发布时间：2023-03-07 15:03:59
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的光通信研究论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
关键词：光纤通信技术特点发展趋势光纤链路现场测试
1光纤通信技术
光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。光纤由内芯和包层组成，内芯一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还细；外面层称为包层，包层的作用就是保护光纤。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。由于玻璃材料是制作光纤的主要材料，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路；光波在光纤中传输，不会发生信息传播中的信息泄露现象；光纤很细，占用的体积小，这就解决了实施的空间问题。
2光纤通信技术的特点
2.1频带极宽，通信容量大。光纤的传输带宽比铜线或电缆大得多。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的限制往往发挥不出带宽大的优势。因此需要技术来增加传输的容量，密集波分复用技术就能解决这个问题。
2.2损耗低，中继距离长。目前，商品石英光纤和其它传输介质相比的损耗是最低的；如果将来使用非石英极低损耗传输介质，理论上传输的损耗还可以降到更低的水平。这就表明通过光纤通信系统可以减少系统的施工成本，带来更好的经济效益。
2.3抗电磁干扰能力强。石英有很强的抗腐蚀性，而且绝缘性好。而且它还有一个重要的特性就是抗电磁干扰的能力很强，它不受外部环境的影响，也不受人为架设的电缆等干扰。这一点对于在强电领域的通讯应用特别有用，而且在军事上也大有用处。
2.4无串音干扰，保密性好。在电波传输的过程中，电磁波的传播容易泄露，保密性差。而光波在光纤中传播，不会发生串扰的现象，保密性强。除以上特点之外，还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设；光纤的原材料资源丰富，成本低；温度稳定性好、寿命长。正是因为光纤的这些优点，光纤的应用范围越来越广。
3不断发展的光纤通信技术
3.1SDH系统光通信从一开始就是为传送基于电路交换的信息的，所以客户信号一般是TDM的连续码流，如PDH、SDH等。伴随着科技的进步，特别是计算机网络技术的发展，传输数据也越来越大。分组信号与连续码流的特点完全不同，它具有不确定性，因此传送这种信号，是光通信技术需要解决的难题。而且两种传送设备也是有很大区别的。
3.2不断增加的信道容量光通信系统能从PDH发展到SDH，从155Mb/s发展到lOGb/s，近来，4OGB/s已实现商品化。专家们在研究更大容量的，如160Gb/s(单波道)系统已经试验成功，目前还在为其制定相应的标准。此外，科学家还在研究系统容量更大的通讯技术。
3.3光纤传输距离从宏观上说，光纤的传输距离是越远越好，因此研究光纤的研究人员们，一直在这方面努力。在光纤放大器投入使用后，不断有对光纤传输距离的突破，为增大无再生中继距离创造了条件。
3.4向城域网发展光传输目前正从骨干网向城域网发展，光传输逐渐靠近业务节点。而人们通常认为光传输作为一种传输信息的手段还不适应城域网。作为业务节点，既接近用户，又能保证信息的安全传输，而用户还希望光传输能带来更多的便利服务。
3.5互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势近年来，互联网业发展迅速，IP业务也随之火爆。研究表明，随着IP业的迅速发展，通信业将面临“洗牌”，并孕育着新技术的出现。随着软件控制的进一步开发和发展，现代的光通信正逐步向智能化发展，它能灵活的让营运者自由的管理光传输。而且还会有更多的相关应用应运而生，为人们的使用带来更多的方便。综上所述，以高速光传输技术、宽带光接入技术、节点光交换技术、智能光联网技术为核心，并面向IP互联网应用的光波技术是目前光纤传输的研究热点，而在以后，科学家还会继续对这一领域的研究和开发。从未来的应用来看，光网络将向着服务多元化和资源配置的方向发展，为了满足客户的需求，光纤通信的发展不仅要突破距离的限制，更要向智能化迈进。
4光纤链路的现场测试
4.1现场测试的目的对光纤安装现场测试是光纤链路安装的必须措施，是保证电缆支持网络协议的重要方式。它的目的在于检测光纤连接的质量是否符合标准，并且减少故障因素。
4.2现场测试标准目前光纤链路现场测试标准分为两大类：光纤系统标准和应用系统标准。①光纤系统标准：光纤系统标准是独立于应用的光纤链路现场测试标准。对于不同的光纤系统，它的标准也不同。目前大多数的光纤链路现场检测应用的就是这个标准。②光纤应用系统标准：光纤应用系统标准是基于安装光纤的特定应用的光纤链路现场测试标准。这种测试的标准是固定的，不会因为光纤系统的不同而改变。
4.3光纤链路现场测试光纤通信应用的是光传输，它不会受到磁场等外界因素的干扰，所以对它的测试不同于对普通的铜线电缆的测试。在光纤的测试中，虽然光纤的种类很多，但它们的测试参数都是基本一致的。在光纤链路现场测试中，主要是对光纤的光学特性和传输特性进行测试。光纤的光学特性和传输特性对光纤通信系统对光纤的传输质量有重大的影响。但由于光纤的特性不受安装的影响，因此在安装时不需测试，而是由生产商在生产时进行测试。
4.4现场测试工具①光源：目前的光源主要有LED（发光二极管）光源和激光光源两种。②光功率计：光功率计是测量光纤上传送的信号强度的设备，用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。在光纤系统中，测量光功率是最基本的。光功率计的原理非常像电子学中的万用表，只不过万用表测量的是电子，而光功率计测量的是光。通过测量发射端机或光网络的绝对功率，一台光功率计就能够评价光端设备的性能。用光功率计与稳定光源组合使用，组成光损失测试器，则能够测量连接损耗、检验连续性，并帮助评估光纤链路传输质量。③光时域反射计：OTDR根据光的后向散射原理制作，利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等。从某种意义上来说，光时域反射计(OTDR)的作用类似于在电缆测试中使用的时域反射计（TDR），只不过TDR测量的是由阻抗引起的信号反射，而OTDR测量的则是由光子的反向散射引起的信号反射。反向散射是对所有光纤都有影响的一种现象，是由于光子在光纤中发生反射所引起的。
虽然目前光通信的容量已经非常大，但仍有大量应用能力闲置，伴随着社会经济和科学技术的进一步发展，对信息的需求也会随之增加，并会超过现在的网络承载能力，因此我们必须进一步努力研究更加先进的光传输手段。因此，在经济社会发展的推动下，光通信一定会有更加长久的发展。
参考文献：
[1]王磊，裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息.2006.(4).
[2]何淑贞，王晓梅.光通信技术的新飞跃[J].网络电信.2004.(2).
关键词：卡塞格伦光学天线 光束 热变形
中图分类号：TN820 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（c）-0028-02
空间光通信的快速发展，带动了光学天线系统设计技术的进步。光学天线系统作为空间光通信设备，具有自身的优势：体积小，重量轻、功耗低、频带宽、通信容量大，等等。卡塞格伦光学天线作为光学发射和接收天线，其突出的优点有[1]：（1）口径可以做得较大，不产生色差且可用波段范围较宽；（2）采用非球面镜后，有较大的消像差能力；（3）可以做到收发合一。但环境的变化对天线系统的性能会产生较大的影响。本文对一种典型的卡塞格伦光学天线的镜体进行了热变形仿真，并利用了光学仿真软件CODE-V分析了热变形对传输光束传输质量的影响。
1 天线镜体的热变形对光束传输的影响
1.1 镜体的热变形分析
我们知道，当镜子的表面和内部存在温差时，由于玻璃的导热率低，内外部温差产生的应力能使镜体变形并改变其表面的曲率半径，尤其是靠近外部的区域，会出现所谓的“塌边”或“翘边”的现象，这一温度效应称为“边缘效应”[2]。根据热弹性力学理论，镜体由于温度的改变而产生的形变，主要由三部分组成：镜体材料温度升高而产生的自由热膨胀、边界固定后不能自由膨胀而引起的和材料的泊松比有关的形变、热应力而产生的形变[3]。
为了形象地描述镜体的热形变，该文利用ANSYS软件仿真图[4]，以常温（20 oC）为起始温度、压圈法固定镜体为例，分析了镜体随温度的升高而发生的形变。图1、图2、图3分别表示温度为100 oC时镜体在X、Y、Z方向的位移。从图中可以看出，升温时，天线系统的反射镜面向外鼓起。镜体在轴向方向（Z方向）的变化，对光束的传输影响最大，当温度变化为100 oC时，轴向方向（Z方向）的变形量为0.6 ?m。而当温度降低时，天线系统的反射镜面向内凹陷。由此表明，温度的变化对镜体的形变影响还是比较大的。
1.2 镜体的热变形对传输光束的影响
图4，图5分别描述了镜体变形前后天线的点扩散函数图。图6、图7分别描述了镜体变形前后天线系统的MTF图。图4、图5表明镜体变形前，光束通过设计的卡塞格伦光学天线，光束能量集中，发射光束发散角小，光线分布均匀，实现了卡塞格伦光学天线收发合一的功能。图6、图7表明，镜体变形后，光束在卡塞格伦光学天线中传输时，天线系统的传输特性变差。相应地，卡塞格伦光学天线的效率发生了明显的变化，光束的传输达不到镜体温度变化前的理想值。这种反射镜面的热变形对传输光束会产生偏转、传输光束中心移位及光束发散等影响[5]。在空间光通信中，传输光束的偏转、中心移位及光束发散会造成目标图像畸变、存在严重的像差以及图像不清晰等等。本文设计的卡塞格伦光学天线采用了大量的反射镜面，所以镜面的热变形对光束的传输影响很大。由此可见，在实际应用时，要在镜面材料选择、镜体应力释放方式、镜体大小选择等方面进行合理设计，尽量减小由于温度变化对镜体产生的应力，以避免出现像差增大和天线镜面破裂等现象。
2 结语
该论文研究了卡塞格伦光学天线镜体的热变形对传输光束传输质量的影响。光学天线的设计是空间光通信的重要发展部分，光学天线传输的质量高低直接影响到信号传输的准确性，所以在系统设计过程中，应该考虑环境变化对系统的影响。
参考文献
[1] Cho Y M，Kong H J and Lee S S.OPTICAL ENGINEERING[M]. Bellingham，1994：33-100.
[2] 冯树龙，张新，翁志成，等.温度对大口径主镜面形变形的影响分析[J].光学技术，2005，31（1）：41.
[3] 彭玉峰，程祖海.热变形谐振腔的激光模式理论分析[J].强激光与粒子束，2000（B11）.
论文摘要：通信技术的发展引领着社会生活的进步。本文主要探讨了高新技术在有线通信系统和光通信系统中的应用。
从20世纪90年代初以来，全球向信息密集的工作方式和生活方式的转变，推动了通信技术的发展。然而，在当今经济技术知识爆炸的时代，随着行业及社会对信息需求的不断增长和应用的不断深化，只有实现通信系统在技术科技方面不断更新，加快通信系统向网络化、服务化、体系化与融合化方向的演进，才能突显通信系统在社会生活领域支撑引领的作用和地位，创造更好的发展空间。本文笔者结合工作实践，主要探讨了现代高新技术在有线通信系统和光通信系统中的应用。
1、分数阶Fourier变换技术在有线通信系统中的应用
有线通信是利用电线或者光缆作为通讯传导的通信形式，它通过对现有各类网络进行技术改造，与下一代新建网络互通和融合，成为现代通信系统的重要支柱。然而，在有线通信信道中存在各种噪声，如果不对其进行处理则会使误码率增加。因此，要消除不理想信道和噪声对信号的影响，必须应用新技术。分数阶Fourier变换(FRFT)的通信技术原理是以线性调频信号(chirp)作为调制信号，利用线性调频信号在分数阶里变换域的能量聚焦特性，通过接收机进行路径分集接收抑制有线通信信道多途效应所产生的码间干扰，从而提高系统的抗噪声干扰和频率选择性衰减的能力。具体应用程序如下：
1.1信号检测与参数估计
分数阶Fourier变换作为一种新型的线性时频工具，其实质是信号在时间轴上逆时针旋转任意角度到U轴上的表示(U轴被称为分数阶Fourier(FRF)域)，而该核是U域上的一组正交的chirp基，这就是分数阶Fourier变换的chirp基分解特性。所以，在适当的分数阶Fourier域中，一个chirp信号将表现一个冲击函数，即分数阶Fourier变换过程中，某个分数阶Fourier域对应的chirp信号具有很好的能量聚焦性，而这种能量聚焦性对chirp信号的监测和估计具有很好的作用。因此，在信号检测与参数估计中，我们的基本思路是以旋转角口为变量进行扫描，求出观测信号所有阶次的分数阶Fourier变换，于是形成信号能量在由分数阶域U和分数阶次P组成的二维参数平面上的分布。然后，我们按域值在在此平面上进行二维搜索，找出最大峰值位置。并根据最大峰值坐标可以检测出chirp信号，并估计出峰值所对应的分数阶次P和分数阶域坐标，估计出信号的参数。
1.2分集接收
分集接收是利用信号和信道的性质，将接收到的多径信号分离成互不相关的多路信号，然后将多径衰落信道分散的能量更有效的接收起来，处理之后进行判决，从而达到抗衰落的目的。本文采用分集合并技术，即取出那些幅度明显大于噪声背景的多径分量，对它们进行延时相加，使之在某一时刻对齐并按一定的准则合并，提高多径分集的效果。在通信系统中，RAKE接收机由N个并行相关器和个合并器组成，每个相关器与发射信号的一个多径分量匹配。在N个相关器前增加时移单元，就可在时间上将所有分量对齐，从而采用相同的本地参考信号。然后，相关器组的输出送给合并器，将合并器输出的判决变量送到检测器进行判决。最后，根据接收机使用的不同合并方法，在选择性合并方式下，在多支路接收信号中，选取信噪比最高的的支路信号作为输出信号。
1.3峰值输出
信噪比系数呈现出一个典型的振荡特性，且振荡频率与振荡幅度与时频面的旋转角度和输入信号相关。因此在采用分数阶Fourier变换技术的实际使用中，在进行近似计算处理时需要特别注意，必须对近似处理带来的误差进行评估。
2、ATP系统在光通信系统中的应用
随着科技发展的日新月异，自由激光空间光通信已经成为现代通信技术发展的新热点。但从技术实现方面来讲，由于激光通信具有信号光束窄、发散角小这样的特点，从而导致APT（Acquisition Pointing Tracking)捕获、跟踪、瞄准相距较远的运动体上的较窄信号光束相当困难。ATP系统是由粗跟踪和精跟踪单元构成的复合跟踪系统，其主要功能是在粗跟踪单元实现初始的捕获和跟踪，并将信标光引入精跟踪的视场范围内，然后精跟踪单元实现更高带宽的跟瞄，再将信标光稳定在可通信的视场之内，为最终空间站光通信系统工程实现奠定了一定的技术基础。
2.1粗跟踪单元
粗瞄准单元由一个安装在精密光机组件上的收发天线，万向支架驱动电机以及粗跟踪探测器（CCD）组成，主要作用是捕获目标和完成对目标的粗跟踪。在捕获阶段，粗瞄准机构接收由上位机根据已知的卫星运动轨迹或星历表给出的命令信号，将望远镜定位到对方通信终端的方向上。为确保入射的信标光在精跟瞄控制系统的动态范围内，必须根据粗跟踪探测器给出的目标脱靶量来控制万向支架上的望远镜，使它的跟踪精度必须保证系统的光轴处于精跟踪探测器视场内，从而把信标光引入精跟踪探测器的视场内。
2.2精跟踪单元
精跟踪单元的跟踪精度将决定整个系统的跟踪精度，它要求带宽非常高，带宽越高，对干扰的抑制能力就越强，从而可加快系统的反应速度，加强跟踪精度。因此，设计一个高带宽高精度的精跟踪环是整个ATP系统的关键所在。在这一单元我们可采用高帧频、高灵敏度、具有跳跃式读出模式的面阵电荷耦合器件（CCD）传感器。它基于深埋沟道移位寄存器技术，可以获得非常高的读出速率、非常低的噪声和非常高的动态范围。通过由捕获探测器（CCD）和定位探测器（OPI N）组成探测接收单元转换，CCD完成捕获与粗跟踪，并将接收光引导至OPI N上，在OPI N中进行误差信号的检测，从而提高信标光捕捉精度。
2.3控制单元
将捕捉的信号经放大、整形和A／D变换处理后，在计算机中按一定的数据分配流程将信号输入。然后通过计算机给出的速度控制信号和加速度控制信号，又经数据分配接口送入D／A转换与处理网络，使伺服电机按要求转动并带动天线转动机构分别在水平和俯仰两个方位转动，以调整天线的位置，达到自动捕获、跟踪、瞄准的目的。
3、结语
通信技术的发展促进了社会生活的进步，在未来通信技术的研究上，应不断探索、创新，追求高新技术在通信系统中的应用。
参考文献
【关键词】 卫星通讯 发展方向 发展前景
一、卫星通讯的当前情况
1964年，国际通讯卫星组织INTEL-SAT在美国总部成立，同年发射了地球上有史以来第一颗商用卫星，经过大半个世纪的不断发展的壮大，相比较二十世纪五十年代的卫星通讯，如今的卫星通讯取得了许多突破性进展。卫星通讯被大范围的应用于农业、商业和军事等各个与我们息息相关的方面。在日常生活中，卫星通讯占据了很高的地位，例如精彩绝伦语音广播和电视广播都是靠卫星通讯提供技术支持，为偏远地区提供了必不可少的通信，也为发生了严重自然灾害的地方提供了紧急通信，并为各种重大事件提供了及时的实况直播。
总之，为人们日常的生活提供了巨大便利。在军事领域，卫星通讯也发挥着巨大能力。新世纪的到来，科学技术得到了前所未有的发展，生产力也随之增长，这也为卫星通讯技术的发展提供了强有力的理论支撑和科技帮助。
二、卫星通讯新技术
2.1星上信号处理
早期，采用透明转发器实现中级传输是GEO卫星通讯的常用手段，用户可以根据自身需要，租用不同频率的转发器，有较强的灵活性是这种信道资源的一项优势。
2.2星上交换
支持星上交换是OBP最重要的一个作用。其中，再生式的OBP由于其能获得各路信号所传输的数据流，能支持任何方式的交换，比如程控电路交换、ATM交换和IP交换等等。特别是，IP交换的技术若能在星上实现，那么地面因特网和卫星网之间的链接就会变得非常简单和方便。
2.3空间激光通信技术
空间激光通信技术是一项用激光束作为载体在自由空间进行通信的技术，既可作为卫星与地面之间的通信链路，也可以作为卫星与卫星之间的告诉传输链路。但由于前者在存在较浓的云雾或降雨的情况下，无法完成正常的通信，所以空间激光通信技术作为卫星与地面的通信链路时，信息传输的速率不太高。此技术将携带信息的电信号调制到光束上发送，通过初定位和调整，再经过光束的捕获、瞄准和跟踪，在通信的两端建立起光链路，从而进行信息传递。
三、卫星通信技术发展前景
骨干网由计算机局域网、有线电视网以及有线电信网三部分融合组成，除此之外，地面移动通信蜂窝网通过其自身的无线核心网与骨干网进行互联，卫星通讯网也通过无线核心网与骨干网建立了链接。近几年，IP化是大势所趋，正是由于卫星通讯不断IP化，各种各样的不同性质与不同业务的卫星通讯终端都变成了类似的因特网接入设备，由此可见一斑。需要指出的是，@里所说的IP化不代表卫星通讯网内部的传输和交换全部实现IP化，而是将其特别的传输和交换方式保留，这样对于发挥卫星通讯的特点而获得更高的卫星资源利用率和达到更高水平的业务质量都更有利。随着Ka频段的LEO卫星群蜂窝网的不断发展，使得频率资源和通信容量大幅度增长，同时，也在一定程度上降低了用户终端的成本，卫星通讯无线覆盖的优势也得以体现，基于此，卫星通讯技术在国际民用通信市场上占据了一席之位。但是，在我国情况有所不同，原因在于相比于国外大多数国家，我国的4G地面蜂网在我国民用通信市场上占有很大比例，使得卫星通信接入互联网的竞争力远不如4G。
根据我国目前的情况，卫星通讯技术可实现的可用频率的地域覆盖密度，相比4G的地域覆盖密度，要低好几个数量级。
数字通信和个人通信的飞快发展。在移动卫星通讯中，中低轨卫星通讯有很大的发展前景，能为未来“全球个人通讯”的实现助力，使得人们真正地进入个人通信时代。伴随卫星通信容量和速率的持续增加，以及先进的数字通讯技术的不断影响，数字卫星广播的数量的质量都得到了很大改善，卫星电视广播业务的空间有十分充足，人们的文化生活水平也得到了提高。
通信卫星的功能随着卫星高新技术的不断出现、推广和利用而扩大，所应用的领域也正在不断扩宽。在二十一世纪，卫星通讯将拥有更广阔的发展空间，并占据更加重要的地位。与光纤通信一起，发展成为一项供未来人类通信的最为重要的手段。
参 考 文 献
论文摘要：光电子器件和部件广泛应用于长距离大容量光纤通信、光存储、光显示、光互联、光信息处理、激光加工、激光医疗和军事武器装备，预期还会在未来的光计算中发挥重要作用。本文将介绍国内外光电子技术及光电子产业的发展。
如果说微电子技术推动了以计算机、因特网、光纤通信等为代表的信息技术的高速发展，改变了人们的生活方式，使得知识经济初见端倪，那么随着信息技术的发展，大容量光纤通信网络的建设，光电子技术将起到越来越重要的作用。美国商务部指出：“90年代，全世界的光子产业以比微电子产业高得多的速度发展，谁在光电子产业方面取得主动权，谁就将在21世纪的尖端科技较量中夺魁”。日本《呼声》月刊也有类似的评论：“21世纪具有代表意义 的主导产业，第一是光电子产业，第二是信息通信产业，第三是健康和福利产业……”，可以断言，光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。
1 世界光电子技术和产业的发展
光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料，光纤已经成为通信网的重要传输媒介，现在世界上大约有60%的通信业务经光纤传输，到20世纪末将达到85%，但从目前光纤通信的整体水平来看，仍处于初级阶段，光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出来。目前，各种新技术层出不穷，密集波分复用技术（DWDM，在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号，以提高单根光纤的传输能力）、掺铒光纤放大器技术（EDFA，可将光信号直接放大，具有输出功率高、噪声小，增益带宽等优点）已取得突破性进展并得到广泛的应用。现在DWDM系统和光传输设备中，光电技术的比例将从过去比重不到10%达到90%。一种全新的、无需进行任何光电变换的光波通信——“全光通信”，由于波分复用技术和掺铒光纤放大器技术的进展，也日趋成熟，将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用，给全球的通信业带来蓬勃生机。为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件。光电子器件和技术已形成一个快速增长的、巨大的光电子产业，对国民经济的发展起着越来越大的作用。美国光电子产业振兴协会估计，到2003年，光电子产业的总产值将达2000亿美元。
Internet应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求，为满足需求的增长，人们可以铺设更多的光纤，或靠提高单路光的信息运载量（现在主干网可以分别工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性设备）。但更主要的方法却是靠发展波分复用技术，增加光纤内通光的路数（光波分复用的实验记录已经达到2.64Tbps）。波分复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的、快速增长的市场。无限战略公司的报告指出：“信号传输用 1.31μm和1.55μm激光器市场1999年达到13亿美元，比去年增加23%；1.48μm信号放大用激 光器1999年市场份额达到1.6亿美元，比去年增加33%；980nm信号放大用激光器销售额达2.9 亿美元，比去年增长121%。整个激光器市场的份额1999年达18亿美元，预期2003年将达到30 亿美元”。美国通信工业研究公司（CIR）的研究预测，北美市场光电子部件的市场规模将由目前的28亿美元增长到2003年的61亿美元，约每年增长18.5%。密集波分复用设备销售额也将从1998年的22亿美元增加到2004年的94亿美元。报告称虽然10年内全光通信还不会全面商业化，但是全光交换将在几年内成为市场主流，报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据，但仍有创新性公司进入的可能。
2 我国的光电子技术和产业
近10年来我国光电子技术研究在国家“863”计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的进展，在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离，个别领域还处于世界领先地位。
国内光电子有关产业基地在光电子器件、部件和子系统（如激光器、探测器、光收发模块、EDFA、无源光器件）等已经占领了国内较大的市场份额，初步具备同国外大公司竞争的能力，在毫无市场保护的情况下，靠自己的力量争得了一席之地，市场营销逐年有较大的增长，个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩。我国相应研究发展基地和本领域高 技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白，打破国外产品在市场上的垄断地位，同时争取进入国际市场。
掺铒光纤放大器（EDFA）是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件，国内企业产品占国内市场40%的份额。我国也是目前国际上少数几个有能力研制PIC和OEIC的国家。808nm大功率激 光器及其泵浦的固体绿光激光器，670nm红光激光器已产品化和商品化并批量占领国际市场。国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件，90%使用国产器件，国产1.55μmDFB激光器 战胜了国外器件，占领了100%的国内市场。
但是，我们应当认识到在我国光电子技术发展中，光电子器件、部件虽是光通信、光显示、光存储等高技术产业的关键部分，但在整个系统和设备成本中所占的比重较小，其产值较低，目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段，光电子产业所需的规模化、产业化生产技术目前还未有实质突破；国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和系统的要求，导致国外器件占据国内市场相当多的份额；在机制上仍未摆脱科研、生产、市场相互脱离的状况。
关键词：DWDM，光分波/合波器，光放大器
1．引言
随着话音业务的飞速增长和各种新业务的不断涌现，特别是IP技术的日新月异，网络容量将会受到严重的挑战。随着EDFA进入实用阶段，DWDM――目前解决通信网络容量危机的最佳方案--复用波分技术得到了极大的发展。
波分复用(WDM)技术，尤其是其中的密集波分复用(DMDM)技术除了能经济地使光网络获得超大传输容量外，还有应用灵活方便的优点。因为DMDM系统各信道上的光信号可以具有彼此独立的比特率和体系。用一根光纤能够同时传输不同体系、不同速率（低速、高速、超高速）、不同业务类型（图像、语音、数据）的多种信号。至2000年，DWDM技术已在全球范围内得到了广泛应用，该技术正迈向成熟。
2．光波分复用的基本概念
WDM是指在一根光纤中同时传输多波长光信号的一项技术。
DWDM指在同一窗口中信道间隔较小的波分复用。该系统是在1550nm波长区段内(见图1)，同时用8，16或更多个波长，在一对光纤上(也可采用单光纤)构成的光通信系统，其中每个波长之间的间隔为1.6nm，0.8nm或更低，其对应的带宽约为200GHz，100GHz或更窄。
现在，也有用WDM来称呼DWDM系统的。从本质上讲，DWDM只是WDM的一种形式，WDM更具有普遍性，DWDM缺乏很明确和准确的定义。一般情况下，如果不特指1310nm/1550nm的两波分WDM系统，人们谈论的WDM系统就是指DWDM系统。
3．光波分复用的关键技术
DWDM技术把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器）将规定的不同波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由波分解复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。根据波分复用器的不同，可以复用的波长数也不同。如图1所示。论文格式，光放大器。。
DWDM系统中的光电器件主要包括激光器、波分复用/解复用器和光纤放大器。
图 1 DWDM技术
3.1波分复用系统对光纤光源的要求
由于单模光纤具有内部损耗低、带宽大、易于升级扩容和成本低的优点，国际上已一致认同DWDM系统将只使用单模光纤作为传输媒质。目前，ITU-T已经在G.652、G.653、G.654和G.655建议中分别定义了4种不同设计的单模光纤。
波分系统的光源的两个基本要求是：①光源有标准的、稳定的光波长。②光源需要满足长距离传输要求。
目前最适合传输DWDM系统的光纤是G.655光纤，但在我国因为大量铺设的是G.652尾纤，所以在上10G及以上速率的信号时，需要用色散补偿。
3.2波分复用系统关键器件--分波/合波器
波分系统的关键器件是分波/合波器。论文格式，光放大器。。合波器的主要作用是将多个信号波长合在一根光纤中传输；分波器的主要作用是将在一根光纤中传输的多个波长信号分离。
3.3 光放大技术
光放大技术的发展和实际应用是DWDM技术得以应用的主要因素。
在光纤通信中光信号不失真地传送得越远越好。由于光纤存在一定的损耗和色散，从而限制了光纤通信系统的传送距离。为实现长距离的光纤传输，需要采用光放大器。
迄今为止，人们已研究出3种光放大器，即半导体激光放大器（SOA）、光纤拉曼放大器（RAMAN）和掺稀土元素的光纤放大器。掺稀土元素的光纤放大器主要有掺铒光纤放大器（EDFA）和掺镨光纤放大器（PDFA），其中EDFA适合于长波长1550nm窗口的光信号放大，而PDFA适用于1310nm窗口的光信号。论文格式，光放大器。。目前已经达到实用化水平并在DWDM系统应用的就是EDFA。PDFA尚未达到商用水平。半导体激光放大器（SOA），集成性好，但其放大器噪声较大是一个急待解决的问题；RAMAN在高速率系统和海底通信系统中有广泛的应用前景。
3.4 DWDM设备工作方式
3.4.1 双纤双向传输
双纤双向传输是指一根光纤只完成一个方向光信号的传输，反向光信号的传输由另一根光纤来完成。因此，同一波长在两个方向上可以重复利用。
这种DWDM系统可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量扩大几倍至几十倍。在长途网中，可以根据实际业务量的需要逐步增加波长来实现扩容，十分灵活。
3.4.2 单纤双向传输
单纤双向传输是指在一根光纤中实现两个方向光信号的同时传输，两个方向光信号应安排在不同波长上。单纤双向传输允许单根光纤携带全双工通路，通常可以比单向传输节约一半的光纤器件。论文格式，光放大器。。由于两个方向传输的信号不交互产生FWM（四波混频）产物，因此其总的FWM产物比双纤单向传输少很多，但缺点是该系统需要采用特殊的措施来对付光反射，以防多径干扰；当需要将光信号放大以延长传输距离时，必须采用双向光纤放大器以及光环形器等元件，但其噪声系数稍差。论文格式，光放大器。。
4．结论：密集波分复用是光纤通信的发展方向
一百年来，电信网技术发生了巨大变化，其中交换网、传输网经历了从模拟到数字、从电缆到光缆、从PDH到SDH、……总之,从业务形态来说,核心通信业务的发展遵循了从简单到复杂，从窄到宽发展的规律。论文格式，光放大器。。DWDM的成功推出是必然趋势，DWDM技术第一次把复用方式从电信号转移到光信号，在光域上用波分复用的方式提高传输速率，光信号实现了直接复用和放大，并且各个波长彼此独立，对传输的数据格式透明，从某种意义上讲，WDM技术的应用标志着光通信时代的“真正”来临。在可预见的未来，基于WDM技术的光选路、交换技术也将得到大规划应用，作为通信领域发展最为迅速的前沿技术，WDM具有不可估量的发展潜力和光明前途。所以说光波分复用是光纤通信发展的方向。
查看更多《邮电设计技术》杂志社信息请点击： 《邮电设计技术》编辑部
本期关注
(1)son技术是降低网络成本和提高网络效率的利器 孙震强
信息传真
(3)烽火科技蝉联“光通信最具综合竞争力企业10强”榜首 李永江
本期关注
(4)自组织网络（son）技术之标准化演进 贺敬 常疆
信息传真
(7)中讯院2012年度再获21项国家奖 郑莉玲
本期关注
(8)e—utran自组织网络（son）关键技术 孙乐 张丽
(13)最小化路测技术发展现状及应用分析 贺琳 刘申建 郭省力 刘洋 李福昌
信息传真
(17)中兴通讯信息 李强
(17)阿朗携手telefonica升级阿根廷和捷克ip网络 乔伊
本期关注
(18)lte系统自动干扰抑制技术浅析 唐艳超 贾川 韩潇 韩玉楠 李福昌
信息传真
(22)90多篇文章获得中讯院学术年优秀论文奖 郑莉玲
本期关注
(23)自组织网络（son）的应用思考 张广焯 朱筱芳 武亮紘
(26)从人工优化向智能优化转变 刘洋 费世波
信息传真
(29)华为信息 张伟
无线通信
(30)3g无线网络建设施探讨 乔建葆 傅强 黄晓明
信息传真
(34)2012中国联通运行维护、网络建设、规划优化技术论坛成功举行 薛海斌
无线通信
(35)wcdma无线负荷归一化方法探讨 黄志勇 张恒 朱佳佳 张曼
信息传真
(40)科华恒盛信息 曹军苗
无线通信
(41)集团客户qoe指标体系构建与应用 葛迪 钟星
信息传真
(44)阿朗信息 乔伊
无线通信
(45)wi—fi网络智能管道控制技术的研究 邓博存 王建军 刘己未 刘名茂
(48)室内分布系统共建共享研究 赵占强 程慧敏 范现瑞
信息传真
(51)爱立信信息 王伟
数据通信
(52)运营商级分布式开放云计算 王大鹏 邢凯 孙家飞
(59)电信运营商云服务的开展与管理研究 周可记 刘露 张云勇
(63)影响流量经营的因素与
对策 秦雪松 秦雪峰
信息传真
(66)亨通光电20余款4g通信及海缆新品 曹军苗
电信传输
(67)光电混合缆及英在远供电系统率的应用 顾利国 薛梦驰 钱建荣 沈建春 张卫强
信息传真
(70)安捷伦噪声系数测量技术的应用范围扩展至50ghz 安杰
电信传输
(71)3tn技术在长途传输网中的应用探讨 李勇
电信交换
(76)sgsn池组规划关键问题与后续演进浅析 刘扬 王娜 郑航
运营维护
(81)助力大客户专网运维的“面向业务的统一网管” 万海荣
综合
(83)业务财务一体化需求分析思路与方法研究 李福东 姜文颖 向磊
光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。光纤从提出理论到技术实现和今天的高速光纤通信也不过几十年的时间。从国外的发展历程我们可以看出，20世纪60年代中期，所研制的最好的光纤损耗在400分贝以上，1966年英国标准电信研究所高锟及Hockham从理论上预言光纤损耗可降至20分贝/千米以下，日本于1969年研制出第一根通信用光纤损耗为100分贝/千米，1970年康宁公司(Corning)采用“粉末法”先后获得了损耗低于20分贝／千米和4分贝/千米的低损耗石英光纤，1974年贝尔实验室(Bell)采用改进的化学汽相沉积法制出性能优于康宁公司的光纤产品。到1979年，掺锗石英光纤在1.55千米处的损耗已经降到0.2分贝/千米，这一数值已经十分接近由Rayleigh散射所决定的石英光纤理论损耗极限。
目前国内光纤光缆的生产能力过剩，供大于求。特种光纤如FTTH用光纤仍需进口，但总量不大，国内生产光纤光缆价格与国际市场没有差别，成本无法再降，已经是零利润，在国际市场没有太强竞争力，出口量很小。二十年来的光技术的两个主要发展，WDM和PON，这两个已经相对比较成熟。多业务传输发展平台两个方面，一方面是更有效承载以太网业务、数据业务，另一方面是向业务方面发展。AS0N的现状是目前的系统只是在设备中，或是在网络中实现了一些功能，但是一些核心作用还没有达到。
二、光纤通信技术的趋势及展望
目前在光通信领域有几个发展热点即超高速传输系统、超大容量WDM系统、光传送联网技术、新一代的光纤、IPoverOptical以及光接入网技术。
（一）向超高速系统的发展
目前10Gbps系统已开始大批量装备网络，主要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。但是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通。它的比较现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用(WDM)方式进入了大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。
（二）向超大容量WDM系统的演进
采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用率低于1％，还有99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一级光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用(WDM)的基本思路。基于WDM应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。目前全球实际铺设的WDM系统已超过3000个，而实用化系统的最大容量已达320Gbps(2×16×10Gbps)，美国朗讯公司已宣布将推出80个波长的WDM系统，其总容量可达200Gbps(80×2.5Gbps)或400Gbps(40×10Gbps)。实验室的最高水平则已达到2.6Tbps(13×20Gbps)。预计不久的将来，实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。
（三）实现光联网
上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光光联网既可以实现超大容量光网络和网络扩展性、重构性、透明性，又允许网络的节点数和业务量的不断增长、互连任何系统和不同制式的信号。
由于光联网具有潜在的巨大优势，美欧日等发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研，特别是美国国防部预研局(DARPA)资助了一系列光联网项目。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展。建设一个最大透明的、高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络，不仅可以为未来的国家信息基础设施(NJJ)奠定一个坚实的物理基础，而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的战略意义。
（四）开发新代的光纤
传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势，开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前，为了适应干线网和城域网的不同发展需要，已出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。其中，全波光纤将是以后开发的重点，也是现在研究的热点。从长远来看，BPON技术无可争议地将是未来宽带接入技术的发展方向，但从当前技术发展、成本及应用需求的实际状况看，它距离实现广泛应用于电信接入网络这一最终目标还会有一个较长的发展过程。
（五）IPoverSDH与IpoverOptical
以lP业务为主的数据业务是当前世界信息业发展的主要推动力，因而能否有效地支持JP业务已成为新技术能否有长远技术寿命的标志。目前，ATM和SDH均能支持lP，分别称为IPoverATM和IPoverSDH两者各有千秋。但从长远看，当IP业务量逐渐增加，需要高于2．4吉位每秒的链路容量时，则有可能最终会省掉中间的SDH层，IP直接在光路上跑，形成十分简单统一的IP网结构(IPoverOptical)。三种IP传送技术都将在电信网发展的不同时期和网络的不同部分发挥自己应有的历史作用。但从面向未来的视角看。IPoverOptical将是最具长远生命力的技术。特别是随着IP业务逐渐成为网络的主导业务后，这种对JP业务最理想的传送技术将会成为未来网络特别是骨干网的主导传送技术。
（六）解决全网瓶颈的手段一光接入网
近几年，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换，还是传输都己更新了好几代。不久，网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络，而另一方面，现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的(90％以上)、原始落后的模拟系统。两者在技术上存在巨大的反差，制约全网的进一步发展。为了能从根本上彻底解决这一问题，必须大力发展光接入网技术。因为光接入网有以下几个优点：（1）减少维护管理费用和故障率；（2）配合本地网络结构的调整，减少节点，扩大覆盖；（3）充分利用光纤化所带来的一系列好处；（4）建设透明光网络，迎接多媒体时代。
参考文献：
[1]赵兴富，现代光纤通信技术的发展与趋势.电力系统通信[J].2005(11):27-28.
[2]韦乐平，光纤通信技术的发展与展望.电信技术[J].2006(11):13-17.
