浅谈现代光纤通信技术.doc

浅谈现代光纤通信技术
学号：11007990806 姓名：呙毅
摘要：光纤通信技术是以光导纤维作为传输介质，以光波作为信息传输载体而实现信息传输的通信技术。自光纤通信技术发 展以来，因其传输信息量大、速度快、抗干扰性强等优点，在许多通信领域得到了广泛的应用。本文试从光纤通信传输技术的特点入手，阐述了光纤通信技术的应用现状及其发展趋势。
关键词：光纤通信技术的发展历史，光纤通信技术的应用现状，光纤通信技术的发展趋势
引言
进入 21 世纪后，由于因特网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体 应用的增长， 对大容量信息传输系统和网络有了更为迫切的需求， 自此光纤通信 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。基于其强大的传输能力，光纤通信技术的发展前景不可限量。
光纤通信技术的发展历史：
1880年，美国人贝尔（Bell）发明了用光波做载波传送语音的“光电话”，该光电话就是现代光通信的雏形。1960年，美国人梅曼（Mainan）发明了第一台红宝石激光器，给光通信技术带来了新的希望，正是激光器的发明及应用，才使得沉睡了80年的光通信技术进入一个崭新的阶段。但是由于找不到稳定可靠和低损耗的传输介质，对于光通信的研究再次走入低潮。1966年，英籍华人高锟（C.K.Kao）和霍克哈姆（C.A.Hockham）共同发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤进行信息传输的可能性和技术途 径，奠定了现代光通信即光纤通信技术的基础。20 世纪70年代，光纤的研制取得了重大的突破：1970年，美国康宁公司研制成功损耗为20dB/km的石英光纤。把光纤通信 的研究开发推向一个新阶段。 1972 年，康定公司又研制成功高纯石英多模光纤，将损耗降之4dB/km。1974 年，美国贝尔实验室的光纤损耗降低到1.1dB/km。1976年，日本电报 电话公司将光纤损耗降到0.47dB/km。十年以后，光纤损耗更是达到了0.154dB/km 的惊人数值，该数值已经十分接近光纤最低损耗的理论极限。 同时，光纤通信用光源更是取得了实质性进展：1970年，美国贝尔实验室、日本电气公司及前苏联先后研制成功室温下连 续震荡的镓铝砷（ GaAlAs ）双异质结半导体激光器。虽然寿命只有几个小时，但他为半导体激光器的发展奠定了基础。1973年，半导体激光器寿命达到 7000 小时。1977 年，贝尔实验室更是研制出寿命长达 10万小时的半导体激光器 由于光纤和半导体激光器的技术进步， 光纤通信进入了飞速发展的时期。自1976 年开始，光纤通信系统进入实质性实验阶段。1989年，第一条横跨太平洋的海底光缆通信系统建成，自此，光纤通信系统的建设于全世界范围内全面展开。目前，光纤通信技术已经取得了长足的发展，新的光通信技术不断出现， 主 要有光波分复用技术、光弧子通信技术以及光纤接入技术。同时，有源光纤、色 散补偿光纤、光纤光栅及多芯单模光纤的出现标志着光纤光缆技术到达了一个前 所未有的高度。光电集成器件、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、窄带响应可调 谐集成光子探测器、基于硅基的异质材料的多量子阱器件与集成 (SiGe/Si MQW) 的研究使得光有源器件的研究与开发进入一个新的阶段。另外，光无源器件的研究、光放大技术、光交换技术传输技术以及光网络技术的高速发展纷纷表明现如今光纤通信技术已经进入一个大成阶段。
光纤通信技术的应用现状　　
21世纪以来，我国已形成了较为完备的光纤通信体系。随着移动互联网，三网融合的运用与发展，极大地推动了我国光纤通信传输技术的运用。例如，2000年国内首个OADM、DXC设备诞生；2001年全球第一套全光网络设备诞生并开始运行；2004年，第一个国产FTTH系统工程产生；2008年，成功研制出100G波分样机；2009年，3G产生的发展促进了光纤通信技术在通信领域内的广泛运用。
　　单纤双向传输技术。单纤双向传输技术是与双纤传输技术相对应的。运用双纤传输技术时，信号是在两根不同的光纤中传输，而运用单纤传输技术时，其信号可在同一光纤中传输。依据现代光纤传输理论，光纤传输的容量是无限的，然而，由于各种传输设备的影响，致使光纤传输的容量没有达到理想状态。当前，我国通信领域内广泛使用的是双纤传输技术，这样便造成了严重的光纤资源浪费，但若使用单纤双向传输技术，则可以节省一半的光纤资源。而相对于庞大的光纤网络通信系统，可节省的光纤资源十分巨大，因而单纤双向技术的广泛运用对于网络通信的发展具有十分重大的意义。现阶段单纤双向传输技术主要运用于光纤末端接入设备，如单纤光收发器，PON无源光网络。由此可见，单纤双向传输技术在通信领域中的运用十分必要，这也是未来光纤通信技术发展的方向。
　　光纤到户接入技术。高质量视频通信和高速信息通信的发展极大地推动了现代宽带业务领域的研究。为满足用户对通信技术的要求，除了要具备宽带的主干传输网络，还需要有光纤到户接入技术，光纤接入网是让信息传送给千家万户的重要技术。因而，有学者指出，信息接入网是信息高速公路发展上的“最后一公里”，然而，这种说法也告诉我们在信息通信领域中需要面对的又一瓶颈。虽然在信息通信领域中，ADSL技术为其提供了良好的基础，但其在通信领域未来发展的通信业务中的运用却少之又少，尤其表现在HDTV高清数字电视、会议电视以及网上游戏等业务上。例如，在HDTV中，使用铜线接入的ADSL方式无法满足目前需要的信息传输速率。因此，在现代通信领域中运用光纤接入技术已成为必然的发展趋势。
光纤通信技术的发展趋势
向超高速系统发展
就目前来看，商用光纤通信系统的速率已达10Gbit/s，其速率在２０年时间里增加了２０００倍。高速系统的出现不仅增加了业务传输容量，而且也为各种各样的新业务，特别是宽带业务和多媒体业务提供了实现的可能。从一定程度上讲10Gbit/s的速度确实够快，但是在理论上，上述光纤通信系统的速率还有望进一步提高，毕竟在实验室传输速率已能达４０Gbit/s。然而，同时必须看到该系统并不是十分稳定，而且高速的同时也意味着价格高。该系统在实用中是否能成功还是个未知因素。研究出新的高速而且性价比高的新系统是目前光纤通信的一大发展方向。
向超大容量传输系统发展
一根光纤能够同时传输数字信号的容量1999年为1Tbit/s，2000年提高至3Tbit/s2001年再提高至10Tbit/s，令人信服地表明光纤通信技术确实是在不断进步之中。然而，伴随着如今互联网的飞速发展，网络用户的不断增长，现如今的传输系统已经渐渐满足不了广大网民的需求，因此，光纤通信技术面临着变革，如何研究出超大容量系统将会成为一大方向。 实现全光联网
所谓的全光网络，就是指用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术完成的现金网络。它包括光传输、光放大、光再生、光存储、光信息处理、光信号多路复接/分插、进网/出网等许多先进的全光技术。原理上将，全光网就是网中直到端用户节点之间的信号通道中不存在光电转化器。全光网络可使通信网具备更强的课管理性、灵活性，相比传统通信网和现行的光通信系统，具有透明性好，兼容性好，具备可扩展性，可重构性，省掉大量的电子器件，可靠性高等优点。要实现全光联网，需要以下几个技术的进步：１、动态路由和波长分配２、 光层处理技术３、光层的生存能力。
研究新一代光纤
几年来随着IP业务量的爆炸式增长，电信网正开始向下一代可持续发展的方向发展，而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。为了适应光传送网在不同领域的发展，已出现了两种不同的光纤，即：G．655光纤(非零色散光纤)和G．652C(全波光纤或无水峰光纤)。在目前带宽需求成指数增长的情况下，全波光纤和非零色散光纤正越来越受到业界的关注，它的诸多优点已被通信业界广泛接受。可以预见，未来通信网络建设中，将会大量采用新一代光纤。但是，人类追求高速、宽带通信网络的欲望是永无止境的，因此新一代光纤的研究工作任重而道远。
海底光缆系统新发展
海底光缆使国际通信成为可能。其挑战在于：要开发新方法以提高效率以满足不断增长的需要。今天的海底系统用掺铒光纤放大器来补偿光缆中的信号损失)这些光放大器置于中继器中，中继器通常是沿光缆放置，间隔为50km，有足够的光学带宽，可支持使用波分复用技术的多重光学通道。通过使用更多的光学带宽和更有效地利用光学带宽"海底光纤系统的容量亦会随之增加，“适合”于掺铒光纤放大器中传统通带的最终数字容量取决于如何有效地将带宽用于数据传输。光缆通信因为其技术相对简单，价格相对低廉在与卫星通信的竞争中占据了绝对的优势，海底光缆系统作为应用于特殊物理环境下的光纤通信系统，它的完善将直接将人类的通信系统带至一个新的高度。光接入网技术光接入网就是采用光纤传输技术的接入网，泛指本地交换机或远端模块与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。。通常，光接入网指采用基带数字传输技术并以传输双向交互式业务为目的的接入传输系统，能以数字或模拟技术升级传输宽带广播式和交互式业务。在接入网宽带化的各种技术中，光纤传播介质的高宽带、高可靠性和高抗干扰性的优势十分明显。进入21世纪，尽管各国发展光纤接入网的步骤各不相同，但光纤到户是公认的接入网的发展目标。就目前来看，影响光纤接入网发展的主要原因不是技术，而是成本，光纤接入网的成本仍然太高。因此，研究新一代光接入网技术，降低生产成本，真正实现光纤到户，是目前光纤通信的一大发展目标。从上述涉及光纤通信的7方面的发展现状与趋势来看，完全有理由认为光纤通信进入了又一次蓬勃发展的新阶段，有目标才会有动力。而这一次发展涉及的范围更广，技术更新更难，影响力和影响面也更宽，势必对整个电信网和信息产业产生更加深远的影响，也将对下一世纪的社会经济发展产生巨大影响，值得密切注视研究 。
总结
光纤通信作为当今世界主流的通信方式， 经过几十年的发展已经较为完善， 整个人类社会也能感受到光纤通信系统所带来的方便。 而伴随这信息社会的高速 发展， 人们对信息传递的要求随之加大， 光纤通信技术的研究任重而道远， 毕竟， 光纤通信技术还有着不可限量的发展前景。
参考文献
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[5]：郭全，赵岚光《光接入网技术比较与分析》（《中国科技信息》2 007年第12期）