光纖通信新技術(shù)及其發(fā)展趨勢畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計論文</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　引言2</b></p><p>　　一、光纖通信中應(yīng)用的新技術(shù)3</p><p>　　1.1光弧子通信3</p><p>　　

2、1.2相干光通信4</p><p>　　1.3光復(fù)用技術(shù)4</p><p>　　1.4光交換技術(shù)6</p><p>　　1.5全光通信網(wǎng)7</p><p>　　1.6光纖接入技術(shù)8</p><p>　　二、新技術(shù)的比較9</p><p>　　2.1光弧子通信的優(yōu)缺點及技術(shù)的難點和發(fā)展

3、前景9</p><p>　　2.2相干光通信的優(yōu)缺點及技術(shù)的難點和發(fā)展前景10</p><p>　　2.3光復(fù)用技術(shù)的優(yōu)缺點及技術(shù)的難點和發(fā)展前景11</p><p>　　2.4光交換技術(shù)的優(yōu)缺點及技術(shù)的難點和發(fā)展前景12</p><p>　　2.5全光通信網(wǎng)的優(yōu)缺點及技術(shù)的難點和發(fā)展前景13</p><p>

4、;　　2.6光纖接入技術(shù)的優(yōu)缺點及技術(shù)的難點和發(fā)展前景14</p><p><b>　　三、結(jié)語15</b></p><p><b>　　參考文獻15</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　光纖通信技術(shù)作為在實際運用中相當有前途的一種通信技

5、術(shù)，已成為現(xiàn)代化通信非常重要的支柱。作為全球新一代信息技術(shù)革命的重要性之一，光纖通訊技術(shù)已經(jīng)成為當今信息社會中各種多樣且復(fù)雜的信息的主要傳輸媒介，并深刻、廣泛地改變了信息網(wǎng)架構(gòu)的整體面貌。以現(xiàn)代信息社會最堅定的通信基礎(chǔ)的身份，向世人展現(xiàn)了其無限美好的發(fā)展前景。</p><p>　　光纖是通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)良傳輸介質(zhì)，光纖通信是以很高頻率(1014Hz數(shù)量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信，光纖通信的問世使高速

6、率、大容量的通信成為可能，目前它已成為最主要的信息傳輸技術(shù)。調(diào)研當前光纖通信的各種新技術(shù)，對這些新技術(shù)進行詳細的比較，然后分析優(yōu)缺點；總結(jié)這些新技術(shù)在光纖通信領(lǐng)域應(yīng)用中存在的問題和技術(shù)難點。根據(jù)自己的調(diào)研分析今后在這些新技術(shù)在光纖通信領(lǐng)域應(yīng)用種的發(fā)展前景。</p><p>　　一、光纖通信中應(yīng)用的新技術(shù)</p><p><b>　　1.1光弧子通信</b></p

7、><p>　　1844年，蘇格蘭海軍工程師約翰·斯科特·亞瑟對船在河道中運動而形成水的波峰進行觀察，發(fā)現(xiàn)當船突然停止時，原來在船前被推起的水波依然維護原來的形狀、幅度和速度向前運動，經(jīng)過相當長的時間才消失。這就是著名的孤立波現(xiàn)象。孤立波是一種特殊形態(tài)的波，它僅有一個波峰，波長為無限，在很長的傳輸距離內(nèi)可保持波形不變。人們從孤立波現(xiàn)象得到啟發(fā)，引出了孤子的概念，而以光纖為傳輸媒介，將信息調(diào)制到孤子上

8、進行通信的系統(tǒng)則稱作光孤子傳輸系統(tǒng)。</p><p>　　光脈沖在光纖中傳播，當光強密度足夠大時會引起光脈沖變窄，脈沖寬度不到1個Ps，這是非線性光學(xué)中的一種現(xiàn)象，稱為光孤子現(xiàn)象。若使用光孤子進行通信可使光纖的帶寬增加10～100倍，使通信距離與速度大幅度地提高。于常規(guī)的線性光纖通信系統(tǒng)而言，限制其傳輸容量和距離的主要因素是光纖的損耗和色散。隨著光纖制作工藝的提高，光纖的損耗已接近理論極限，因此光纖色散便成為實現(xiàn)

9、超大容量光纖通信亟待解決的問題。光纖的色散，使得光脈沖中不同波長的光傳播速度不一致，結(jié)果導(dǎo)致光脈沖展寬，限制了傳輸容量和傳輸距離。由光纖的非線性所產(chǎn)生的光孤子可抵消光纖色散的作用。因此，利用光孤子進行通信可以很好地解決這個問題。</p><p>　　光纖的群速度色散和光纖的非線性，二者共同作用使得孤子在光纖中能夠穩(wěn)定存在。當工作波長大于1．3¨m時，光纖呈現(xiàn)負的群速度色散，即脈沖中的高頻分量傳播速度快，

10、低頻分量傳播速度慢。在強輸入光場的作用下，光纖中會產(chǎn)生較強的非線性克爾效應(yīng)，即光纖的折射率與光場強度成正比，進而使得脈沖相位正比于光場強度，即自相位調(diào)制，這造成脈沖前沿頻率低，后沿頻率高，因此脈沖后沿比脈沖前沿運動得快，引起脈沖壓縮效應(yīng)。當這種壓縮效應(yīng)與色散單獨作用引起的脈沖展寬效應(yīng)平衡時即產(chǎn)生了束縛光脈沖——光孤子，它可以傳播得很遠而不改變形狀與速度。</p><p>　　光孤子通信的關(guān)鍵技術(shù)是產(chǎn)生皮秒數(shù)量級的

11、光孤子和工作在微波頻率的檢測器。目前用多模光纖激光器和DFB激光器已能產(chǎn)生幾十皮秒的光孤子。但真正要投入使用還有許多問題需要解決。</p><p><b>　　1.2 相干光通信</b></p><p>　　迄今為止的光纖通信系統(tǒng)，幾乎都是采用強度調(diào)制一直接檢波的方式。這種方式的優(yōu)點是調(diào)制和解調(diào)容易，系統(tǒng)的成本較低，但性能還需進一步提高。人們把光通信和無線電通信相比較

12、，發(fā)現(xiàn)這種方式與早期無線電通信的直接檢波類似。在直接檢波以后，無線電通信通過引入外差檢波方式，避免了高頻放大濾波的困難，得到了混頻增益，提高了接收選擇性。通過引入相干調(diào)制技術(shù)，充分利用了無線電波的頻率和相位信息，大大地改善了無線電通信系統(tǒng)的性能。類似地，在光通信中利用相干調(diào)制和外差檢測技術(shù)，也可改善光通信的性能，這就是相干光通信。</p><p>　　在相干光通信中主要利用了相干調(diào)制和外差檢測技術(shù)，所謂相干調(diào)制，

13、就是利用要傳輸?shù)男盘杹砀淖児廨d波的頻率、相位和振幅(而不像強度檢測那樣只是改變光的強度)，這就需要光信號有確定的頻率和相位(而不像自然光那樣沒有確定的頻率和相位)，即應(yīng)是相干光。激光就是一種相干光。所謂外差檢測，就是利用一束本機振蕩產(chǎn)生的激光與輸入的信號光在光混頻器中進行混頻，得到與信號光的頻率、相位和振幅按相同規(guī)律變化的中頻信號。</p><p>　　由于相干光通信具有靈敏度高、選擇性好的優(yōu)點，可以用來做成大容

14、量、長距離的干線網(wǎng)。在光纖有線電視系統(tǒng)中，如果采用相干光通信技術(shù)，可以建成光纖到戶的系統(tǒng)。由于選擇性的提高，可以傳輸多得多的頻道；由于接收機靈敏度的提高，使帶動的用戶數(shù)大大增加；采用可調(diào)諧本振接收機，用戶可以方便地隨時選擇信道。相干光通信技術(shù)，目前還只是試驗階段，隨著光通信技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，在不遠的將來，相干光通信技術(shù)將在實際通信中發(fā)揮巨大的作用。</p><p><b>　　1.

15、3光復(fù)用技術(shù)</b></p><p>　　在SDH傳輸網(wǎng)中，多路信號的復(fù)用是對電信號進行時分復(fù)用。在全光通信網(wǎng)中則需要直接對光信號復(fù)用，以光信號的復(fù)用，可以用和碼分復(fù)用。光時波長上，把時間分割成若干個時隙，然后個光網(wǎng)絡(luò)單元在每幀內(nèi)只能在指定的時隙向上行信道發(fā)送信號，在滿足定時和同步的條件下，光交換網(wǎng)絡(luò)可以從各個時隙中分別接收到各光網(wǎng)絡(luò)單元的信號而不混淆。在光時分復(fù)用系統(tǒng)中，與信號有關(guān)的所有電子設(shè)備均工

16、作在基帶比特速率下，因而不存在電子瓶頸問題。</p><p>　　在發(fā)送側(cè)，各光網(wǎng)絡(luò)單元從光交換網(wǎng)絡(luò)到光網(wǎng)絡(luò)單元的下行信號中提取發(fā)送定時，由模式鎖定激光器產(chǎn)生一定寬度的連續(xù)光脈沖，并提供時分復(fù)用所必需的低占空比的脈沖流，通過鈮酸鋰光調(diào)制器對輸人數(shù)據(jù)進行取樣編碼，形成n路載有信息的光脈沖，各路光脈沖分別經(jīng)可變光延時線調(diào)整至合適的位置，即調(diào)整到規(guī)定的時隙，之后在3dB光纖方向耦合器中復(fù)用成一路光脈沖信號，經(jīng)放大送人光

17、纖中傳輸。</p><p>　　在接收端，首先實現(xiàn)全光解復(fù)用，即利用光纖分路器取出部分光功率，送入定時提取鎖相環(huán)提取時鐘同步信號，并用此信號激勵可調(diào)諧模式鎖定激光器產(chǎn)生光控脈沖，去控制全光解復(fù)用器，實現(xiàn)光時分解復(fù)用，從而獲得n路光脈沖信號，然后送入時分光交換網(wǎng)絡(luò)中進行交換。</p><p>　　采用光時分復(fù)用技術(shù)提高了傳輸速率，大大提高了系統(tǒng)容量，同時還可和其它復(fù)用方式結(jié)合，如和WDM相結(jié)

18、合，利用多個光載波來實現(xiàn)時分多路光脈沖信號的傳送，還可成倍地提高系統(tǒng)容量。波分復(fù)用(WDM)是將波長間隔為數(shù)十nm的多個光源獨立進行調(diào)制，讓其在同一條光纖中傳輸，可使光纖中傳輸?shù)男畔⑷萘吭黾訋妆吨翈资丁９獾牟ǚ謴?fù)用按傳輸方向可分為單向波分復(fù)用和雙向波分復(fù)用。但現(xiàn)在一般不采用雙向波分復(fù)用系統(tǒng)，而分別用兩根光纖傳輸正向和反向光信號。在單向波分復(fù)用系統(tǒng)中，發(fā)送端有N個發(fā)出不同波長光的激光器，把它們分別進行調(diào)制后，利用光的復(fù)用器合起來，耦合到

19、一根光纖中傳輸。在接收端再利用解復(fù)用器把這N束波長不同的光載波分開，分別送至相應(yīng)的光檢測器得出各自的信息。</p><p>　　采用WDM技術(shù)不僅可以擴大通信容量，還可以為通信帶來巨大的經(jīng)濟效益，因而近幾年對這方面的研究方興未艾。隨著技術(shù)的進步，波分復(fù)用的間隔越來越小，可以容納更多的光載波。波長間隔小于10nm的波分復(fù)用稱為密集波分復(fù)用(或頻分復(fù)用)。</p><p>　　碼分復(fù)用(OCD

20、MA)是一種擴頻通信，其中不同用戶的數(shù)字信號先要對每個用戶特有的相互正交的碼序列進行模2加，再調(diào)制到光信號上。在接收端，只有用用戶特有的正交碼才能恢復(fù)原來的數(shù)字信號，其他支路的信號只表現(xiàn)為本底噪聲，不會形成干擾。光的碼分復(fù)用集合了碼分復(fù)用和光纖傳輸?shù)膬?yōu)點，具有保密性強的特點。這是因為不知道用戶特有的正交碼不可能恢復(fù)原有的信號；即使知道用戶的正交碼，也必須非?？拷W(wǎng)絡(luò)才能解碼，給竊聽者造成極大的困難。由于碼分復(fù)用讓所有用戶共享整個信道，而

21、不是分時占用，用戶可有隨時異步接入，非常方便。</p><p><b>　　1.4 光交換技術(shù)</b></p><p>　　在全光通信網(wǎng)中，直接對光信號進行透明交換，不需經(jīng)過光電和電光轉(zhuǎn)換，克服了光電轉(zhuǎn)換器件響應(yīng)速度慢的問題，大大提高了交換速率和吞吐量。光交換有空分、時分和波分三種方式?？辗止饨粨Q是在不同光纖中傳輸?shù)墓庑盘栔g進行的交換，它可以通過2×2等基

22、本空間光開關(guān)的不同組合來實現(xiàn)。</p><p>　　時分光交換把輸入端某一時間位置的光信號轉(zhuǎn)到另一時間位置。一般由空間光開關(guān)和光纖延時線組成。波分光交換是把波分復(fù)用中一個波長的光變成另一波長的光。采用上述三種光交換的基本方式，可以靈活組成多種復(fù)合光交換。例如空分+時分、空分+波分、空分+時分+波分等。</p><p>　　密集波分復(fù)用技術(shù)的進步使得一根光纖上能夠承載上百個波長信道，輸帶寬最

23、高記錄已經(jīng)達到了Ｔ比特級。同時，現(xiàn)有的大部分情況是光纖在傳輸部分帶寬幾乎無限——200Tb/s，窗口200nm。相反，在交換部分，僅僅只有幾個Gb/s，這是因為電子的本征特性制約了它在交換部分的處理能力和交換速度。所以，許多研究機構(gòu)致力于研究和開發(fā)光交換／光路由技術(shù)，試圖在光子層面上完成網(wǎng)絡(luò)交換工作，消除電子瓶頸的影響。當全光交換系統(tǒng)成為現(xiàn)實，就足夠可以滿足飛速增長的帶寬和處理速度需求，同時能減少多達７５％的網(wǎng)絡(luò)成本，具有誘人的市場前景

24、。</p><p>　　光信號處理可以是線路級的、分組級的或比特級的。WDM光傳輸網(wǎng)屬于線路級的光信號處理，類似于現(xiàn)存的電路交換網(wǎng)，是粗粒度的信道分割；光時分復(fù)用OTDM 是比特級的光信號處理，由于對光器件的工作速度要求很高，盡管國內(nèi)外的研究人員做了很大努力，但離實用還有相當?shù)木嚯x；光分組交換網(wǎng)屬于分組級的光信號處理，和OTDM相比對光器件工作速度的要求大大降低，與WDM相比能更加靈活、有效地提高帶寬利用率。隨著

25、交換和路由技術(shù)在處理速度和容量方面的巨大進步，OPS技術(shù)已經(jīng)在一些領(lǐng)域取得了重大進展。</p><p>　　光交換技術(shù)可以分成光路交換技術(shù)和分組交換技術(shù)。光路交換又可分成三種類型，即空分（SD）、時分（TD）和波分/頻分（WD/FD）光交換，以及由這些交換組合而成的結(jié)合型。其中空分交換按光矩陣開關(guān)所使用的技術(shù)又分成兩類，一是基于波導(dǎo)技術(shù)的波導(dǎo)空分，另一個是使用自由空間光傳播技術(shù)的自由空分光交換。光分組交換中，異步

26、傳送模式是近年來廣泛研究的一種方式。</p><p>　　日本開發(fā)了兩種空分光交換系統(tǒng)――多媒體交換系統(tǒng)和模塊光互連器。兩種系統(tǒng)均采用8×8二氧化硅光開關(guān)。多媒體光交換系統(tǒng)支持G4傳真、10Mpbs局域網(wǎng)和400Mpbs的高清晰度電視。</p><p>　　光時分交換技術(shù)開發(fā)進展很快，交換速率幾乎每年提高一倍。1996年推出了世界上第一臺采用光纖延遲線和4×4鈮酸鋰光開

27、關(guān)的32Mpbs時分復(fù)用交換系統(tǒng)。光波分交換能充分利用光路的寬帶特性，不需要高速率交換，技術(shù)上較易實現(xiàn)。1997年采用高速MI（Michelson Interferometer）波長轉(zhuǎn)換器的20Gbps波分復(fù)用光交換系統(tǒng)問世。</p><p><b>　　1.5 全光通信網(wǎng)</b></p><p>　　近幾年，因特網(wǎng)的用戶數(shù)量和網(wǎng)上信息量急劇增長，原來的傳輸網(wǎng)絡(luò)已不能

28、滿足要求，人們不得不積極開發(fā)新型的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，這就是全光網(wǎng)絡(luò)。全光網(wǎng)絡(luò)以光纖為物理介質(zhì)，采用光波分復(fù)用設(shè)備、光放大器、光交換機、光路由器等光設(shè)備組成。</p><p>　　全光網(wǎng)絡(luò)利用光節(jié)點來代替電節(jié)點，信號的復(fù)用、傳輸、交換、存儲和業(yè)務(wù)調(diào)度都在光域內(nèi)進行，避免了光電信號的反復(fù)轉(zhuǎn)換，既提高了信號的質(zhì)量，又克服了光電轉(zhuǎn)換器件響應(yīng)速度慢的瓶頸，加快了信號的傳輸速率。</p><p>　　在全光網(wǎng)

29、絡(luò)中，有IP Over Optical、IP Over WDM等多種形式接入，無需經(jīng)過ATM、SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　在用戶端，需要有電路層、電通道層、電復(fù)用段層等對用戶信息進行處理、復(fù)用、適配和傳送，提供IP多協(xié)議封裝、分組定界、差錯控制，提供QoS保證，需要物理層提供光信號的傳輸通路外，還需要光層進行進一步的光復(fù)用。而在光網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點，則只需要光層和物理層。用戶端和光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的光層負責(zé)提供光信

30、號的傳輸通道，它又可分為光信道層、光復(fù)用段層、光傳輸段層等。</p><p>　　通信網(wǎng)從目前的光電混合網(wǎng)向全光網(wǎng)過渡，還有很長的路要走，這其中的主要原因是光信息處理技術(shù)尚不成熟，如光緩存、光邏輯等都還在實驗室研究階段。與波長路由技術(shù)緊密相關(guān)的波長變換技術(shù)距實用化也還有一定的距離，但這些領(lǐng)域的研究工作在不斷的取得突破。各種類型的全光實驗網(wǎng)也在小范圍內(nèi)運行，它預(yù)示著通信網(wǎng)向第三代的全光網(wǎng)過渡并不是遙不可及的事情。&

31、lt;/p><p>　　1.6 光纖接入技術(shù)</p><p>　　隨著通信業(yè)務(wù)量的不斷增加，業(yè)務(wù)種類也更加豐富，人們不僅需要語音業(yè)務(wù)，高速數(shù)據(jù)、高保真音樂、互動視頻等多媒體業(yè)務(wù)也已經(jīng)得到了更多用戶的青睞。光纖接入網(wǎng)可分為有源光網(wǎng)絡(luò)A(ON)和無源光網(wǎng)絡(luò)((PON。)采用SDH技術(shù)、ATM技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)在光接入網(wǎng)系統(tǒng)中稱為有源光網(wǎng)絡(luò)。若光配線網(wǎng)(ODN全)部由無源器件組成，不包括任何有源節(jié)點，

32、則這種光接入網(wǎng)就是無源光網(wǎng)絡(luò)。  現(xiàn)階段，無源光網(wǎng)絡(luò)P(ON)技術(shù)是實現(xiàn)FT－Tx的主流技術(shù)。典型的PON系統(tǒng)由局側(cè)OLT光(線路終端)、用戶側(cè)ONUO/NT(光網(wǎng)絡(luò)單元)以O(shè)DN-OrgnizationDevelopment Network(光分配網(wǎng)絡(luò))組成。PON技術(shù)可節(jié)省主干光纖資源和網(wǎng)絡(luò)層次，在長距離傳輸條件夏可提供雙向高帶寬能力，接入業(yè)務(wù)種類豐富，運維成本大幅降低，適合于用戶區(qū)域較分散而每一區(qū)域內(nèi)用戶又相

33、對集中的小面積密集用戶地區(qū)。  為實現(xiàn)信息傳輸?shù)母咚倩?，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，用戶接入部分更是關(guān)鍵，光纖接入網(wǎng)是高速信息流進千家萬戶的關(guān)鍵技術(shù)。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達置的不同，有FTB、FTTC，F(xiàn)TTCab和FTTH</p><p><b>　　二、新技術(shù)的比較</b></p><p>　　2.1光弧子通信的優(yōu)缺點

34、及技術(shù)的難點和發(fā)展前景</p><p>　　全光式光孤子通信，是新一代超長距離、超高碼速的光纖通信系統(tǒng)，更被公認為是光纖通信中最有發(fā)展前途、最具開拓性的前沿課題。光孤子通信和線性光纖通信比較有一系列顯著的優(yōu)點：傳輸容量比最好的線性通信系統(tǒng)大1個~2個數(shù)量級；可以進行全光中繼。由于孤子脈沖的特殊性質(zhì)使中繼過程簡化為一個絕熱放大過程，大大簡化了中繼設(shè)備，高效、簡便、經(jīng)濟。光孤子通信和線性光纖通信比，無論在技術(shù)上還是在

35、經(jīng)濟都具有明顯的優(yōu)勢，光孤子通信在高保真度、長距離傳輸方面，優(yōu)于光強度調(diào)制/直接檢測方式和相干光通信。 正因為光孤子通信技術(shù)的這些優(yōu)點和潛在發(fā)展前景，國際國內(nèi)這幾年都在大力研究開發(fā)這一技術(shù)。迄今為止的研究已為實現(xiàn)超高速、超長距離無中繼光孤子通信系統(tǒng)奠定了理論的、技術(shù)的和物質(zhì)的基礎(chǔ)：孤子脈沖的不變性決定了無需中繼；光纖放大器，特別是用激光二極管泵浦的摻鉺光纖放大器補償了損耗；光孤子碰撞分離后的穩(wěn)定性為設(shè)計波分復(fù)用提供了方便；采用

36、預(yù)加重技術(shù)，且用色散位移光纖傳輸，摻鉺光纖集總信號放大，這樣便在低增益的情況下減弱了ASE的影響，擴大了中繼距離；導(dǎo)頻濾波器有效地減小了超長距離內(nèi)噪聲引起的孤子時間抖動；本征值通信的新概念</p><p>　　光孤子技術(shù)未來的前景是：在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信，時域和頻域的超短脈沖控制技術(shù)以及超短脈沖的產(chǎn)生和應(yīng)用技術(shù)使現(xiàn)行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定

37、時，整形，再生技術(shù)和減少ASE，光學(xué)濾波使傳輸距離提高到100000公里以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。當然實際的光孤子通信在技術(shù)上仍存在“如何延長放大間距、減少放大器數(shù)量”等一些亟待解決的問題，但目前已取得的突破性進展使我們相信，光孤子通信在超長距離、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系統(tǒng)中，有著光明的發(fā)展前景。目前，光孤子通信處于實驗開發(fā)階段，日、美、英等國已經(jīng)進入了一些超大容量，超長距離的傳輸階段試驗

38、。</p><p>　　2.2相干光通信的優(yōu)缺點及技術(shù)的難點和發(fā)展前景</p><p>　　從1988開始，在世界上已進行了許多相干光傳輸?shù)默F(xiàn)場試驗，但其卻遲遲沒有商用，一是因為相干光通信技術(shù)難度高，如要求LD的譜線寬度很LD的頻率穩(wěn)定度高，本振的光波與所接受的光信號要保持偏振（光波的電場振動方向）匹配等等。解決偏振匹配的方法之一是加偏振控制器，使本振光波自動地與接收光波的偏振保持一致，但

39、偏振控制器的自動控制是復(fù)雜的；二是光放大器和光波分復(fù)用技術(shù)的出現(xiàn)也在一定程度上抑制了其發(fā)展。因此相干光通信的接收靈敏度高這一優(yōu)勢便不太明顯了，但是從長遠看相干光通信還是具有應(yīng)用優(yōu)勢的：</p><p>　　（1）靈敏度高，中繼距離長</p><p>　　相干光通信的一個最主要的優(yōu)點是相干檢測能改善接收機的靈敏度。在相同的條件下，相干接收機比普通接收機提高靈敏度約20dB，可以達到接近散粒噪

40、聲極限的高性能，因此也增加了光信號的無中繼傳輸距離。</p><p>　?。?）選擇性好，通信容量大</p><p>　　相干光通信的另一個主要優(yōu)點是可以提高接收機的選擇性。在直接探測中, 接收波段較大，為抑制噪聲的干擾，探測器前通常需要放置窄帶濾光片，但其頻帶仍然很寬。在相干外差探測中，探測的是信號光和本振光的混頻光，因此只有在中頻頻帶內(nèi)的噪聲才可以進入系統(tǒng)，而其它噪聲均被帶寬較窄的微波

41、中頻放大器濾除?？梢?，外差探測有良好的濾波性能，這在星間光通信的應(yīng)用中會發(fā)揮重大作用。此外，由于相干探測優(yōu)良的波長選擇性，相干接收機可以使頻分復(fù)用系統(tǒng)的頻率間隔大大縮小，即密集波分復(fù)用（DWDM），取代傳統(tǒng)光復(fù)用技術(shù)的大頻率間隔，具有以頻分復(fù)用實現(xiàn)更高傳輸速率的潛在優(yōu)勢。 </p><p>　?。?）具有多種調(diào)制方式</p><p>　　在傳統(tǒng)光通信系統(tǒng)中，只能使用強度調(diào)制方式對光進行調(diào)制

42、。而在相干光通信中，除了可以對光進行幅度調(diào)制外，還可以使用PSK、DPSK、QAM等多種調(diào)制格式，利于靈活的工程應(yīng)用，雖然這樣增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，但是相對于傳統(tǒng)光接收機只響應(yīng)光功率的變化，相干探測可探測出光的振幅、頻率、位相、偏振態(tài)攜帶的所有信息，因此相干探測是一種全息探測技術(shù)，這是傳統(tǒng)光通信技術(shù)不具備的。</p><p>　　相干光通信的出現(xiàn)，為光纖通信實現(xiàn)大容易、高速率、長距離傳輸開辟了一條新的途徑。<

43、/p><p>　　2.3光復(fù)用技術(shù)的優(yōu)缺點及技術(shù)的難點和發(fā)展前景</p><p>　　光復(fù)用技術(shù)有如下的特點：</p><p>　?。?）充分利用光纖的巨大帶寬資源</p><p>　　光纖具有巨大的帶寬資源(低損耗波段)，WDM技術(shù)使一根光纖的傳輸容量比單波長傳輸增加幾倍至幾十倍甚至幾百倍， 從而增加光纖的傳輸容量，降低成本，具有很大的應(yīng)用價值

44、和經(jīng)濟價值。</p><p>　?。?）同時傳輸多種不同類型的信號</p><p>　　由于WDM技術(shù)使用的各波長的信道相互獨立，因而可以傳輸特性和速率完全不同的信號，完成各種電信業(yè)務(wù)信號的綜合傳輸，如PDH信號和SDH信號，數(shù)字信號和模擬信號，多種業(yè)務(wù)(音頻、視頻、數(shù)據(jù)等)的混合傳輸?shù)取?lt;/p><p><b>　?。?）節(jié)省線路投資</b>

45、</p><p>　　采用WDM技術(shù)可使N個波長復(fù)用起來在單根光纖中傳輸，也可實現(xiàn)單根光纖雙向傳輸，在長途大容量傳輸時可以節(jié)約大量光纖。另外，對已建成的光纖通信系統(tǒng)擴容方便，只要原系統(tǒng)的功率余量較大，就可進一步增容而不必對原系統(tǒng)作大的改動。</p><p>　?。?）降低器件的超高速要求</p><p>　　隨著傳輸速率的不斷提高，許多光電器件的響應(yīng)速度已明顯不足

46、，使用WDM技術(shù)可降低對一些器件在性能上的極高要求，同時又可實現(xiàn)大容量傳輸。</p><p>　　采用波分復(fù)用技術(shù)可以大大提高光纖的傳輸容量：在市話中繼線上采用波分復(fù)用技術(shù)，可以在不設(shè)新的光纜條件下，增加原有線路的容量，這樣，既可以節(jié)省大量投資，又緩解地下管道的擁擠局面。</p><p>　　要實現(xiàn)波分復(fù)用，一是要研究出具有足夠傳輸寬帶的光纖，二是要研制出相應(yīng)的光合波器和分波器，實現(xiàn)光的分

47、路的方法較多，關(guān)鍵是所用光合波/分波器的插入損耗要?。ü夂喜ㄆ髋c分波器均為無源器件），這是波分復(fù)用技術(shù)的研究重點之一。另外一個研究重點是如何提高波分復(fù)用度，已實驗（或?qū)嵱茫┏晒Φ牟ǚ謴?fù)用系統(tǒng)，國內(nèi)2.5G系統(tǒng)已達32個波分，10G系統(tǒng)8波道復(fù)用也已試驗成功。國際上，美國實驗成功的最高波道數(shù)已達到1022個。</p><p>　　WDM技術(shù)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，對于一個幅員遼闊的發(fā)展中國家來說，推廣應(yīng)用WDM技術(shù)顯得

48、尤為重要。而全光網(wǎng)絡(luò)是未來信息傳送網(wǎng)的發(fā)展方向，它可以直接對光信號進行處理，不僅大大簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低了成本，而且極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性與可靠性。如果說20世紀的通信是電網(wǎng)絡(luò)的時代，那么21世紀的信息傳輸將會是全新的光網(wǎng)絡(luò)時代。</p><p>　　2.4光交換技術(shù)的優(yōu)缺點及技術(shù)的難點和發(fā)展前景</p><p>　　光交換技術(shù)有如下的特點：</p><p>　　

49、（1）．具有極寬的帶寬</p><p>　　采用光交換技術(shù)，使得相同的光器件能應(yīng)用于不同的比特速率系統(tǒng)之中，即具有比特速率的透明性。以一個電子交換單元為例，其最大業(yè)務(wù)吞吐量為1Gbit/s，經(jīng)并聯(lián)復(fù)用也只能提高幾倍，而一個光開關(guān)就可能將業(yè)務(wù)吞吐量提高數(shù)百倍，可以滿足大容量交換節(jié)點的需要。</p><p><b>　?。?）．速度快</b></p><

50、;p>　　由于電子電路的最高運行速度只能達到20Cbit/s左右，因而有驅(qū)動的光開關(guān)，也會受到電子電路工作速度的影響，使其響應(yīng)速度受到限制，然而采用光控的光開關(guān)的響應(yīng)速度可達10-12s數(shù)量級，由此可見，借助光控器件，可實現(xiàn)超高速的全光交換網(wǎng)。</p><p>　　（3）．光交換與光傳輸相結(jié)合，促進全光通信網(wǎng)的發(fā)展</p><p>　　光交換與光傳輸?shù)南嘟Y(jié)合，使得數(shù)據(jù)在源節(jié)點到目的節(jié)

51、點的傳輸過程中，始終在光域內(nèi)，避免了在所經(jīng)過的各個節(jié)點上的光／電、電／光轉(zhuǎn)換，因此可同時傳輸多種數(shù)據(jù)速率和多種數(shù)據(jù)格式，從而構(gòu)成完全光化的網(wǎng)絡(luò)，有利于高速大容量的信息通信 </p><p>　　（4）．降低了網(wǎng)絡(luò)成本，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性</p><p>　　由于采用了光交換技術(shù)，因而無須進行光／電轉(zhuǎn)換，當然也不會受到電磁干擾，便可以直接實現(xiàn)用戶間的信息交換，這樣省去了進入交換系統(tǒng)前后的光／電、

52、電／光轉(zhuǎn)換裝置，從而降低網(wǎng)絡(luò)成本。另外，無論在模擬傳輸中還是在數(shù)字傳輸中都可以采用光交換技術(shù)，這樣不但避免了寬帶電交換系統(tǒng)功耗大、串擾嚴重等問題，也提高了自身的可靠程度</p><p>　　當光交換技術(shù)走向成熟時的情景，光時分交換與光空分交換相結(jié)合將產(chǎn)生光程控交換設(shè)備；光波長交換與光空分交換相結(jié)合將產(chǎn)生光交叉連接設(shè)備、光上/下路復(fù)用設(shè)備等。通信骨干網(wǎng)將成為高速率、大容量、結(jié)構(gòu)靈活的全光通信網(wǎng)，那時人們才真正實現(xiàn)了

53、信息高速公路。</p><p>　　2.5全光通信網(wǎng)的優(yōu)缺點及技術(shù)的難點和發(fā)展前景</p><p><b>　　全光通信網(wǎng)的特點：</b></p><p>　　(1)光通信網(wǎng)絡(luò)能夠提供巨大的帶寬。因為全光網(wǎng)對信號的交換都在光域內(nèi)進行，可最大限度地利用光纖的傳輸容量。</p><p>　　(2) 全光通信網(wǎng)絡(luò)具有傳輸透明性

54、。因為采用光路交換，以波長來選擇路由，因此對傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式以及調(diào)制方式具有透明性，即對信號形式無限制，允許采用不同的速率和協(xié)議。</p><p>　　(3) 全光通信網(wǎng)比銅線或無線組成的網(wǎng)絡(luò)具有更高的處理速度和更低的誤碼率。全光網(wǎng)具有良好的兼容性，它不僅可以與現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)兼容，而且還可以支持未來的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)以及網(wǎng)絡(luò)的升級。</p><p>　　(4) 全光通信網(wǎng)絡(luò)具備可擴展性

55、，新節(jié)點的加入并不會影響原來網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和原有各節(jié)點設(shè)備。</p><p>　　(5) 全光通信網(wǎng)具備可重構(gòu)性，可以根據(jù)通信容量的需求，動態(tài)地改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可對光波長的連接進行恢復(fù)、建立、拆除等。</p><p>　　(6) 全光通信網(wǎng)中采用了較多無源光器件，省去了龐大的光/電/ 光轉(zhuǎn)換的設(shè)備及工作，可大幅提升網(wǎng)絡(luò)整體的交換速度，提高可靠性。</p><p>　　基于W

56、DM 的全光通信因其傳輸?shù)耐该餍?、可重?gòu)性、良好的擴展性以及巨大的帶寬資源而具有強烈吸引力，但是它也存在很多問題：(1)目前在線的光放大主要是 EDFA，已經(jīng)有了商用產(chǎn)品，但是其帶寬是有限的，一般在 1530nm 和 1560nm 之間，大約30nm 左右。這就使得可用的波長資源受到了限制，而且EDFA 本身還存在著因增益不平坦和交叉飽和帶來的級聯(lián)受限問題, 將限制可容納的波長數(shù)。（2）全光通信中光濾波器的級聯(lián)也會導(dǎo)致傳輸限制。級聯(lián)濾波

57、器系統(tǒng)的總傳輸函數(shù)是所有光濾波器的傳輸函數(shù)之積，因此總的有效帶寬將減小. 而且濾波器之間，以及濾波器通帶與信號波長之間，還有可能沒有對準，這也會導(dǎo)致信號衰減。</p><p>　　同時，網(wǎng)絡(luò)的運行、管理和控制目前沒有成熟的方案，這可能是未來全光通信發(fā)展中的最大的障礙。</p><p>　　全光通信因具有處理高速率的光信號，實現(xiàn)超長距離、超大容量的無中繼通信，提高網(wǎng)絡(luò)效率等多種優(yōu)點正受到世界

58、各國的重視，隨著通信業(yè)務(wù)需求的飛速增加，各種新技術(shù)的不斷進步和完善，它必將成為未來通信發(fā)展的最終趨勢。盡管還在一些方面存在著限制，但還是會向?qū)嵱没姆较蜻~進?？茖W(xué)家認為，在 21 世紀初中期，全光通信將逐步走向?qū)嵱没?lt;/p><p>　　2.6光纖接入技術(shù)的優(yōu)缺點及技術(shù)的難點和發(fā)展前景</p><p>　　光纖接入是指局端與用戶之間完全以光纖作為傳輸媒體，光纖接入可以分為有源光接入和無源

59、光接入。光纖用戶網(wǎng)的主要技術(shù)是光波傳輸技術(shù)。光纖接入是一種理想的寬帶接入方式，可以很好的解決寬帶上網(wǎng)的問題，速度快、障礙率低、抗干擾性強。但是，出于出口帶寬的限制，如果路線上的用戶數(shù)量急增，會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)接入的速度陡降，局部掉線是經(jīng)常碰到的問題。</p><p>　　光纖接入的初期成本比較高，接入時用戶需購買一對光/電轉(zhuǎn)換設(shè)備(俗稱光貓)，光纖鋪設(shè)過程很耗時，而且一旦投資了成本就不可撤回。而且其資費較為昂貴。<

60、/p><p>　　總結(jié)光纖技術(shù)的優(yōu)點有：既有傳輸距離遠、傳輸帶寬高、安全保密性能好，系統(tǒng)性能可靠。其缺點也很顯著如：尚未進行大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用，覆蓋面不廣，線路資源有限，價格較高</p><p>　　光纖不受電磁干擾，保證了信號傳輸質(zhì)量，用光纜替換銅線電纜，可以解決城市地下通信管道擁擠的問題。隨著光纖接入的性能不斷提高，價格不斷下降，光纖接入必將越來越受歡迎。對所有的寬帶應(yīng)用，光纖接入方式是非常具

61、有發(fā)展前景的。</p><p><b>　　三、結(jié)語</b></p><p>　　光纖通信技術(shù)從光通信中脫穎而出，已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一，在現(xiàn)代電信網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。光纖通信作為一門新興技術(shù)，其近年來發(fā)展速度之快、應(yīng)用面之廣是通信史上罕見的，也是世界新技術(shù)革命的重要標志和未來信息社會中各種信息的主要傳送工具。</p><p><

62、;b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 蘇靜 淺談通信系統(tǒng)光纖技術(shù)及其發(fā)展.中國期刊全文數(shù)據(jù)庫.2010，08期.61~63</p><p>　　[2] 辛化梅,李忠 《論光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]》.山東師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版) .2003.(04). </p><p>　　[3] 毛謙 《我國光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)

63、狀和前景[J]》.電信科學(xué).2006.(8).</p><p>　　[4] 牛忠霞 《光纖通信》鄭州科技學(xué)院內(nèi)部使用資料2010.</p><p>　　[5] 馬麗華 《光纖通信系統(tǒng)》北京郵電大學(xué)出版社2009-09.</p><p>　　[6] 胡慶 《光纖通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)（修訂版）》電子工業(yè)出版社2010-08.</p><p>　　[7]

64、 張明德 孫小菡 光纖通信原理與系統(tǒng)[M].南京:東南大學(xué)出版社,2004</p><p>　　[8] 余重秀 《光交換技術(shù)》.人民郵電出版社.2008年09月 </p><p>　　[9] 彭承柱，彭明宇。下一代網(wǎng)絡(luò)及其新技術(shù)。廣播電視信息。2004（1）：68-71.</p><p>　　[10] 何淑貞，王曉梅。光通信技術(shù)的新飛躍。網(wǎng)絡(luò)電信。2004:36-3

65、9.</p><p>　　[11] 趙梓森。OFC2004光纖通信大會摘要。技術(shù)發(fā)展。2004:1-6.</p><p>　　[12] 黃伯恒。全光網(wǎng)絡(luò)探索。中國有線電視。2004（17）：42-47</p><p><b>　　備注： </b></p><p><b>　　備注： </b><