激光通信技術論文范文
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第1篇
光通信在最近幾十年的發(fā)展
光通信技術中最有發(fā)展前景的當屬光纖通信技術了，在最近幾十年來發(fā)展最好最快的也是光纖通信技術。光纖通信技術的發(fā)展經(jīng)歷了三代，從工作波長為0.85μm的多模光纖通信逐漸發(fā)展為工作波長為1.3μm的單模光纖通信，并在此基礎上發(fā)展到工作波長為1.55μm的光纖通信系統(tǒng)，這些年的進步很好的解決了光通信系統(tǒng)的色散問題。不僅如此在這些年光源也放上的很大的變化，發(fā)生了從發(fā)光二極管到半導體激光器的變化。半導體激光器的出現(xiàn)大大的提高了傳輸信息的效率，而且半導體激光器與二級發(fā)光體比較具有更高的功率和更長的使用壽命。光纖和光源的發(fā)展大大的緩解了信息衰減和色散的問題，加大了光纖的通信容量，提高了光纖通信的效率。另外在光網(wǎng)絡協(xié)議方面也有了很大的發(fā)展。目前的技術種為了方便用戶使用圖像、數(shù)據(jù)、語音等業(yè)務，目前的重點是寬帶接入網(wǎng)建設。寬帶接入包括光纖、無線、同軸電纜和xDSL這幾種方式，這些主要是基于分組交換方式的接入，其中以光纖接入為主。光纖接入分為有源方式接入和無源方式接入兩種，即利用SDH或PDH為傳輸通道和無源光網(wǎng)絡方式，光纖的非線性問題隨著光纖放大器的廣泛應用而逐漸顯現(xiàn)出來。光纖的非線性主要指四波混頻效應、自相位調制效應、交叉相位調制效應、受激喇曼效應、受激布里淵效應等。其中一些效應會使得系統(tǒng)的技術指標惡化，使得信號脈沖展寬、波型畸變、信號之間串擾。通過合理的使用某些非線性效應，我們可以研制出新型的光器件。
光通信技術的發(fā)展前景
1光纖通信技術的發(fā)展前景
為了更好的建設下一代網(wǎng)絡就必須得構建一個擁有巨大傳輸容量的光纖基礎設施，而由于光纜高達20年的壽命以及過高的造價，光纖基礎設施的設計和構建必須具有前瞻性，應該結合設備和系統(tǒng)技術的發(fā)展趨勢來設計。同時由于下一代電信網(wǎng)對容量的高要求以及頻率的高寬度，這一代的光纖性能已經(jīng)無法滿足需求，必將被淘汰，那么開發(fā)新一代的光纖將勢在必行。在G.652.A光纖的基礎上進行改進并取得一定成果的G.652C/D光纖很好的解決了色散斜率的問題，減低系統(tǒng)成本，而且能實現(xiàn)更長距離和更大容量的傳輸。基于這些原因，具有更長使用壽命的新一代光纖必將得到更好的發(fā)展。
2波分復用系統(tǒng)的發(fā)展前景
第2篇
隨著網(wǎng)絡的發(fā)展，大量的信息進行發(fā)送、傳輸、接收使信息傳輸操作面臨嚴峻的形勢。我國正在建設信息高速公路，綜合考慮傳輸速度快、信息量大、出錯率小等因素，光纖傳輸最為適合。光纖全稱光導纖維，由玻璃或者塑料制成的纖維，由包層、內芯和樹脂涂層三部分組成，每根光纖內芯很細，由包層保護，光纖聚集在一起形成光纜。光纖又分為單模光纖和多模光纖。光纖通信采用光波傳輸，通信帶寬大、抗干擾性好和信號衰減小等優(yōu)點，成為了現(xiàn)在主流傳輸方式，它是一個龐大的系統(tǒng)，由每一部分協(xié)調運行。
2 光纖通信技術的發(fā)展史
近幾十年來，通信技術發(fā)展迅速，隨著通信技術要求越來越高，光纖通信具有帶寬高、出錯率小、傳輸快速等特點，使其逐漸走進人們視野，成為應用最廣泛的通信技術。目前，我國主干網(wǎng)基本上也都是光纖通信，但仍存在一些不足。為了更好、更安全的通信，我們需了解光纖通信技術的發(fā)展史。光纖通信技術起源于國外，20世紀五六十年代，開始研制出光纖，但那個時候光纖的損耗高達每千米358分貝。后又經(jīng)過英國科學家?guī)啄甑难芯?，研究出理論損耗可以減少到每千米19分貝的新型光纖。接著日本也開始研究光纖，但還是沒能達到最低損耗。最后，康寧公司采用粉末法研制出了每千米損耗20分貝的石英光纖。最近，摻鍺石英光纖損耗降到了每千米0.2分貝，已經(jīng)達到了石英光纖理論上提出的最低損耗極限。
3 光纖通信技術
3.1 光纖通信技術概述
光纖采用光波通信，光纖是一種由玻璃或塑料制成的纖維,利用全反射原理來傳輸信息的材料。光纖的發(fā)射裝置的一端采用發(fā)光二極管或者一束激光將光脈沖傳輸至光纖，另一端接收裝置采用光敏元件檢測脈沖信號。光纖又分單模光纖和多模光纖，單模光纖的直徑在8um-10um之間，多模光纖的直徑有50um和62.5um兩種。兩者相比，單模光纖的傳輸距離更長。
3.2 光纖通信技術的特點
3.2.1 傳輸帶寬高、容量大
光纖與雙絞線和同軸電纜相比，其傳輸帶寬高及信息容量大。帶寬高和光纖的直徑?jīng)]有直接關系，即：不會由于光纖的直徑大而帶寬高 。隨著光纖通信系統(tǒng)各個終端設備技術的改進，與密集波分復用技術結合應用，使得光纖的通信帶寬高及信息容量大。
3.2.2 損耗低，傳輸距離長
在光纖、雙絞線和同軸電纜三種傳輸介質中，光纖的傳輸損耗最低。由于損耗低，那么傳輸?shù)木嚯x相對而言也就長。減少了通信系統(tǒng)中的中繼器使用量，從而降低了布置整個系統(tǒng)的成本，直接給運營商帶來更好的經(jīng)濟利益。
3.2.3 抗干擾性好，保密性強
光纖以石英為材料制成，石英有較好的絕緣性、抗腐蝕性，從而抗電磁波干擾性強，不會形成接地回路。一般電磁波傳輸容易泄露信息，從而保密性差，而光纖基本上不會發(fā)生串擾現(xiàn)象，保密性強。光纖在通信中，受環(huán)境影響極小，可見光纖適用于強電領域。光纖還有質量小，輕便，布網(wǎng)方便，成本低，原材料石英豐富，耐高溫等特點。
4 現(xiàn)代光纖通信技術的現(xiàn)狀
21世紀，光纖通信技術快速發(fā)展起來。光纖通信技術主要是引入了光纖接入網(wǎng)技術和波分復用技術，從而大大的提高了通信的質量和安全性。
4.1 光纖接入網(wǎng)技術
光纖接入網(wǎng)技術是光纖通信技術一個全新的領域，來實現(xiàn)信息快速和高速傳輸，滿足了人們生活的需求。光纖接入網(wǎng)技術由寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡和用戶接入各部分組成。光纖接入網(wǎng)技術的關鍵環(huán)節(jié)或者最后一個環(huán)節(jié)就是用戶接入技術。要想所有用戶實現(xiàn)信息的高速傳輸，滿足用戶的帶寬需求，用戶接入技術主要是對接入網(wǎng)的用戶終端而言，通過該技術為用戶提供方便，方便為用戶提高不受限制的寬帶，來滿足用戶需求。光纖接入網(wǎng)技術除了為網(wǎng)絡通信主干網(wǎng)負責數(shù)據(jù)傳輸外，還負責網(wǎng)絡中所有用戶接入網(wǎng)絡的用戶接入技術。目前，根據(jù)光纖寬帶的接入位置，來進一步區(qū)分光纖，主要有FTTB、FTTC、FTTCab、FTTH等類型。首先，介紹光纖到戶技術，簡稱FTTH。光纖到戶技術主要在光纖寬帶接入方面來提供全光的接入方式。光纖到戶技術利用光纖帶寬的特點，先收集寬帶信息，接下來整理處理寬帶信息，最后傳輸寬帶信息。通過這樣的操作來給用戶提供所需要的帶寬，來滿足用戶上網(wǎng)需求和信息傳輸需求?？梢?，光纖接入網(wǎng)的最后一個環(huán)節(jié)是光纖到戶技術。根據(jù)光纖到戶技術不同的應用來看主要分為光纖有源接入技術和光纖無源接入技術兩種形式。光纖有源接入技術實際上就是點到點的P2P技術，其主要為用戶可以實現(xiàn)用戶PC到服務器終端的直接連接，P2P可以實現(xiàn)高帶寬接入；光纖無源接入技術則為一點到多點的XPON技術。傳統(tǒng)網(wǎng)絡通信方式一般都具有通信瓶頸的問題，光纖接入網(wǎng)技術能夠很好地解決這個問題，能夠滿足主干網(wǎng)絡或者核心網(wǎng)絡的傳輸通信信息量。為了更好地滿足用戶和網(wǎng)絡的傳輸需求，通常光纖接入網(wǎng)技術會結合SDH. ATM等多種技術混合使用，產(chǎn)生GPON、APON和EPON三種技術。一般而言，在電路交換性的業(yè)務通常使用GPON技術；只在信息傳輸過程中起到點對多點的連接作用的是EPON；相比較而言APON技術相對復雜，其用的比較少。
4.2 波分復用技術
波分復用技術是使用波分復用器，來大大降低光纖的損耗，從而來提高帶寬，傳輸更大的信息量。波分復用技術可以使用在不同的光波頻段和不同的波長，將傳輸?shù)牡蛽p耗窗口分為很多個單通信管道。波分復用技術同時也在發(fā)送端裝備波分復用器，利用它把不同的信號一起傳送到光纖中，再利用光纖進行信息的傳輸。同樣也在接收端安裝波分復用器，其作用是把光纖中輸出的信號再按不同的頻率和波長進行分開處理。在接收端分離這些不同信號過程中，在同一個信道里的光波信號是獨立的，從而實現(xiàn)不同光波信號在同一個信道里傳輸，即光復用技術傳輸。目前，波分復用技術在飛速發(fā)展，使用范圍不斷擴大。波分復用技術其中的粗波分復用技術，其信道間隔為20nm，采用波分復用技術中的集體發(fā)送和劃分，從而實現(xiàn)在1260nm-1620nm范圍內波長的波分復用。采用此技術能夠大大降低光器件的成本，從而提高運營商的經(jīng)濟利益，同時也在很大程度上提高了信道容量。因此，波分復用技術得到了很多運營商的好評并得到了很大程度的應用。
4.3 光放大技術
在光纖接入網(wǎng)技術和波分復用技術兩個技術成熟的同時，為了更好地通信，進一步引入光放大技術，光放大技術主要是采用光放大器對光信號進行放大加強。光放大技術很大程度上促進了光復用技術、光孤子通信以及全光網(wǎng)絡的快速發(fā)展。在放大傳信號之前，應該進行OEO變換，即：光電變換及電光變換。
5 總結
第3篇
隨著科學技術的日新月異，互聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)、云計算、平臺、移動互聯(lián)網(wǎng)將人類帶入了高速的信息時代，互聯(lián)網(wǎng)和通信方式改變著人們的生活、工作方式，通信方式發(fā)生了質的飛躍。同時，人們對通信系統(tǒng)的傳輸性能，也提出了更高的要求。通信方式從電纜通信、微波通信、光纖通信，再到目前的研究熱點高速光纖通信。光纖通信是三大支柱通信方式的主體。光纖通信系統(tǒng)，顧名思義，是利用光作為載波、以光纖作為傳輸媒介進行傳輸信息的通信系統(tǒng)，光纖實際上是一種極細的光導纖維，由純度很高的玻璃拉制而成。普通光纖通信的傳輸速率一般是10Gb/s，高速光纖通信的傳輸速率可達到40Gb/s、160Gb/s甚至更高。事實上，在光纖通信的不同發(fā)展階段，高速的含義是不同的。目前通常把STM-16等級以上的系統(tǒng)稱為高速光纖通信系統(tǒng)，也有人稱之為超高速光纖通信系統(tǒng)。光纖通信作為當前三大通信方式的主體，有著較為明顯的優(yōu)勢：光纖通信的頻帶較寬，可用帶寬約50000GHz，容量大可同時傳輸更多的路數(shù)；光纖通信比任何的傳輸都具有更小的損耗，損耗小帶來的直接好處就是中繼距離長，傳輸穩(wěn)定可靠；另外抗電磁干擾性強、保密性好。
2高速光纖通信系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)
高速光纖通信系統(tǒng)快速發(fā)展，并得到廣泛應用的同時，也存在著一些問題。比如光信噪比（OSNR），OSNR是光纖信號與噪聲的比值，OSNR的大小直接影響傳輸信號質量的優(yōu)劣，OSNR過大，傳輸距離會相應減小。另外，色散、非線性效應等問題也是影響高速光纖通信傳輸?shù)闹饕蛩?。色散會使脈沖展寬、強度降低，增大誤碼率，信號畸變失真，直接降低通信質量。色散一般分為兩類：群速度色散和偏振模色散（PMD）。群速度色散和偏振模色散效應對系統(tǒng)的傳輸性能、傳輸速率和傳輸距離都會有明顯的損害。PMD的問題在以往的光纖傳輸中就存在，傳輸速率越高，PMD的影響也越加明顯。光纖傳輸?shù)乃p、消耗和色散與光纖長度為線性關系，光纖的帶寬與光纖長度為非線性關系，這一非線性關系即為非線性效應。非線性效應分為散射效應、與折射密切相關的自相位調制SPM、交叉相位調制XPM和四波混頻效應FWM，其中XPM和FWM對系統(tǒng)影響較為嚴重。因此，研究OSNR、色散和非線性效應問題是解決高速光纖通信系統(tǒng)高質量傳輸?shù)年P鍵技術。
3高速光纖通信系統(tǒng)的關鍵技術
