激光通信技术论文范文

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第1篇

光通信在最近几十年的发展

光通信技术中最有发展前景的当属光纤通信技术了，在最近几十年来发展最好最快的也是光纤通信技术。光纤通信技术的发展经历了三代，从工作波长为0.85μm的多模光纤通信逐渐发展为工作波长为1.3μm的单模光纤通信，并在此基础上发展到工作波长为1.55μm的光纤通信系统，这些年的进步很好的解决了光通信系统的色散问题。不仅如此在这些年光源也放上的很大的变化，发生了从发光二极管到半导体激光器的变化。半导体激光器的出现大大的提高了传输信息的效率，而且半导体激光器与二级发光体比较具有更高的功率和更长的使用寿命。光纤和光源的发展大大的缓解了信息衰减和色散的问题，加大了光纤的通信容量，提高了光纤通信的效率。另外在光网络协议方面也有了很大的发展。目前的技术种为了方便用户使用图像、数据、语音等业务，目前的重点是宽带接入网建设。宽带接入包括光纤、无线、同轴电缆和xDSL这几种方式，这些主要是基于分组交换方式的接入，其中以光纤接入为主。光纤接入分为有源方式接入和无源方式接入两种，即利用SDH或PDH为传输通道和无源光网络方式，光纤的非线性问题随着光纤放大器的广泛应用而逐渐显现出来。光纤的非线性主要指四波混频效应、自相位调制效应、交叉相位调制效应、受激喇曼效应、受激布里渊效应等。其中一些效应会使得系统的技术指标恶化，使得信号脉冲展宽、波型畸变、信号之间串扰。通过合理的使用某些非线性效应，我们可以研制出新型的光器件。

光通信技术的发展前景

1光纤通信技术的发展前景

为了更好的建设下一代网络就必须得构建一个拥有巨大传输容量的光纤基础设施，而由于光缆高达20年的寿命以及过高的造价，光纤基础设施的设计和构建必须具有前瞻性，应该结合设备和系统技术的发展趋势来设计。同时由于下一代电信网对容量的高要求以及频率的高宽度，这一代的光纤性能已经无法满足需求，必将被淘汰，那么开发新一代的光纤将势在必行。在G.652.A光纤的基础上进行改进并取得一定成果的G.652C/D光纤很好的解决了色散斜率的问题，减低系统成本，而且能实现更长距离和更大容量的传输。基于这些原因，具有更长使用寿命的新一代光纤必将得到更好的发展。

2波分复用系统的发展前景

第2篇

随着网络的发展，大量的信息进行发送、传输、接收使信息传输操作面临严峻的形势。我国正在建设信息高速公路，综合考虑传输速度快、信息量大、出错率小等因素，光纤传输最为适合。光纤全称光导纤维，由玻璃或者塑料制成的纤维，由包层、内芯和树脂涂层三部分组成，每根光纤内芯很细，由包层保护，光纤聚集在一起形成光缆。光纤又分为单模光纤和多模光纤。光纤通信采用光波传输，通信带宽大、抗干扰性好和信号衰减小等优点，成为了现在主流传输方式，它是一个庞大的系统，由每一部分协调运行。

2 光纤通信技术的发展史

近几十年来，通信技术发展迅速，随着通信技术要求越来越高，光纤通信具有带宽高、出错率小、传输快速等特点，使其逐渐走进人们视野，成为应用最广泛的通信技术。目前，我国主干网基本上也都是光纤通信，但仍存在一些不足。为了更好、更安全的通信，我们需了解光纤通信技术的发展史。光纤通信技术起源于国外，20世纪五六十年代，开始研制出光纤，但那个时候光纤的损耗高达每千米358分贝。后又经过英国科学家几年的研究，研究出理论损耗可以减少到每千米19分贝的新型光纤。接着日本也开始研究光纤，但还是没能达到最低损耗。最后，康宁公司采用粉末法研制出了每千米损耗20分贝的石英光纤。最近，掺锗石英光纤损耗降到了每千米0.2分贝，已经达到了石英光纤理论上提出的最低损耗极限。

3 光纤通信技术

3.1 光纤通信技术概述

光纤采用光波通信，光纤是一种由玻璃或塑料制成的纤维,利用全反射原理来传输信息的材料。光纤的发射装置的一端采用发光二极管或者一束激光将光脉冲传输至光纤，另一端接收装置采用光敏元件检测脉冲信号。光纤又分单模光纤和多模光纤，单模光纤的直径在8um-10um之间，多模光纤的直径有50um和62.5um两种。两者相比，单模光纤的传输距离更长。

3.2 光纤通信技术的特点

3.2.1 传输带宽高、容量大

光纤与双绞线和同轴电缆相比，其传输带宽高及信息容量大。带宽高和光纤的直径没有直接关系，即：不会由于光纤的直径大而带宽高 。随着光纤通信系统各个终端设备技术的改进，与密集波分复用技术结合应用，使得光纤的通信带宽高及信息容量大。

3.2.2 损耗低，传输距离长

在光纤、双绞线和同轴电缆三种传输介质中，光纤的传输损耗最低。由于损耗低，那么传输的距离相对而言也就长。减少了通信系统中的中继器使用量，从而降低了布置整个系统的成本，直接给运营商带来更好的经济利益。

3.2.3 抗干扰性好，保密性强

光纤以石英为材料制成，石英有较好的绝缘性、抗腐蚀性，从而抗电磁波干扰性强，不会形成接地回路。一般电磁波传输容易泄露信息，从而保密性差，而光纤基本上不会发生串扰现象，保密性强。光纤在通信中，受环境影响极小，可见光纤适用于强电领域。光纤还有质量小，轻便，布网方便，成本低，原材料石英丰富，耐高温等特点。

4 现代光纤通信技术的现状

21世纪，光纤通信技术快速发展起来。光纤通信技术主要是引入了光纤接入网技术和波分复用技术，从而大大的提高了通信的质量和安全性。

4.1 光纤接入网技术

光纤接入网技术是光纤通信技术一个全新的领域，来实现信息快速和高速传输，满足了人们生活的需求。光纤接入网技术由宽带的主干传输网络和用户接入各部分组成。光纤接入网技术的关键环节或者最后一个环节就是用户接入技术。要想所有用户实现信息的高速传输，满足用户的带宽需求，用户接入技术主要是对接入网的用户终端而言，通过该技术为用户提供方便，方便为用户提高不受限制的宽带，来满足用户需求。光纤接入网技术除了为网络通信主干网负责数据传输外，还负责网络中所有用户接入网络的用户接入技术。目前，根据光纤宽带的接入位置，来进一步区分光纤，主要有FTTB、FTTC、FTTCab、FTTH等类型。首先，介绍光纤到户技术，简称FTTH。光纤到户技术主要在光纤宽带接入方面来提供全光的接入方式。光纤到户技术利用光纤带宽的特点，先收集宽带信息，接下来整理处理宽带信息，最后传输宽带信息。通过这样的操作来给用户提供所需要的带宽，来满足用户上网需求和信息传输需求。可见，光纤接入网的最后一个环节是光纤到户技术。根据光纤到户技术不同的应用来看主要分为光纤有源接入技术和光纤无源接入技术两种形式。光纤有源接入技术实际上就是点到点的P2P技术，其主要为用户可以实现用户PC到服务器终端的直接连接，P2P可以实现高带宽接入；光纤无源接入技术则为一点到多点的XPON技术。传统网络通信方式一般都具有通信瓶颈的问题，光纤接入网技术能够很好地解决这个问题，能够满足主干网络或者核心网络的传输通信信息量。为了更好地满足用户和网络的传输需求，通常光纤接入网技术会结合SDH. ATM等多种技术混合使用，产生GPON、APON和EPON三种技术。一般而言，在电路交换性的业务通常使用GPON技术；只在信息传输过程中起到点对多点的连接作用的是EPON；相比较而言APON技术相对复杂，其用的比较少。

4.2 波分复用技术

波分复用技术是使用波分复用器，来大大降低光纤的损耗，从而来提高带宽，传输更大的信息量。波分复用技术可以使用在不同的光波频段和不同的波长，将传输的低损耗窗口分为很多个单通信管道。波分复用技术同时也在发送端装备波分复用器，利用它把不同的信号一起传送到光纤中，再利用光纤进行信息的传输。同样也在接收端安装波分复用器，其作用是把光纤中输出的信号再按不同的频率和波长进行分开处理。在接收端分离这些不同信号过程中，在同一个信道里的光波信号是独立的，从而实现不同光波信号在同一个信道里传输，即光复用技术传输。目前，波分复用技术在飞速发展，使用范围不断扩大。波分复用技术其中的粗波分复用技术，其信道间隔为20nm，采用波分复用技术中的集体发送和划分，从而实现在1260nm-1620nm范围内波长的波分复用。采用此技术能够大大降低光器件的成本，从而提高运营商的经济利益，同时也在很大程度上提高了信道容量。因此，波分复用技术得到了很多运营商的好评并得到了很大程度的应用。

4.3 光放大技术

在光纤接入网技术和波分复用技术两个技术成熟的同时，为了更好地通信，进一步引入光放大技术，光放大技术主要是采用光放大器对光信号进行放大加强。光放大技术很大程度上促进了光复用技术、光孤子通信以及全光网络的快速发展。在放大传信号之前，应该进行OEO变换，即：光电变换及电光变换。

5 总结

第3篇

随着科学技术的日新月异，互联网的大数据、云计算、平台、移动互联网将人类带入了高速的信息时代，互联网和通信方式改变着人们的生活、工作方式，通信方式发生了质的飞跃。同时，人们对通信系统的传输性能，也提出了更高的要求。通信方式从电缆通信、微波通信、光纤通信，再到目前的研究热点高速光纤通信。光纤通信是三大支柱通信方式的主体。光纤通信系统，顾名思义，是利用光作为载波、以光纤作为传输媒介进行传输信息的通信系统，光纤实际上是一种极细的光导纤维，由纯度很高的玻璃拉制而成。普通光纤通信的传输速率一般是10Gb/s，高速光纤通信的传输速率可达到40Gb/s、160Gb/s甚至更高。事实上，在光纤通信的不同发展阶段，高速的含义是不同的。目前通常把STM-16等级以上的系统称为高速光纤通信系统，也有人称之为超高速光纤通信系统。光纤通信作为当前三大通信方式的主体，有着较为明显的优势：光纤通信的频带较宽，可用带宽约50000GHz，容量大可同时传输更多的路数；光纤通信比任何的传输都具有更小的损耗，损耗小带来的直接好处就是中继距离长，传输稳定可靠；另外抗电磁干扰性强、保密性好。

2高速光纤通信系统面临的挑战

高速光纤通信系统快速发展，并得到广泛应用的同时，也存在着一些问题。比如光信噪比（OSNR），OSNR是光纤信号与噪声的比值，OSNR的大小直接影响传输信号质量的优劣，OSNR过大，传输距离会相应减小。另外，色散、非线性效应等问题也是影响高速光纤通信传输的主要因素。色散会使脉冲展宽、强度降低，增大误码率，信号畸变失真，直接降低通信质量。色散一般分为两类：群速度色散和偏振模色散（PMD）。群速度色散和偏振模色散效应对系统的传输性能、传输速率和传输距离都会有明显的损害。PMD的问题在以往的光纤传输中就存在，传输速率越高，PMD的影响也越加明显。光纤传输的衰减、消耗和色散与光纤长度为线性关系，光纤的带宽与光纤长度为非线性关系，这一非线性关系即为非线性效应。非线性效应分为散射效应、与折射密切相关的自相位调制SPM、交叉相位调制XPM和四波混频效应FWM，其中XPM和FWM对系统影响较为严重。因此，研究OSNR、色散和非线性效应问题是解决高速光纤通信系统高质量传输的关键技术。

3高速光纤通信系统的关键技术