發布時間：2023-03-07 15:03:59
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關鍵詞：光纖通信技術特點發展趨勢光纖鏈路現場測試
1光纖通信技術
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信方式。可以把光纖通信看成是以光導纖維為傳輸媒介的“有線”光通信。光纖由內芯和包層組成，內芯一般為幾十微米或幾微米，比一根頭發絲還細；外面層稱為包層，包層的作用就是保護光纖。實際上光纖通信系統使用的不是單根的光纖，而是許多光纖聚集在一起的組成的光纜。由于玻璃材料是制作光纖的主要材料，它是電氣絕緣體，因而不需要擔心接地回路；光波在光纖中傳輸，不會發生信息傳播中的信息泄露現象；光纖很細，占用的體積小，這就解決了實施的空間問題。
2光纖通信技術的特點
2.1頻帶極寬，通信容量大。光纖的傳輸帶寬比銅線或電纜大得多。對于單波長光纖通信系統，由于終端設備的限制往往發揮不出帶寬大的優勢。因此需要技術來增加傳輸的容量，密集波分復用技術就能解決這個問題。
2.2損耗低，中繼距離長。目前，商品石英光纖和其它傳輸介質相比的損耗是最低的；如果將來使用非石英極低損耗傳輸介質，理論上傳輸的損耗還可以降到更低的水平。這就表明通過光纖通信系統可以減少系統的施工成本，帶來更好的經濟效益。
2.3抗電磁干擾能力強。石英有很強的抗腐蝕性，而且絕緣性好。而且它還有一個重要的特性就是抗電磁干擾的能力很強，它不受外部環境的影響，也不受人為架設的電纜等干擾。這一點對于在強電領域的通訊應用特別有用，而且在軍事上也大有用處。
2.4無串音干擾，保密性好。在電波傳輸的過程中，電磁波的傳播容易泄露，保密性差。而光波在光纖中傳播，不會發生串擾的現象，保密性強。除以上特點之外，還有光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設；光纖的原材料資源豐富，成本低；溫度穩定性好、壽命長。正是因為光纖的這些優點，光纖的應用范圍越來越廣。
3不斷發展的光纖通信技術
3.1SDH系統光通信從一開始就是為傳送基于電路交換的信息的，所以客戶信號一般是TDM的連續碼流，如PDH、SDH等。伴隨著科技的進步，特別是計算機網絡技術的發展，傳輸數據也越來越大。分組信號與連續碼流的特點完全不同，它具有不確定性，因此傳送這種信號，是光通信技術需要解決的難題。而且兩種傳送設備也是有很大區別的。
3.2不斷增加的信道容量光通信系統能從PDH發展到SDH，從155Mb/s發展到lOGb/s，近來，4OGB/s已實現商品化。專家們在研究更大容量的，如160Gb/s(單波道)系統已經試驗成功，目前還在為其制定相應的標準。此外，科學家還在研究系統容量更大的通訊技術。
3.3光纖傳輸距離從宏觀上說，光纖的傳輸距離是越遠越好，因此研究光纖的研究人員們，一直在這方面努力。在光纖放大器投入使用后，不斷有對光纖傳輸距離的突破，為增大無再生中繼距離創造了條件。
3.4向城域網發展光傳輸目前正從骨干網向城域網發展，光傳輸逐漸靠近業務節點。而人們通常認為光傳輸作為一種傳輸信息的手段還不適應城域網。作為業務節點，既接近用戶，又能保證信息的安全傳輸，而用戶還希望光傳輸能帶來更多的便利服務。
3.5互聯網發展需求與下一代全光網絡發展趨勢近年來，互聯網業發展迅速，IP業務也隨之火爆。研究表明，隨著IP業的迅速發展，通信業將面臨“洗牌”，并孕育著新技術的出現。隨著軟件控制的進一步開發和發展，現代的光通信正逐步向智能化發展，它能靈活的讓營運者自由的管理光傳輸。而且還會有更多的相關應用應運而生，為人們的使用帶來更多的方便。綜上所述，以高速光傳輸技術、寬帶光接入技術、節點光交換技術、智能光聯網技術為核心，并面向IP互聯網應用的光波技術是目前光纖傳輸的研究熱點，而在以后，科學家還會繼續對這一領域的研究和開發。從未來的應用來看，光網絡將向著服務多元化和資源配置的方向發展，為了滿足客戶的需求，光纖通信的發展不僅要突破距離的限制，更要向智能化邁進。
4光纖鏈路的現場測試
4.1現場測試的目的對光纖安裝現場測試是光纖鏈路安裝的必須措施，是保證電纜支持網絡協議的重要方式。它的目的在于檢測光纖連接的質量是否符合標準，并且減少故障因素。
4.2現場測試標準目前光纖鏈路現場測試標準分為兩大類：光纖系統標準和應用系統標準。①光纖系統標準：光纖系統標準是獨立于應用的光纖鏈路現場測試標準。對于不同的光纖系統，它的標準也不同。目前大多數的光纖鏈路現場檢測應用的就是這個標準。②光纖應用系統標準：光纖應用系統標準是基于安裝光纖的特定應用的光纖鏈路現場測試標準。這種測試的標準是固定的，不會因為光纖系統的不同而改變。
4.3光纖鏈路現場測試光纖通信應用的是光傳輸，它不會受到磁場等外界因素的干擾，所以對它的測試不同于對普通的銅線電纜的測試。在光纖的測試中，雖然光纖的種類很多，但它們的測試參數都是基本一致的。在光纖鏈路現場測試中，主要是對光纖的光學特性和傳輸特性進行測試。光纖的光學特性和傳輸特性對光纖通信系統對光纖的傳輸質量有重大的影響。但由于光纖的特性不受安裝的影響，因此在安裝時不需測試，而是由生產商在生產時進行測試。
4.4現場測試工具①光源：目前的光源主要有LED（發光二極管）光源和激光光源兩種。②光功率計：光功率計是測量光纖上傳送的信號強度的設備，用于測量絕對光功率或通過一段光纖的光功率相對損耗。在光纖系統中，測量光功率是最基本的。光功率計的原理非常像電子學中的萬用表，只不過萬用表測量的是電子，而光功率計測量的是光。通過測量發射端機或光網絡的絕對功率，一臺光功率計就能夠評價光端設備的性能。用光功率計與穩定光源組合使用，組成光損失測試器，則能夠測量連接損耗、檢驗連續性，并幫助評估光纖鏈路傳輸質量。③光時域反射計：OTDR根據光的后向散射原理制作，利用光在光纖中傳播時產生的后向散射光來獲取衰減的信息，可用于測量光纖衰減、接頭損耗、光纖故障點定位以及了解光纖沿長度的損耗分布情況等。從某種意義上來說，光時域反射計(OTDR)的作用類似于在電纜測試中使用的時域反射計（TDR），只不過TDR測量的是由阻抗引起的信號反射，而OTDR測量的則是由光子的反向散射引起的信號反射。反向散射是對所有光纖都有影響的一種現象，是由于光子在光纖中發生反射所引起的。
雖然目前光通信的容量已經非常大，但仍有大量應用能力閑置，伴隨著社會經濟和科學技術的進一步發展，對信息的需求也會隨之增加，并會超過現在的網絡承載能力，因此我們必須進一步努力研究更加先進的光傳輸手段。因此，在經濟社會發展的推動下，光通信一定會有更加長久的發展。
參考文獻：
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[2]何淑貞，王曉梅.光通信技術的新飛躍[J].網絡電信.2004.(2).
關鍵詞：卡塞格倫光學天線 光束 熱變形
中圖分類號：TN820 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0028-02
空間光通信的快速發展，帶動了光學天線系統設計技術的進步。光學天線系統作為空間光通信設備，具有自身的優勢：體積小，重量輕、功耗低、頻帶寬、通信容量大，等等。卡塞格倫光學天線作為光學發射和接收天線，其突出的優點有[1]：（1）口徑可以做得較大，不產生色差且可用波段范圍較寬；（2）采用非球面鏡后，有較大的消像差能力；（3）可以做到收發合一。但環境的變化對天線系統的性能會產生較大的影響。本文對一種典型的卡塞格倫光學天線的鏡體進行了熱變形仿真，并利用了光學仿真軟件CODE-V分析了熱變形對傳輸光束傳輸質量的影響。
1 天線鏡體的熱變形對光束傳輸的影響
1.1 鏡體的熱變形分析
我們知道，當鏡子的表面和內部存在溫差時，由于玻璃的導熱率低，內外部溫差產生的應力能使鏡體變形并改變其表面的曲率半徑，尤其是靠近外部的區域，會出現所謂的“塌邊”或“翹邊”的現象，這一溫度效應稱為“邊緣效應”[2]。根據熱彈性力學理論，鏡體由于溫度的改變而產生的形變，主要由三部分組成：鏡體材料溫度升高而產生的自由熱膨脹、邊界固定后不能自由膨脹而引起的和材料的泊松比有關的形變、熱應力而產生的形變[3]。
為了形象地描述鏡體的熱形變，該文利用ANSYS軟件仿真圖[4]，以常溫（20 oC）為起始溫度、壓圈法固定鏡體為例，分析了鏡體隨溫度的升高而發生的形變。圖1、圖2、圖3分別表示溫度為100 oC時鏡體在X、Y、Z方向的位移。從圖中可以看出，升溫時，天線系統的反射鏡面向外鼓起。鏡體在軸向方向（Z方向）的變化，對光束的傳輸影響最大，當溫度變化為100 oC時，軸向方向（Z方向）的變形量為0.6 ?m。而當溫度降低時，天線系統的反射鏡面向內凹陷。由此表明，溫度的變化對鏡體的形變影響還是比較大的。
1.2 鏡體的熱變形對傳輸光束的影響
圖4，圖5分別描述了鏡體變形前后天線的點擴散函數圖。圖6、圖7分別描述了鏡體變形前后天線系統的MTF圖。圖4、圖5表明鏡體變形前，光束通過設計的卡塞格倫光學天線，光束能量集中，發射光束發散角小，光線分布均勻，實現了卡塞格倫光學天線收發合一的功能。圖6、圖7表明，鏡體變形后，光束在卡塞格倫光學天線中傳輸時，天線系統的傳輸特性變差。相應地，卡塞格倫光學天線的效率發生了明顯的變化，光束的傳輸達不到鏡體溫度變化前的理想值。這種反射鏡面的熱變形對傳輸光束會產生偏轉、傳輸光束中心移位及光束發散等影響[5]。在空間光通信中，傳輸光束的偏轉、中心移位及光束發散會造成目標圖像畸變、存在嚴重的像差以及圖像不清晰等等。本文設計的卡塞格倫光學天線采用了大量的反射鏡面，所以鏡面的熱變形對光束的傳輸影響很大。由此可見，在實際應用時，要在鏡面材料選擇、鏡體應力釋放方式、鏡體大小選擇等方面進行合理設計，盡量減小由于溫度變化對鏡體產生的應力，以避免出現像差增大和天線鏡面破裂等現象。
2 結語
該論文研究了卡塞格倫光學天線鏡體的熱變形對傳輸光束傳輸質量的影響。光學天線的設計是空間光通信的重要發展部分，光學天線傳輸的質量高低直接影響到信號傳輸的準確性，所以在系統設計過程中，應該考慮環境變化對系統的影響。
參考文獻
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論文摘要：通信技術的發展引領著社會生活的進步。本文主要探討了高新技術在有線通信系統和光通信系統中的應用。
從20世紀90年代初以來，全球向信息密集的工作方式和生活方式的轉變，推動了通信技術的發展。然而，在當今經濟技術知識爆炸的時代，隨著行業及社會對信息需求的不斷增長和應用的不斷深化，只有實現通信系統在技術科技方面不斷更新，加快通信系統向網絡化、服務化、體系化與融合化方向的演進，才能突顯通信系統在社會生活領域支撐引領的作用和地位，創造更好的發展空間。本文筆者結合工作實踐，主要探討了現代高新技術在有線通信系統和光通信系統中的應用。
1、分數階Fourier變換技術在有線通信系統中的應用
有線通信是利用電線或者光纜作為通訊傳導的通信形式，它通過對現有各類網絡進行技術改造，與下一代新建網絡互通和融合，成為現代通信系統的重要支柱。然而，在有線通信信道中存在各種噪聲，如果不對其進行處理則會使誤碼率增加。因此，要消除不理想信道和噪聲對信號的影響，必須應用新技術。分數階Fourier變換(FRFT)的通信技術原理是以線性調頻信號(chirp)作為調制信號，利用線性調頻信號在分數階里變換域的能量聚焦特性，通過接收機進行路徑分集接收抑制有線通信信道多途效應所產生的碼間干擾，從而提高系統的抗噪聲干擾和頻率選擇性衰減的能力。具體應用程序如下：
1.1信號檢測與參數估計
分數階Fourier變換作為一種新型的線性時頻工具，其實質是信號在時間軸上逆時針旋轉任意角度到U軸上的表示(U軸被稱為分數階Fourier(FRF)域)，而該核是U域上的一組正交的chirp基，這就是分數階Fourier變換的chirp基分解特性。所以，在適當的分數階Fourier域中，一個chirp信號將表現一個沖擊函數，即分數階Fourier變換過程中，某個分數階Fourier域對應的chirp信號具有很好的能量聚焦性，而這種能量聚焦性對chirp信號的監測和估計具有很好的作用。因此，在信號檢測與參數估計中，我們的基本思路是以旋轉角口為變量進行掃描，求出觀測信號所有階次的分數階Fourier變換，于是形成信號能量在由分數階域U和分數階次P組成的二維參數平面上的分布。然后，我們按域值在在此平面上進行二維搜索，找出最大峰值位置。并根據最大峰值坐標可以檢測出chirp信號，并估計出峰值所對應的分數階次P和分數階域坐標，估計出信號的參數。
1.2分集接收
分集接收是利用信號和信道的性質，將接收到的多徑信號分離成互不相關的多路信號，然后將多徑衰落信道分散的能量更有效的接收起來，處理之后進行判決，從而達到抗衰落的目的。本文采用分集合并技術，即取出那些幅度明顯大于噪聲背景的多徑分量，對它們進行延時相加，使之在某一時刻對齊并按一定的準則合并，提高多徑分集的效果。在通信系統中，RAKE接收機由N個并行相關器和個合并器組成，每個相關器與發射信號的一個多徑分量匹配。在N個相關器前增加時移單元，就可在時間上將所有分量對齊，從而采用相同的本地參考信號。然后，相關器組的輸出送給合并器，將合并器輸出的判決變量送到檢測器進行判決。最后，根據接收機使用的不同合并方法，在選擇性合并方式下，在多支路接收信號中，選取信噪比最高的的支路信號作為輸出信號。
1.3峰值輸出
信噪比系數呈現出一個典型的振蕩特性，且振蕩頻率與振蕩幅度與時頻面的旋轉角度和輸入信號相關。因此在采用分數階Fourier變換技術的實際使用中，在進行近似計算處理時需要特別注意，必須對近似處理帶來的誤差進行評估。
2、ATP系統在光通信系統中的應用
隨著科技發展的日新月異，自由激光空間光通信已經成為現代通信技術發展的新熱點。但從技術實現方面來講，由于激光通信具有信號光束窄、發散角小這樣的特點，從而導致APT（Acquisition Pointing Tracking)捕獲、跟蹤、瞄準相距較遠的運動體上的較窄信號光束相當困難。ATP系統是由粗跟蹤和精跟蹤單元構成的復合跟蹤系統，其主要功能是在粗跟蹤單元實現初始的捕獲和跟蹤，并將信標光引入精跟蹤的視場范圍內，然后精跟蹤單元實現更高帶寬的跟瞄，再將信標光穩定在可通信的視場之內，為最終空間站光通信系統工程實現奠定了一定的技術基礎。
2.1粗跟蹤單元
粗瞄準單元由一個安裝在精密光機組件上的收發天線，萬向支架驅動電機以及粗跟蹤探測器（CCD）組成，主要作用是捕獲目標和完成對目標的粗跟蹤。在捕獲階段，粗瞄準機構接收由上位機根據已知的衛星運動軌跡或星歷表給出的命令信號，將望遠鏡定位到對方通信終端的方向上。為確保入射的信標光在精跟瞄控制系統的動態范圍內，必須根據粗跟蹤探測器給出的目標脫靶量來控制萬向支架上的望遠鏡，使它的跟蹤精度必須保證系統的光軸處于精跟蹤探測器視場內，從而把信標光引入精跟蹤探測器的視場內。
2.2精跟蹤單元
精跟蹤單元的跟蹤精度將決定整個系統的跟蹤精度，它要求帶寬非常高，帶寬越高，對干擾的抑制能力就越強，從而可加快系統的反應速度，加強跟蹤精度。因此，設計一個高帶寬高精度的精跟蹤環是整個ATP系統的關鍵所在。在這一單元我們可采用高幀頻、高靈敏度、具有跳躍式讀出模式的面陣電荷耦合器件（CCD）傳感器。它基于深埋溝道移位寄存器技術，可以獲得非常高的讀出速率、非常低的噪聲和非常高的動態范圍。通過由捕獲探測器（CCD）和定位探測器（OPI N）組成探測接收單元轉換，CCD完成捕獲與粗跟蹤，并將接收光引導至OPI N上，在OPI N中進行誤差信號的檢測，從而提高信標光捕捉精度。
2.3控制單元
將捕捉的信號經放大、整形和A／D變換處理后，在計算機中按一定的數據分配流程將信號輸入。然后通過計算機給出的速度控制信號和加速度控制信號，又經數據分配接口送入D／A轉換與處理網絡，使伺服電機按要求轉動并帶動天線轉動機構分別在水平和俯仰兩個方位轉動，以調整天線的位置，達到自動捕獲、跟蹤、瞄準的目的。
3、結語
通信技術的發展促進了社會生活的進步，在未來通信技術的研究上，應不斷探索、創新，追求高新技術在通信系統中的應用。
參考文獻
【關鍵詞】 衛星通訊 發展方向 發展前景
一、衛星通訊的當前情況
1964年，國際通訊衛星組織INTEL-SAT在美國總部成立，同年發射了地球上有史以來第一顆商用衛星，經過大半個世紀的不斷發展的壯大，相比較二十世紀五十年代的衛星通訊，如今的衛星通訊取得了許多突破性進展。衛星通訊被大范圍的應用于農業、商業和軍事等各個與我們息息相關的方面。在日常生活中，衛星通訊占據了很高的地位，例如精彩絕倫語音廣播和電視廣播都是靠衛星通訊提供技術支持，為偏遠地區提供了必不可少的通信，也為發生了嚴重自然災害的地方提供了緊急通信，并為各種重大事件提供了及時的實況直播。
總之，為人們日常的生活提供了巨大便利。在軍事領域，衛星通訊也發揮著巨大能力。新世紀的到來，科學技術得到了前所未有的發展，生產力也隨之增長，這也為衛星通訊技術的發展提供了強有力的理論支撐和科技幫助。
二、衛星通訊新技術
2.1星上信號處理
早期，采用透明轉發器實現中級傳輸是GEO衛星通訊的常用手段，用戶可以根據自身需要，租用不同頻率的轉發器，有較強的靈活性是這種信道資源的一項優勢。
2.2星上交換
支持星上交換是OBP最重要的一個作用。其中，再生式的OBP由于其能獲得各路信號所傳輸的數據流，能支持任何方式的交換，比如程控電路交換、ATM交換和IP交換等等。特別是，IP交換的技術若能在星上實現，那么地面因特網和衛星網之間的鏈接就會變得非常簡單和方便。
2.3空間激光通信技術
空間激光通信技術是一項用激光束作為載體在自由空間進行通信的技術，既可作為衛星與地面之間的通信鏈路，也可以作為衛星與衛星之間的告訴傳輸鏈路。但由于前者在存在較濃的云霧或降雨的情況下，無法完成正常的通信，所以空間激光通信技術作為衛星與地面的通信鏈路時，信息傳輸的速率不太高。此技術將攜帶信息的電信號調制到光束上發送，通過初定位和調整，再經過光束的捕獲、瞄準和跟蹤，在通信的兩端建立起光鏈路，從而進行信息傳遞。
三、衛星通信技術發展前景
骨干網由計算機局域網、有線電視網以及有線電信網三部分融合組成，除此之外，地面移動通信蜂窩網通過其自身的無線核心網與骨干網進行互聯，衛星通訊網也通過無線核心網與骨干網建立了鏈接。近幾年，IP化是大勢所趨，正是由于衛星通訊不斷IP化，各種各樣的不同性質與不同業務的衛星通訊終端都變成了類似的因特網接入設備，由此可見一斑。需要指出的是，@里所說的IP化不代表衛星通訊網內部的傳輸和交換全部實現IP化，而是將其特別的傳輸和交換方式保留，這樣對于發揮衛星通訊的特點而獲得更高的衛星資源利用率和達到更高水平的業務質量都更有利。隨著Ka頻段的LEO衛星群蜂窩網的不斷發展，使得頻率資源和通信容量大幅度增長，同時，也在一定程度上降低了用戶終端的成本，衛星通訊無線覆蓋的優勢也得以體現，基于此，衛星通訊技術在國際民用通信市場上占據了一席之位。但是，在我國情況有所不同，原因在于相比于國外大多數國家，我國的4G地面蜂網在我國民用通信市場上占有很大比例，使得衛星通信接入互聯網的競爭力遠不如4G。
根據我國目前的情況，衛星通訊技術可實現的可用頻率的地域覆蓋密度，相比4G的地域覆蓋密度，要低好幾個數量級。
數字通信和個人通信的飛快發展。在移動衛星通訊中，中低軌衛星通訊有很大的發展前景，能為未來“全球個人通訊”的實現助力，使得人們真正地進入個人通信時代。伴隨衛星通信容量和速率的持續增加，以及先進的數字通訊技術的不斷影響，數字衛星廣播的數量的質量都得到了很大改善，衛星電視廣播業務的空間有十分充足，人們的文化生活水平也得到了提高。
通信衛星的功能隨著衛星高新技術的不斷出現、推廣和利用而擴大，所應用的領域也正在不斷擴寬。在二十一世紀，衛星通訊將擁有更廣闊的發展空間，并占據更加重要的地位。與光纖通信一起，發展成為一項供未來人類通信的最為重要的手段。
參 考 文 獻
論文摘要：光電子器件和部件廣泛應用于長距離大容量光纖通信、光存儲、光顯示、光互聯、光信息處理、激光加工、激光醫療和軍事武器裝備，預期還會在未來的光計算中發揮重要作用。本文將介紹國內外光電子技術及光電子產業的發展。
如果說微電子技術推動了以計算機、因特網、光纖通信等為代表的信息技術的高速發展，改變了人們的生活方式，使得知識經濟初見端倪，那么隨著信息技術的發展，大容量光纖通信網絡的建設，光電子技術將起到越來越重要的作用。美國商務部指出：“90年代，全世界的光子產業以比微電子產業高得多的速度發展，誰在光電子產業方面取得主動權，誰就將在21世紀的尖端科技較量中奪魁”。日本《呼聲》月刊也有類似的評論：“21世紀具有代表意義的主導產業，第一是光電子產業，第二是信息通信產業，第三是健康和福利產業……”，可以斷言，光電子技術將繼微電子技術之后再次推動人類科學技術的革命。
1世界光電子技術和產業的發展
光纖通信技術的發展速度遠遠超過當初人們的預料，光纖已經成為通信網的重要傳輸媒介，現在世界上大約有60%的通信業務經光纖傳輸，到20世紀末將達到85%，但從目前光纖通信的整體水平來看，仍處于初級階段，光纖通信的巨大潛力還沒有完全開發出來。目前，各種新技術層出不窮，密集波分復用技術（DWDM，在同一根光纖內傳輸多路不同波長的光信號，以提高單根光纖的傳輸能力）、摻鉺光纖放大器技術（EDFA，可將光信號直接放大，具有輸出功率高、噪聲小，增益帶寬等優點）已取得突破性進展并得到廣泛的應用。現在DWDM系統和光傳輸設備中，光電技術的比例將從過去比重不到10%達到90%。一種全新的、無需進行任何光電變換的光波通信——“全光通信”，由于波分復用技術和摻鉺光纖放大器技術的進展，也日趨成熟，將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統上首次使用，給全球的通信業帶來蓬勃生機。為此提供支撐的就是半導體光電子器件和部件。光電子器件和技術已形成一個快速增長的、巨大的光電子產業，對國民經濟的發展起著越來越大的作用。美國光電子產業振興協會估計，到2003年，光電子產業的總產值將達2000億美元。
Internet應用的飛速增長對電信骨干網帶寬提出越來越高的需求，為滿足需求的增長，人們可以鋪設更多的光纖，或靠提高單路光的信息運載量（現在主干網可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性設備）。但更主要的方法卻是靠發展波分復用技術，增加光纖內通光的路數（光波分復用的實驗記錄已經達到2.64Tbps）。波分復用技術的普遍運用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長的市場。無限戰略公司的報告指出：“信號傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場1999年達到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號放大用激光器1999年市場份額達到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號放大用激光器銷售額達2.9億美元，比去年增長121%。整個激光器市場的份額1999年達18億美元，預期2003年將達到30億美元”。美國通信工業研究公司（CIR）的研究預測，北美市場光電子部件的市場規模將由目前的28億美元增長到2003年的61億美元，約每年增長18.5%。密集波分復用設備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報告稱雖然10年內全光通信還不會全面商業化，但是全光交換將在幾年內成為市場主流，報告也指出盡管光學部件市場被大公司所占據，但仍有創新性公司進入的可能。
2我國的光電子技術和產業
近10年來我國光電子技術研究在國家“863”計劃和有關部門的支持下有了突飛猛進的進展，在很多領域同國外先進國家只有兩三年的距離，個別領域還處于世界領先地位國內光電子有關產業基地在光電子器件、部件和子系統（如激光器、探測器、光收發模塊、EDFA、無源光器件）等已經占領了國內較大的市場份額，初步具備同國外大公司競爭的能力，在毫無市場保護的情況下，靠自己的力量爭得了一席之地，市場營銷逐年有較大的增長，個別產品還取得國際市場相關產品中的銷量最大的成績。我國相應研究發展基地和本領域高技術公司的許多產品填補了國內相關產品的空白，打破國外產品在市場上的壟斷地位，同時爭取進入國際市場。
摻鉺光纖放大器（EDFA）是高速大容量光纖通信系統必需的關鍵部件，國內企業產品占國內市場40%的份額。我國也是目前國際上少數幾個有能力研制PIC和OEIC的國家。808nm大功率激光器及其泵浦的固體綠光激光器，670nm紅光激光器已產品化和商品化并批量占領國際市場。國內移動通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國產器件，國產1.55μmDFB激光器戰勝了國外器件，占領了100%的國內市場。
但是，我們應當認識到在我國光電子技術發展中，光電子器件、部件雖是光通信、光顯示、光存儲等高技術產業的關鍵部分，但在整個系統和設備成本中所占的比重較小，其產值較低，目前科研開發主要處于跟蹤和小批量生產階段，光電子產業所需的規模化、產業化生產技術目前還未有實質突破；國內研究生產的光電器件和部件有相當部分還未能滿足整機和系統的要求，導致國外器件占據國內市場相當多的份額；在機制上仍未擺脫科研、生產、市場相互脫離的狀況。
關鍵詞：DWDM，光分波/合波器，光放大器
1．引言
隨著話音業務的飛速增長和各種新業務的不斷涌現，特別是IP技術的日新月異，網絡容量將會受到嚴重的挑戰。隨著EDFA進入實用階段，DWDM――目前解決通信網絡容量危機的最佳方案--復用波分技術得到了極大的發展。
波分復用(WDM)技術，尤其是其中的密集波分復用(DMDM)技術除了能經濟地使光網絡獲得超大傳輸容量外，還有應用靈活方便的優點。因為DMDM系統各信道上的光信號可以具有彼此獨立的比特率和體系。用一根光纖能夠同時傳輸不同體系、不同速率（低速、高速、超高速）、不同業務類型（圖像、語音、數據）的多種信號。至2000年，DWDM技術已在全球范圍內得到了廣泛應用，該技術正邁向成熟。
2．光波分復用的基本概念
WDM是指在一根光纖中同時傳輸多波長光信號的一項技術。
DWDM指在同一窗口中信道間隔較小的波分復用。該系統是在1550nm波長區段內(見圖1)，同時用8，16或更多個波長，在一對光纖上(也可采用單光纖)構成的光通信系統，其中每個波長之間的間隔為1.6nm，0.8nm或更低，其對應的帶寬約為200GHz，100GHz或更窄。
現在，也有用WDM來稱呼DWDM系統的。從本質上講，DWDM只是WDM的一種形式，WDM更具有普遍性，DWDM缺乏很明確和準確的定義。一般情況下，如果不特指1310nm/1550nm的兩波分WDM系統，人們談論的WDM系統就是指DWDM系統。
3．光波分復用的關鍵技術
DWDM技術把光波作為信號的載波，在發送端采用波分復用器（合波器）將規定的不同波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端，再由波分解復用器（分波器）將這些不同波長承載不同信號的光載波分開的復用方式。根據波分復用器的不同，可以復用的波長數也不同。如圖1所示。論文格式，光放大器。。
DWDM系統中的光電器件主要包括激光器、波分復用/解復用器和光纖放大器。
圖 1 DWDM技術
3.1波分復用系統對光纖光源的要求
由于單模光纖具有內部損耗低、帶寬大、易于升級擴容和成本低的優點，國際上已一致認同DWDM系統將只使用單模光纖作為傳輸媒質。目前，ITU-T已經在G.652、G.653、G.654和G.655建議中分別定義了4種不同設計的單模光纖。
波分系統的光源的兩個基本要求是：①光源有標準的、穩定的光波長。②光源需要滿足長距離傳輸要求。
目前最適合傳輸DWDM系統的光纖是G.655光纖，但在我國因為大量鋪設的是G.652尾纖，所以在上10G及以上速率的信號時，需要用色散補償。
3.2波分復用系統關鍵器件--分波/合波器
波分系統的關鍵器件是分波/合波器。論文格式，光放大器。。合波器的主要作用是將多個信號波長合在一根光纖中傳輸；分波器的主要作用是將在一根光纖中傳輸的多個波長信號分離。
3.3 光放大技術
光放大技術的發展和實際應用是DWDM技術得以應用的主要因素。
在光纖通信中光信號不失真地傳送得越遠越好。由于光纖存在一定的損耗和色散，從而限制了光纖通信系統的傳送距離。為實現長距離的光纖傳輸，需要采用光放大器。
迄今為止，人們已研究出3種光放大器，即半導體激光放大器（SOA）、光纖拉曼放大器（RAMAN）和摻稀土元素的光纖放大器。摻稀土元素的光纖放大器主要有摻鉺光纖放大器（EDFA）和摻鐠光纖放大器（PDFA），其中EDFA適合于長波長1550nm窗口的光信號放大，而PDFA適用于1310nm窗口的光信號。論文格式，光放大器。。目前已經達到實用化水平并在DWDM系統應用的就是EDFA。PDFA尚未達到商用水平。半導體激光放大器（SOA），集成性好，但其放大器噪聲較大是一個急待解決的問題；RAMAN在高速率系統和海底通信系統中有廣泛的應用前景。
3.4 DWDM設備工作方式
3.4.1 雙纖雙向傳輸
雙纖雙向傳輸是指一根光纖只完成一個方向光信號的傳輸，反向光信號的傳輸由另一根光纖來完成。因此，同一波長在兩個方向上可以重復利用。
這種DWDM系統可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量擴大幾倍至幾十倍。在長途網中，可以根據實際業務量的需要逐步增加波長來實現擴容，十分靈活。
3.4.2 單纖雙向傳輸
單纖雙向傳輸是指在一根光纖中實現兩個方向光信號的同時傳輸，兩個方向光信號應安排在不同波長上。單纖雙向傳輸允許單根光纖攜帶全雙工通路，通常可以比單向傳輸節約一半的光纖器件。論文格式，光放大器。。由于兩個方向傳輸的信號不交互產生FWM（四波混頻）產物，因此其總的FWM產物比雙纖單向傳輸少很多，但缺點是該系統需要采用特殊的措施來對付光反射，以防多徑干擾；當需要將光信號放大以延長傳輸距離時，必須采用雙向光纖放大器以及光環形器等元件，但其噪聲系數稍差。論文格式，光放大器。。
4．結論：密集波分復用是光纖通信的發展方向
一百年來，電信網技術發生了巨大變化，其中交換網、傳輸網經歷了從模擬到數字、從電纜到光纜、從PDH到SDH、……總之,從業務形態來說,核心通信業務的發展遵循了從簡單到復雜，從窄到寬發展的規律。論文格式，光放大器。。DWDM的成功推出是必然趨勢，DWDM技術第一次把復用方式從電信號轉移到光信號，在光域上用波分復用的方式提高傳輸速率，光信號實現了直接復用和放大，并且各個波長彼此獨立，對傳輸的數據格式透明，從某種意義上講，WDM技術的應用標志著光通信時代的“真正”來臨。在可預見的未來，基于WDM技術的光選路、交換技術也將得到大規劃應用，作為通信領域發展最為迅速的前沿技術，WDM具有不可估量的發展潛力和光明前途。所以說光波分復用是光纖通信發展的方向。
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光纖通信的誕生與發展是電信史上的一次重要革命。光纖從提出理論到技術實現和今天的高速光纖通信也不過幾十年的時間。從國外的發展歷程我們可以看出，20世紀60年代中期，所研制的最好的光纖損耗在400分貝以上，1966年英國標準電信研究所高錕及Hockham從理論上預言光纖損耗可降至20分貝/千米以下，日本于1969年研制出第一根通信用光纖損耗為100分貝/千米，1970年康寧公司(Corning)采用“粉末法”先后獲得了損耗低于20分貝／千米和4分貝/千米的低損耗石英光纖，1974年貝爾實驗室(Bell)采用改進的化學汽相沉積法制出性能優于康寧公司的光纖產品。到1979年，摻鍺石英光纖在1.55千米處的損耗已經降到0.2分貝/千米，這一數值已經十分接近由Rayleigh散射所決定的石英光纖理論損耗極限。
目前國內光纖光纜的生產能力過剩，供大于求。特種光纖如FTTH用光纖仍需進口，但總量不大，國內生產光纖光纜價格與國際市場沒有差別，成本無法再降，已經是零利潤，在國際市場沒有太強競爭力，出口量很小。二十年來的光技術的兩個主要發展，WDM和PON，這兩個已經相對比較成熟。多業務傳輸發展平臺兩個方面，一方面是更有效承載以太網業務、數據業務，另一方面是向業務方面發展。AS0N的現狀是目前的系統只是在設備中，或是在網絡中實現了一些功能，但是一些核心作用還沒有達到。
二、光纖通信技術的趨勢及展望
目前在光通信領域有幾個發展熱點即超高速傳輸系統、超大容量WDM系統、光傳送聯網技術、新一代的光纖、IPoverOptical以及光接入網技術。
（一）向超高速系統的發展
目前10Gbps系統已開始大批量裝備網絡，主要在北美，在歐洲、日本和澳大利亞也已開始大量應用。但是，10Gbps系統對于光纜極化模色散比較敏感，而已經鋪設的光纜并不一定都能滿足開通和使用10Gbps系統的要求，需要實際測試，驗證合格后才能安裝開通。它的比較現實的出路是轉向光的復用方式。光復用方式有很多種，但目前只有波分復用(WDM)方式進入了大規模商用階段，而其它方式尚處于試驗研究階段。
（二）向超大容量WDM系統的演進
采用電的時分復用系統的擴容潛力已盡，然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用率低于1％，還有99％的資源尚待發掘。如果將多個發送波長適當錯開的光源信號同時在一級光纖上傳送，則可大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復用(WDM)的基本思路。基于WDM應用的巨大好處及近幾年來技術上的重大突破和市場的驅動，波分復用系統發展十分迅速。目前全球實際鋪設的WDM系統已超過3000個，而實用化系統的最大容量已達320Gbps(2×16×10Gbps)，美國朗訊公司已宣布將推出80個波長的WDM系統，其總容量可達200Gbps(80×2.5Gbps)或400Gbps(40×10Gbps)。實驗室的最高水平則已達到2.6Tbps(13×20Gbps)。預計不久的將來，實用化系統的容量即可達到1Tbps的水平。
（三）實現光聯網
上述實用化的波分復用系統技術盡管具有巨大的傳輸容量，但基本上是以點到點通信為基礎的系統，其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實現類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話，無疑將增加新一層的威力。根據這一基本思路，光光聯網既可以實現超大容量光網絡和網絡擴展性、重構性、透明性，又允許網絡的節點數和業務量的不斷增長、互連任何系統和不同制式的信號。
由于光聯網具有潛在的巨大優勢，美歐日等發達國家投入了大量的人力、物力和財力進行預研，特別是美國國防部預研局(DARPA)資助了一系列光聯網項目。光聯網已經成為繼SDH電聯網以后的又一新的光通信發展。建設一個最大透明的、高度靈活的和超大容量的國家骨干光網絡，不僅可以為未來的國家信息基礎設施(NJJ)奠定一個堅實的物理基礎，而且也對我國下一世紀的信息產業和國民經濟的騰飛以及國家的安全有極其重要的戰略意義。
（四）開發新代的光纖
傳統的G.652單模光纖在適應上述超高速長距離傳送網絡的發展需要方面已暴露出力不從心的態勢，開發新型光纖已成為開發下一代網絡基礎設施的重要組成部分。目前，為了適應干線網和城域網的不同發展需要，已出現了兩種不同的新型光纖，即非零色散光(G.655光纖)和無水吸收峰光纖(全波光纖)。其中，全波光纖將是以后開發的重點，也是現在研究的熱點。從長遠來看，BPON技術無可爭議地將是未來寬帶接入技術的發展方向，但從當前技術發展、成本及應用需求的實際狀況看，它距離實現廣泛應用于電信接入網絡這一最終目標還會有一個較長的發展過程。
（五）IPoverSDH與IpoverOptical
以lP業務為主的數據業務是當前世界信息業發展的主要推動力，因而能否有效地支持JP業務已成為新技術能否有長遠技術壽命的標志。目前，ATM和SDH均能支持lP，分別稱為IPoverATM和IPoverSDH兩者各有千秋。但從長遠看，當IP業務量逐漸增加，需要高于2．4吉位每秒的鏈路容量時，則有可能最終會省掉中間的SDH層，IP直接在光路上跑，形成十分簡單統一的IP網結構(IPoverOptical)。三種IP傳送技術都將在電信網發展的不同時期和網絡的不同部分發揮自己應有的歷史作用。但從面向未來的視角看。IPoverOptical將是最具長遠生命力的技術。特別是隨著IP業務逐漸成為網絡的主導業務后，這種對JP業務最理想的傳送技術將會成為未來網絡特別是骨干網的主導傳送技術。
（六）解決全網瓶頸的手段一光接入網
近幾年，網絡的核心部分發生了翻天覆地的變化，無論是交換，還是傳輸都己更新了好幾代。不久，網絡的這一部分將成為全數字化的、軟件主宰和控制的、高度集成和智能化的網絡，而另一方面，現存的接入網仍然是被雙絞線銅線主宰的(90％以上)、原始落后的模擬系統。兩者在技術上存在巨大的反差，制約全網的進一步發展。為了能從根本上徹底解決這一問題，必須大力發展光接入網技術。因為光接入網有以下幾個優點：（1）減少維護管理費用和故障率；（2）配合本地網絡結構的調整，減少節點，擴大覆蓋；（3）充分利用光纖化所帶來的一系列好處；（4）建設透明光網絡，迎接多媒體時代。
參考文獻：
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