光纖通信關鍵技術研究綜述

【摘要】隨著二十一世紀這個信息爆炸時代的到來，人們對信息的渴求深刻刺激著通信行業的發展。在追求高速度高質量通信的當今，光纖技術的發展給人類社會信息的傳播帶來了新的革命，越來越多的人開始重視和研究光纖通信的核心技術。本文講述了光纖通信中的一些關鍵技術并對其美好的發展前景作出了展望。

【關鍵詞】光纖相干光光孤子光交換全光通信

一、概述

1.1光纖通信原理概述

顧名思義，光纖通信是以光波為信息載體進行的通信。利用光纖進行通信需要先把傳送的信息變成電信號，然后將其調制到由激光器發出的激光束上，使光的強度隨電信號幅度或頻率的變化而變化，并通過光纖發送出去。信息接收端將接收到的光信號再變成電信號，經解調后即可得到恢復出的原信息。

1.2光纖通信的特點

當今世界，已有不少國家開始宣布不再建設電纜通信線路，而是致力于發展光纖通信。目前使用光的頻率比微波頻率還要高103～104倍，傳輸頻帶得到了明顯的拓寬，通信容量也因此增加約103～104倍，同時也實現了更快的數據傳輸速率，允許信道中復用更多的信號。由于用于傳輸的載體是光信號，那么較電流載體而言，線纜之間就不會出現串擾。其實最常使用的光纖就是一根很細的玻璃或塑料線，因此光纜的質地十分的輕，運用起來也十分方便。而且光纖通信無中繼的直通距離比金屬線纜要遠的多，所以它的中繼距離遠，故傳輸同樣的距離它所需要的中繼站少，從而減少了工程量。綜上可以看出利用光纖通信具有很高的經濟效益，其發展前景非常好。

1.3光纖通信系統

光纖通信系統主要由光發送設備，光傳輸設備和光接收設備三大部分組成。光發送設備主要有驅動器和光源，其作用是把電端機輸入的電信號對光源進行調制，使光源產生隨電信號幅度或頻率變化而變化的光信號進入光纖。光接收設備主要有光檢測器和放大器，光檢測器把由光纖傳輸過來的光信號轉化成相應的電信號，經放大后再進入電端機變為相應的電信號。遠距離通信時，為了補償光纖的損耗并消除信號失真與噪聲的影響，光纜經過一定的距離需要加裝中繼器。其工作原理圖如圖1所示。

二、光纖通信系統關鍵技術

2.1相干光通信

通常我們采用的光纖通信系統都是通過電信號對光波進行強度的調制，然后在接收端直接檢測光信號的強度，再轉化成相應的電信號，這種方法稱為光強度調制-直接檢測方式（IM-DD）。盡管這種方式十分簡單方便，但其接收機檢測靈敏度，傳輸容量和中繼距離受限制等弊端卻不容忽視。為了更加優化通信系統，人們很自然地想到采用單一頻率的相干光做光源，不僅可以通過電信號對光載波的振幅參量進行調制，還可以對其頻率或相位進行調制，然后在接收端利用本振光與信號光進行相干，最后再通過零差或外差檢測技術實現對調制電信號的恢復。同時為保證接收機具有較高的靈敏度，需要信號光和本振光混頻時滿足嚴格的匹配條件。相干光通信技術的優點顯而易見，其市場前景不可估量。基于相干光技術的相干光通信系統如圖2所示。

2.2光孤子通信

為了增大傳輸中繼距離，不僅需要克服光纖的傳光損耗和光接收機靈敏度方面的障礙，還需要克服光纖色散使脈沖展寬方面的障礙。光孤子通信運用而生。孤子是物質非線性效應的一種特殊產物，光孤子便是非線性光學研究中提出的問題。光孤子通信便是利用提高輸入光脈沖功率產生的非線性壓縮，補償由光纖色散效應導致的脈沖展寬，以保持脈沖幅度和形狀不變。發送端由孤子激光器產生一串光孤子序列，電脈沖源通信通過調制器對光孤子流進行調制，將信號加載于光孤子上，被調制的光孤子流經過EDEA放大和光隔離器后進入光纖傳輸。傳輸途中要增加若干個光放大器，以補償光脈沖的能量損失，來克服因光纖損耗而引起的光孤子減弱。

2.4光交換技術

在傳統的光纖通信中，為解決長距離傳輸光纖的損耗和色散，需要在特定距離中繼站采用電子中繼器進行光-電轉換，電放大和電-光轉換。正是由于在光纖通信系統中加入了這些電子線路，極大限制了光纖通信優勢的充分發揮。而光交換技術正是針對這一問題發展而來。其是指對送來的光信號直接進行交換，不需要經過光-電-光的變換方式，并且還能在交換的過程中充分發揮光信號的高速，寬帶，并行處理，抗干擾能力強等突出優點。近些年，隨著光交換的新型結構和交換技術的逐漸成形，還有與IP技術融合的光標記交換，兼顧電路交換與分組交換的光突發交換，有在光域中實現的光子IP路由，基于分布式網管的軟交換及基于GMPLS的多粒光交換，智能光交換等等。

2.5全光網絡技術

為了使光網絡的信息量進一步增加，在采用光交換與選路的同時，進一步采用其他的光信息處理技術，如全光再生和全光波長轉換等，就可以實現全光網絡通信，即信息網在網絡中傳輸時，從源點到目的節點的過程中不需要再經過光-電-光轉換，始終以光的形式存在。它可以讓光信號處理過程完全擺脫對電處理的依賴，極大的提高網絡的性能。要構成這樣一個成熟可以運用實際的網絡體系涉及多種技術的綜合，不僅需要漫長的時間，還需要更多通信人的共同努力。

三、光纖通信的發展展望

毋庸置疑，光纖通信的出現改變了以往的通信格局，形成了以光纖通信為主，微波，衛星，電纜通信為輔的通信格局，而且它的地位也會在未來通信領域中得到進一步提升。目前，它的應用領域已有長途網進入局域網并進一步向接入網延伸，全光網絡的研究與應用得到了人們普遍的重視，智能光網的概念也被提出，同時人們也在想將光通信引入到宇宙空間站中。新的技術還處于研究，發展階段，其距實用化商用化還有很長一段路要走，但它對人類生活的進一步改變的力量卻不可估量。

參考文獻

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