合波器与分波器，如半透镜与滤光片、自聚焦棒与滤光片以及平面光栅与偏振光栅等 （三）.相干光通信 迄今为止我们所应用的光纤通信都是采用强度调制与直接检波的工作方式，它只相当于原始的无线通信所使用的调制与解调技术。在此方式下，光源器件的调制速率、光接收机的灵敏度受到局限而难以再提高，适应不了超大容量、超长距离通信的要求。所谓相干光通信，就是在发端由激光器发出谱线极窄、频率稳定、相位恒定的相干光，并用先进的调制方法如FSK、ASK和PSK对之进行调制。在收端，把由光纤传输来的相干光载波与本振光源发出的相干光，经光耦合器后加到光混混频器上进行混频与差频，然后把差频后的中频光信号进行放大、检波。相干光通信技术一则可以增大光纤的传输容量，二则可以大大提高光接收机的灵敏度（可提高10～20dB）。相干光通信的关键技术是光源器件、光波的匹配。由发送端的光源和接收端的本振光源所发出的光，必须谱线十分狭窄（接近单频）、频率十分稳定、相位也非常恒定，否则无法进行混频与差频。此外，本振光和从光纤传输来的光载波必须具有良好的匹配，这就要求光纤应该是偏振保持光纤。 （四）.超长波长光纤通信 石英光纤的衰耗目前已接近理论极限值，再无多大潜力可挖。经研究发现，氟化物光纤在波长3.4微米处的衰耗理论极限，可低达10－3dB/km;而金属卤化物光纤的衰耗理论极限可低达10－2～10－5dB/km，若真的实现光纤衰耗小于10－3dB/km，中继距离可达三万多公里，那么实现全球无中继的光纤通信就会成为现实。人们把波长大于2微米的通信称为超长波长光纤通信。 （五）.光集成技术 它和电子技术中的集成电路相类似，是把许多微型光学元件如光源器件、光检测器件、光透镜、光滤波器、光栅等集成在一块很小的芯片上，构成具有复杂性能的光器件；还可以和集成电路等电子元件集成在一起形成功能更复杂功能的光电部件如光发送机与光接收机等。采用光集成技术，不仅使设备的体积、重量大大减少，而且提高了稳定性与可靠性。 （六）.光孤子通信 我们知道，通信容量越大，要求光脉冲越窄，如2.5Gb/s系统的光脉冲宽度约为400ps。窄光脉冲经光纤传输后因光纤的色散作用而出现脉冲展宽现象而引起码间干扰，因此脉冲展宽一直是制约大容量、长距离传输的关键因素。经研究发现，当注入光强密度足够大时会引起光脉冲变窄的奇特现象，其光脉冲宽度可低达几个ps，即所谓光孤子脉冲。因此用孤子脉冲可以实现超大容量的光纤通信。 更多博客内容 光纤跳线
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