浅谈光纤通信的发展new

1、 浅谈光纤通信发展趋势 光通信一直是推动整个通信网络发展的基本动力之一，本世纪前十年的发展趋势是纳米技术、光交换技术、无源光网络和虚拟光纤技术，而代表第五代光纤通信的则是光孤子通信系统。 光纤通信技术发展所涉及的范围, 无论从影响力度还是影响广度来说都已远远超越其本身, 并对整个电信网和信息业产生深远的影响。它的演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息业的未来大格局, 也将对21 世纪的社会经济发展产生巨大影响。 光通信的未来光孤子通信系统 在常规的线性光纤通信系统中, 光纤损耗和色散是限制其传输容量和距离的主要因素。由于光纤制作工艺的不断提高, 光纤损耗已接近理论极限, 因此光纤色散已成

2、为实现超大容量、超长距离光纤通信的“瓶颈”, 亟待解决。人们用了一百多年的时间来探讨, 发现由光纤非线性效应所产生的光孤子可以抵消光纤色散的作用, 利用光孤子进行通信, 可以很好解决这个问题, 从而形成了新一代光纤通信系统, 也是21 世纪最有发展前途的通信方式。 任何事物都是在发展中前进, 光通信在超长距离、超大容量发展进程中,遇到了光纤损耗和色散的问题, 限制了其发展的空间。科学家和业内人士受自然界的启发, 发现了特殊的光孤子波,人们设想在光纤中波形、幅度、速度不变的波就是光孤子波。利用光孤子传输信息的新一代光纤通信系统, 真正做到全光通信, 无需光、电转换, 可在超长距离、超大容量传输中

3、大显身手, 是光通信技术上的一场革命。3、国内外光孤子通信走向实用的动态( 1) 光孤子通信研究的三个阶段1973 至1980 年为第一阶段 首先将光孤子应用于光通信的设想是由美国贝尔实验室的A.Hasegawa于1973 年提出的, 他经过严格的数学推导, 大胆地预言了在光纤地负色散区可以观察到光孤子的存在, 并率先开辟了这一领域的研究工作, 拉开了这一阶段以理论研究的序幕。1981 至1990 年为第二阶段 主要工作是关键部件的研制。自从70 年代初提出光孤子的概念以来, 由于以后的十多年未能有效地观察到光孤子的存在, 直到1983 年, 美国贝尔实验室的Mollenauer 研究小组首次

4、研制成功了第一支色心锁模孤子激光器CCL, 从而揭开了实验研究的序幕。1991 年至今为第三阶段 主要工作是建立实验系统并向实际应用迈进。在这阶段, 半导体激光器和EDFA 在光孤子通信试验系统中的成功应用, 拉开了光孤子通信走向实用化的序幕。科学家认为, 本世纪初, 全光通信将走向实用化。( 2) 光孤子通信在美国和日本的实用化进程在全世界范围, 全光通信系统已在横跨大西洋的TAT- 10 系统和横跨太平洋的TPC- 15 系统上首先应用。在光孤子通信领域, 美国和日本拥有领先地位。美国美国贝尔实验室Mollenauer 研究小组的实验系统是世界上最早的光孤子实验系统, 他们首次检测出脉宽为

5、10ps 的光孤子经10km 传输无明显变化, 从而首次从实验上证实了光孤子传输的可能性。美国贝尔实验室已成功地将激光脉冲信号传输了5920km, 还利用光纤环实现了5Gbit/s 、传输15000km 的单信道孤子通信系统和传输11000km 总码速达到10Gbit/s 的双信道波分复用孤子通信系统; 美国光谱物理公司已制成能产生4X10- 13s 的孤立波脉冲信号器件。日本1995 年, 在日本东京地区的光纤局域网上, NTT 公司首次实现了10Gbit/s 、2000km 的光孤子现场直通测试, 从而将实验室内的实验转升为现场实验, 在实用化进程中迈出了十分重要的一步。日本利用普通光缆线

6、路成功地进行了超高20Tbit/s、远距离1000km 孤立波通信; 日本电报电话公司在1992 年推出速率为10Gbit/s、能传输12000km 的直通光孤子通信实验系统。( 3) 光孤子通信在中国 1994 年“ 掺铒光纤放大器EDFA”通过鉴定由武汉邮电科学研究院研制的掺铒光纤放大器EDFA, 具有增益高、噪声低、增益特性与光偏振状态无关、在多路系统中信道交叉串拢通常可以忽略等一系列优点, 达到了世界先进水平。在光端机的发送端加后置式掺铒光纤放大器, 在接收端加低噪声前置掺铒光纤放大器, 就可以使2.488Gbit/s 系统具有跨越100 250km 无中继距离的能力, 并可大大降低中

7、继成本。1999 年“OTDM 光孤子通信关键技术研究”通过验收该项目成功研制了增益开关激光器和2.5Gbit/s 的RZ 脉冲光接收机,并在以下各技术领域取得成功:a. 采用色散补偿光纤对光脉冲进行压缩;b. 采用2.5Gbit/s 20Gbit/s 的光信号复用;c. 从20Gbit/s 的复用系统中提取2.5Gbit/s 电时钟;d.采用非线性光学环路实现2.520Gbit/s 的解复用;e. 采用啁啾光栅对20Gbit/s 信号在标准单模光纤中传输105km 后造成的色散进行补偿;f. 研制2.5Gbit/s 铌酸钾强度调制发送单元;g . 进行20Gbit/s 、105km 的光纤传

8、输。4、光孤子通信的优越性及其展望( 1) 光孤子通信的优越性光孤子通信系统极大地提高了传输容量和距离综上所述, 光孤子通信克服了色散的制约, 当光强度足够大时会使光脉冲变窄, 脉冲宽度不到一个ps , 可使光纤的带宽增加10 100倍, 极大地提高了传输容量和传输距离, 尤其是当光速度超过10Gbit/s 时 光孤子传输系统显示出明显的优势。光孤子通信作为新一代光纤通信系统在洲际陆地通信和跨洋通信等超长距离、超大容量通信系统中大显身手。光孤子通信系统从根本上改进了耦合损耗和兼容问题光孤子通信系统不但容量大、频带宽、增益高, 更可贵的是它能够从根本上改进现有通信中的光电器件和光纤耦合所带来的损耗和兼容问题, 是一场光纤通信的革命。光孤子通信系统解决了高温自动控制和测量光孤子通信系统由于没有使用电子元件, 可以在很高的温度下工作, 甚至是1000 度的高温。这对高温条件下的自动控制或测量具有划时代的意义,为人类提供了新的理想的传输系统, 意义重大。( 2) 光孤子通信的未来展望 非线性光纤光孤子通信是一种全新的超高速、大容量、超长距离的通信技术。信息传输容量比现在最好的线性光纤通信系统还要高出1 至2 个数量级。该系统将成为21 世纪的主要