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    光纖通信應用

              光纖通信,顧名思義,就是利用光導纖維傳導經過調制而攜帶信息的光信號,實現信息傳遞的通信方式。光纖通信技術發展歷史并不長,1966年高錕發表論文《Dielectric-Fibre surface waveguides for opticalfrequencies》奠定了光纖技術進入實用的里程碑。經過短短幾十年發展,現在光纖技術已經以其突出優勢在通信領域得到了廣泛應用。

    一:光纖通信的基本組成

    光纖通信的基本組成:光纖通信系統由電端機、光端機、光纖線路、光中繼器(光放大器)、復用設備組成。

    光端機:光發射機的作用就是進行電/光轉換,并把轉換成的光脈沖信號碼流輸入到光纖中進行傳輸。光接收機的作用就是進行光/電轉換。光收器件一般是PINAPD。

    光源器件一般是LEDLD。

    光纖:完成光波的傳輸。

    電發射/接受:對電信號進行復用/解復用、放大等處理 

     

    二:光纖通信的發展史

    1880年,美國科學家貝爾發明光電話。光通信開始起源發展。

    1960,美國人梅曼發明第一臺紅寶石激光器 。

    1966年,英籍華人高錕指出:如果能夠減少玻璃中的雜質含量,就可以制造出損耗低于20dB/km的光纖。

    1970年是使光纖通信發展出現跨越的一年,美國康寧公司研制出了損耗系數為20dB/km的光纖.同年,美貝爾公司研制出使用壽命長達幾小時的半導體激光器。光纖通信從此進入飛速發展。 1976、1979年電報電話公司研制低損耗。

    1976、1979年電報電話公司研制低損耗。

    1966---1976,是從基礎研究到商業應用的開發時期。短波長、低速率、多模光纖,無中繼可達10KM

    1976---1986年是以提高傳輸速率和增加傳輸距離為目的和大力推廣的發展階段。多模到單模光纖通信系統,無中繼可達50-100KM

    1986----1996年是以實現超大容量超長距離為目標,全面深入開展新技術援救階段。

    三:光纖通信的優點和缺點

    光纖技術相比其他通信技術,具有其無與倫比的優越性,其中最突出的就是其超大容量:理論上講,一根頭發絲粗細的光纖可同時傳輸1000億個話路,雖然目前如此高的傳輸量仍未達到,但相比明線、雙絞線、同軸電纜、無線信道這些傳統傳輸介質,其傳輸能力仍然高出幾十甚至上千倍,而把若干根光纖聚集成光纜的傳輸信息量就可想而知了。所以可以預見,當下乃至未來若干年的信息爆炸時代,光纖通信將逐步成為信息傳輸的主流技術。

    其次,光纖技術還有很多傳統傳輸技術無法比擬的有點,如傳輸距離長、保密性能好、傳輸質量好、適應能力強、抗干擾性好、體積小重量輕,便于施工維護、制造原料來源廣,生產成本低廉等。

    光纖通信除了優點還有缺點,如需要光/電和電/光變換部分;光直接放大難;電力傳輸困難;彎曲半徑不宜太; 需要高級的切斷接續技術;分路耦合不方便。

    四:光纖通信的主要技術

         目前光纖通信的主要技術有:相干光通信技術,光孤子通信技術,全光通信網等。

     所謂相干光技術就是在光通信中使用相干調制和外差檢測技術。所謂相干調制,就是利用傳輸信號來控制光載波的頻率、相位和幅度。外差檢測,就是利用一束本機振蕩產生的激光與輸入信號在光混頻器中進行混頻,得到與信號光頻率、相位和幅度按相同規律變化的中頻信號的技術。

    在發送端,采用外調制方式將信號調制到光載波上傳輸,當信號光到達接收端時,首先與一束本振光信號進行相干耦合,然后由平衡接收機進行探測。相干光通信根據本振光頻率與信號光頻率不等或相等,可分為外差檢測和零差檢測。前者光信號經光電轉換后獲得的是中頻信號,還需要二次解調才能被轉換成基帶信號。后者光信號經光電轉換后被直接轉換成基帶信號,不用二次解調,但它要求本振光頻率與信號光頻率嚴格匹配,并且要求本振光與信號光的相位鎖定。

    光孤子即是理想的光脈沖,由于其很窄,脈沖寬度在皮秒級,這樣即可使相鄰脈沖間隔很小而不至于發生脈沖重疊嗎,產生干擾。利用光脈沖通信其容量可以說幾乎是沒有限制的,傳輸速率可達每秒兆比特。

    光孤子通信是一種全光非線性通信方案,其基本原理是光纖折射率的非線性(自相位調制)效應導致對光脈沖的壓縮可以與群速色散引起的光脈沖展寬相平衡,在一定條件(光纖的反常色散區及脈沖光功率密度足夠大)下,光孤子能夠長距離不變形地在光纖中傳輸。它完全擺脫了光纖色散對傳輸速率和通信容量的限制,其傳輸容量比原來最好的通信系統高出1~2個數量級,中繼距離可達幾百公里,被認為是下一代最有發展前途的傳輸方式之一。

     全光通信網就是信號傳輸與交換等主要功能均在光狀態下進行而不經過光電轉換變成電信號的通信網絡。在全光網絡中,由于沒有光電轉換的障礙,所以允許存在各種不同的協議和編碼形式,信息傳輸具有透明性,且無需面對電子器件處理信息速率難以提高的困難。

    五:光纖通信的發展趨勢

    1.向超高速系統發展

    2.向超大容量WDM系統演進

    3.向光傳送網方向發展

    4.向G.655光纖發展

    5.向寬帶光纖接入網方向發展

    六:總結

    從上面對相干光通信技術、光孤子通信技術及全光通信網的簡要介紹,我們從概念、關鍵技術及優缺點上對光纖通信現階段的幾種主流技術有了一個大致了解,同時對該領域未來一段時間的大致走向有了一定認識。

    我們在學習了光纖通信這門課之后,通過上網查閱相關文檔資料并做上述總結,對光纖通信技術有了更深入的認識,尤其是對光纖通信的發展現狀,主流技術及未來幾年的發展趨勢有了一個大致的了解,同時也對課堂上所學知識有了一定鞏固,不論送哪方面而言,都對之后深入該領域的學習打下了良好的基礎。

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