序論：寫(xiě)作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來(lái)了七篇光通信論文范文，愿它們成為您寫(xiě)作過(guò)程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

1.1基于光電探測(cè)器直接耦合的FSO系統(tǒng)

早在30多年前，自由空間光通信曾掀起了研究的熱潮，但當(dāng)時(shí)的器件技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)和大氣信道光傳輸特性本身的不穩(wěn)定性等諸多客觀因素卻阻礙了它的進(jìn)一步發(fā)展。與此同時(shí)，隨著光纖制作技術(shù)、半導(dǎo)體器件技術(shù)、光通信系統(tǒng)技術(shù)的不斷完善和成熟，光纖通信在20世紀(jì)80年代掀起了熱潮，自由空間光通信一度陷入低谷。然而，隨著骨干網(wǎng)的基本建成以及最后一公里問(wèn)題的出現(xiàn)，以及近年來(lái)大功率半導(dǎo)體激光器技術(shù)、自適應(yīng)變焦技術(shù)、光學(xué)天線(xiàn)的設(shè)計(jì)制作及安裝校準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展和成熟，自由空間光通信的研究重新得到重視。

在國(guó)外，F(xiàn)SO系統(tǒng)主要在美英等經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家生產(chǎn)和使用。到目前為止，F(xiàn)SO己被多家電信運(yùn)營(yíng)商應(yīng)用于商業(yè)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，比較典型的有Terabeam和Airfiber公司。在悉尼奧運(yùn)會(huì)上，Terabeam公司成功地使用FSO設(shè)備進(jìn)行圖像傳送，并在西雅圖的四季飯店成功地實(shí)現(xiàn)了利用FSO設(shè)備向客戶(hù)提供10OMb/s的數(shù)據(jù)連接。該公司還計(jì)劃4年內(nèi)在全美建設(shè)100個(gè)FSO城市網(wǎng)絡(luò)。而Airfiber公司則在美國(guó)波士頓地區(qū)將FSO通信網(wǎng)與光纖網(wǎng)（SONET）通過(guò)光節(jié)點(diǎn)連接在一起，完成了該地區(qū)整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。

目前商用的FSO系統(tǒng)（見(jiàn)圖1）通常采用光源直接輸出、光電探測(cè)器直接耦合的方式，這種系統(tǒng)有以下幾點(diǎn)缺點(diǎn)：

（l）半導(dǎo)體激光器出射光束在水平方向和垂直方向的發(fā)散角不同，且出射光斑較粗，因此我們需要先將出射光束整形為圓高斯光束再準(zhǔn)直擴(kuò)束后發(fā)射，這樣發(fā)射端的光學(xué)系統(tǒng)就較為復(fù)雜，體積也會(huì)相應(yīng)增大。

（2）在接收端，光斑經(jīng)光學(xué)天線(xiàn)會(huì)聚之后直接送入PD轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。通常，我們需要提供點(diǎn)到點(diǎn)的，雙向的通信系統(tǒng)，這樣，F(xiàn)SO系統(tǒng)的每個(gè)終端都包括了激光器，探測(cè)器，光學(xué)系統(tǒng)，電子元器件和其中有源器件所需要的電源。這種系統(tǒng)的體積通常比較大，重量大，成本也比較高。從FSO系統(tǒng)終端的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中可以看出，完成一個(gè)簡(jiǎn)單的點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路需要6個(gè)OE轉(zhuǎn)換單元。隨著人們對(duì)帶寬的需求越來(lái)越高，PD的成本也越來(lái)越高，6個(gè)OE轉(zhuǎn)換單元大大增加了成本閉。

（3）FSO終端設(shè)備一般安裝于樓頂，如果終端中含有大量的有源設(shè)備，會(huì)給我們的安裝帶來(lái)了很多不方便。

（4）系統(tǒng)的可擴(kuò)展性很小。如果用戶(hù)所需要的帶寬增加，那么封裝在一起的整個(gè)FSO系統(tǒng)終端都需要被新的終端取代，安裝新設(shè)備的過(guò)程需要再次對(duì)準(zhǔn)，整個(gè)升級(jí)過(guò)程所需要的時(shí)間很長(zhǎng)，給人們帶來(lái)巨大的損失。

1.2基于光纖耦合技術(shù)的FSO系統(tǒng)

光纖輸出、光纖輸入的自由空間光通信系統(tǒng)（見(jiàn)圖2），激光器輸出的高斯光束耦合至光纖再經(jīng)準(zhǔn)直出射，傳輸一定距離后，光束通過(guò)合適的聚焦光學(xué)系統(tǒng)聚焦在光纖纖芯上，沿著光纖傳輸后經(jīng)PD接收還原信號(hào)。這樣我們通過(guò)在發(fā)射和接收端都采用光纖連接的方式，只需要在樓頂放置光學(xué)天線(xiàn)系統(tǒng)，而將其他的控制系統(tǒng)通過(guò)光纖放置于室內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的連接，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝。

這種新型的FSO系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①減少了不必要的E一O轉(zhuǎn)換，一條鏈路現(xiàn)在只需要2個(gè)OE接口即可，大大降低了成本。②光學(xué)系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，光纖出射的光束一般為圓高斯光，不需要整形，簡(jiǎn)化了光學(xué)系統(tǒng)，減小了體積，易于安裝。③易于升級(jí)及維護(hù)，當(dāng)用戶(hù)的帶寬增加時(shí)，我們只需要對(duì)放置在室內(nèi)的系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)即可，免去了復(fù)雜繁瑣的對(duì)準(zhǔn)過(guò)程。④基于光纖耦合的空間光通信系統(tǒng)能夠很好的與現(xiàn)有的光纖通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，利用現(xiàn)有的比較成熟的光纖通信系統(tǒng)中的器件如發(fā)射接收模塊，EDFA和WDM中所用到的復(fù)用器和解復(fù)用器。⑤可以與光碼分多址復(fù)用技術(shù)（OCDMA）相結(jié)合，構(gòu)成自由空間OCDMA系統(tǒng)，進(jìn)一步擴(kuò)大系統(tǒng)的帶寬。

對(duì)于一個(gè)基于光纖耦合技術(shù)的FSO系統(tǒng)而言，以下2個(gè)因素必不可少：①體積小，重量輕的光學(xué)天線(xiàn)系統(tǒng)一個(gè)最佳的光學(xué)天線(xiàn)的設(shè)計(jì)首先必須使盡可能多的光耦合進(jìn)單模光纖，獲得最大的耦合效率；其次要能通過(guò)粗跟蹤系統(tǒng)測(cè)出入射光的角度；另外，必須滿(mǎn)足盡可能高的通信速率和穩(wěn)定性。②性能良好的跟蹤系統(tǒng)要使光學(xué)接收天線(xiàn)接收到的光能夠有效的耦合進(jìn)纖芯和數(shù)值孔徑都極小的單模光纖，我們必須為系統(tǒng)加上雙向的跟蹤系統(tǒng)。

2國(guó)內(nèi)空間光通信系統(tǒng)研究現(xiàn)狀和進(jìn)展

我國(guó)衛(wèi)星間光通信研究與歐、美、日相比起步較晚。國(guó)內(nèi)開(kāi)展衛(wèi)星光通信的單位主要有哈爾濱工業(yè)大學(xué)（系統(tǒng)模擬和關(guān)鍵技術(shù)研究）、清華大學(xué)（精密結(jié)構(gòu)終端和小衛(wèi)星研究）、北京大學(xué)（重點(diǎn)研究超窄帶濾波技術(shù)）和電子科技大學(xué)（側(cè)重于APT技術(shù)研究）。目前已完成了對(duì)國(guó)外研究情況的調(diào)研分析，進(jìn)行了星間光通信系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模擬分析及初步的實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)研究，大量的關(guān)鍵技術(shù)研究正在進(jìn)行，與國(guó)外相比雖有一定的差距，但近些年來(lái)在光通信領(lǐng)域也取得了一些顯著的成就。

2002年哈爾濱工業(yè)大學(xué)成功地研制了國(guó)內(nèi)首套綜合功能完善的激光星間鏈路模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可模擬衛(wèi)星間激光鏈路瞄準(zhǔn)、捕獲、跟蹤、通信及其性能指標(biāo)的測(cè)試。所研制的激光星間鏈路模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的綜合功能、衛(wèi)星平臺(tái)振動(dòng)對(duì)光通信系統(tǒng)性能的影響及對(duì)光通信關(guān)鍵單元技術(shù)的攻關(guān)研究有創(chuàng)新性，其技術(shù)水平為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，目前該項(xiàng)研究已進(jìn)入工程化研究階段。上海光機(jī)所研制出了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)155M大氣激光通信機(jī)樣機(jī)，該所承擔(dān)的“無(wú)線(xiàn)激光通信系統(tǒng)”項(xiàng)目也在2003年1月份通過(guò)了驗(yàn)收，該系統(tǒng)具有雙向高速傳輸和自動(dòng)跟蹤功能，其傳輸速率可達(dá)622Mb/s，通信距離可以達(dá)到2km，自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的跟蹤精度為0.1mrad，響應(yīng)時(shí)間為0.2s。中科院成都光電所于2004年在國(guó)內(nèi)率先推出了10M碼率、通信距離300m的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)國(guó)產(chǎn)激光無(wú)線(xiàn)通信機(jī)商品。桂林激光通信研究所也在2003年正式推出FSO商品，最遠(yuǎn)通信距離可達(dá)8km，速率為10~155M。武漢大學(xué)于2006年在國(guó)內(nèi)首先完成42M多業(yè)務(wù)大氣激光通信試驗(yàn)，2007年3月又在國(guó)內(nèi)率先完成全空域FSO自動(dòng)跟蹤伺服系統(tǒng)試驗(yàn)，這為開(kāi)發(fā)機(jī)載、星載激光通信系統(tǒng)和地面帶自動(dòng)目標(biāo)捕獲功能的FSO系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。另外在光無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以太網(wǎng)光無(wú)線(xiàn)通信、USB接口光無(wú)線(xiàn)通信、大氣激光傳輸、大氣光通信收發(fā)模塊和信號(hào)復(fù)接/分接技術(shù)等方面都取得了多項(xiàng)成果。

3自由空間光通信技術(shù)的應(yīng)用與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

自由空間光通信和其他無(wú)線(xiàn)通信相比，具有不需要頻率許可證、頻率寬、成本低廉、保密性好，低誤碼率、安裝快速、抗電磁干擾，組網(wǎng)方便靈活等優(yōu)點(diǎn)。正是由于這些特點(diǎn)，F(xiàn)SO系統(tǒng)正受到電信運(yùn)營(yíng)商越來(lái)越多的關(guān)注與青睞。對(duì)于有線(xiàn)運(yùn)營(yíng)商，F(xiàn)SO可以在城域光網(wǎng)之外提供高帶寬連接，而其成本只有地下埋設(shè)光纜的五分之一，而且不需要等6個(gè)月才能拿到施工許可證。對(duì)于無(wú)線(xiàn)運(yùn)營(yíng)商，在昂貴的E1/T1租用線(xiàn)路和帶寬較低的微波解決方案之外，F(xiàn)SO在流量回輸方面提供了一個(gè)經(jīng)濟(jì)的替代選擇。在目前這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境中，F(xiàn)SO無(wú)疑為電信運(yùn)營(yíng)商以較低的成本加速網(wǎng)絡(luò)部署，提高“服務(wù)速度”并降低網(wǎng)絡(luò)操作費(fèi)用提供了可能。而且FSO技術(shù)結(jié)合了光纖技術(shù)的高帶寬和無(wú)線(xiàn)技術(shù)的靈活、快速部署的特性，可以在接入層等近距離高速網(wǎng)的建設(shè)中大有用武之地，在目前許多企業(yè)和機(jī)構(gòu)都不具備光纖線(xiàn)路，但又需要較高速率（如STM-1或更高）的情況下，F(xiàn)SO不失為一種解決“最后一公里”瓶頸問(wèn)題的有效途徑。

FSO產(chǎn)品目前最高速率可達(dá)2.5G，最遠(yuǎn)可傳送4km，在本地網(wǎng)和邊緣網(wǎng)等近距離高速網(wǎng)的建設(shè)中大有用武之地，主要應(yīng)用于一些不宜布線(xiàn)或是布線(xiàn)成本高、施工難度大、經(jīng)市政部門(mén)審批困難的地方，如市區(qū)高層建筑物之間、公路（鐵路）兩側(cè)的建筑物之間、不易架橋的河流兩岸之間、古建筑、高山、島嶼以及沙漠地帶等。另外，F(xiàn)SO設(shè)備也可用于移動(dòng)基站的環(huán)路建設(shè)、場(chǎng)所比較分散的企業(yè)局域網(wǎng)子網(wǎng)之間的連接和應(yīng)急通信。對(duì)于銀行、證券、政府機(jī)關(guān)等需要穩(wěn)定服務(wù)的商業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，F(xiàn)SO產(chǎn)品可以作為預(yù)防服務(wù)中斷的光纖備份設(shè)備。

當(dāng)然，F(xiàn)SO在應(yīng)用過(guò)程中也存在一定的瓶頸，主要是會(huì)受到大氣狀況或物理障礙的影響，比如其光束在傳輸中極易受大霧等惡劣天氣，物理阻隔或建筑物的晃動(dòng)/地震的影響。在惡劣的天氣下，光束傳輸?shù)木嚯x會(huì)下降，從而降低通信的可靠性，嚴(yán)重的甚至?xí)斐赏ㄐ胖袛唷?/p>

盡管存在不少問(wèn)題，但自由空間光通信的技術(shù)優(yōu)勢(shì)更為明顯，其自身的特點(diǎn)決定了在一定的環(huán)境下，它可以最大發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，比如可以用于不便鋪設(shè)光纖的地方和不適宜使用微波的地方；又由于光纖成本過(guò)高，用戶(hù)無(wú)法在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)光纖接入，而他們卻渴望享受寬帶接入帶來(lái)的便利，結(jié)合我國(guó)現(xiàn)階段寬帶網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況——許多企業(yè)和機(jī)構(gòu)都不具備光纖線(xiàn)路，但又需要較高速率（如STM-1或更高），F(xiàn)SO不失為一種解決“最后一公里”瓶頸問(wèn)題的有效途徑。FSO系統(tǒng)解決了寬帶網(wǎng)絡(luò)的“最后一公里”的接入，實(shí)現(xiàn)了光纖到桌面，完成語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像的高速傳輸，拉動(dòng)了聲訊服務(wù)業(yè)和互動(dòng)影視傳播，實(shí)現(xiàn)了“三網(wǎng)融合”，有利于電子政務(wù)、電子商務(wù)、遠(yuǎn)程教育及遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展，并產(chǎn)生了巨大的效益，具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)前景。

參考文獻(xiàn)：

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篇(2)

你的天方夜譚，我來(lái)成全

23年前，34歲的譚立英在北京圖書(shū)館查閱資料，準(zhǔn)備她的碩士畢業(yè)論文。查閱了上千篇資料后，有關(guān)衛(wèi)星激光通信的數(shù)據(jù)讓她眼前一亮――衛(wèi)星與衛(wèi)星間、衛(wèi)星與地面間用“光”連接起來(lái)，可以形成空間的信息高速公路。要是能在浩瀚空間建立一個(gè)無(wú)線(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)進(jìn)行高速信息傳輸，這將是一件多么了不起的事情啊！

這個(gè)想法令譚立英興奮不已，可當(dāng)她著手去做這件事情時(shí)，難度大于想象。彼時(shí)，她是哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理系的教師，一個(gè)5歲孩子的媽媽?zhuān)刻煲贿吷险n，一邊做碩士論文，還要照顧孩子。丈夫加同事馬晶遠(yuǎn)在日內(nèi)瓦深造。在當(dāng)時(shí)那個(gè)年代，衛(wèi)星微波通信還不成熟，更不要說(shuō)是衛(wèi)星激光通信，幾乎所有的人都認(rèn)為譚立英的想法是天方夜譚，包括譚立英當(dāng)時(shí)的導(dǎo)師。

導(dǎo)師勸她：“方向雖好，但難度太大了，難以畢業(yè)。你要堅(jiān)持做這個(gè)，碩士論文所需的研究費(fèi)用還要你自己解決。”譚立英點(diǎn)點(diǎn)頭，說(shuō)：“會(huì)想到辦法的。”其實(shí)，她一點(diǎn)辦法都沒(méi)有，她只是怕絲毫猶豫都會(huì)讓心中燃燒的激情之火熄滅。她34歲了，不想在這個(gè)能有所成就的年紀(jì)里，提前老氣橫秋。

譚立英沒(méi)有想到，為了她的項(xiàng)目，丈夫提前回國(guó)。他把家里所有存款取出來(lái)，一共不到2萬(wàn)元，對(duì)她說(shuō)：“沒(méi)經(jīng)費(fèi)，我們就用家里的錢(qián)，我陪著你一起干。”

久別重逢，夫妻倆的卿卿我我就是通宵地討論那片科學(xué)的空白之地。5歲的女兒聽(tīng)得厭煩了，嫉妒地對(duì)爸爸說(shuō)：“你都有一年多沒(méi)看到我了，我還是沒(méi)有你們的課題重要，我真想變成天上的衛(wèi)星，讓你們天天研究研究我。”女兒的話(huà)，把夫妻倆逗笑了。譚立英親親女兒，牽牽丈夫的手，看看窗外的夜空，想想自己即將要做的連結(jié)天與地的事情，她的幸福神圣而隱秘。

連接天地的幸福，神圣隱秘

創(chuàng)業(yè)之初的日子無(wú)比艱難。他們的實(shí)驗(yàn)室設(shè)在一間地下室里，潮氣重，所有的紙質(zhì)材料因浸入了潮氣而變得綿軟，難以翻閱。馬晶放了一個(gè)除濕機(jī)，每天都能抽出三箱水來(lái)。

家里的積蓄和微薄的工資是全部科研經(jīng)費(fèi)，譚立英不得不算計(jì)著花。為了節(jié)省費(fèi)用，譚立英出門(mén)能步行絕不坐公交，坐火車(chē)也只買(mǎi)硬座，餐桌上長(zhǎng)年是白菜土豆。女兒三番兩次抗議后，每周的土豆燉白菜里可以出現(xiàn)幾片肥瘦相間的肉，算是改善了伙食。以至于女兒說(shuō)：“在咱們家，實(shí)驗(yàn)是親生的，我是馬路上撿來(lái)的。”

盡管如此，困難依然接踵而至。建立理論模型需要實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證，沒(méi)有經(jīng)費(fèi)就沒(méi)有最基本的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，初步的原理驗(yàn)證無(wú)法進(jìn)行。一天，馬晶略帶得意地安慰妻子：“咱們的儀器有了。”他賣(mài)起關(guān)子說(shuō)，這是個(gè)秘密。

兩天后，馬晶神秘地把妻子帶到實(shí)驗(yàn)室。拉開(kāi)實(shí)驗(yàn)室門(mén)的一剎那，譚立英驚呆了――地上擺了一堆破爛。馬晶如數(shù)家珍：“這是教學(xué)實(shí)驗(yàn)室報(bào)廢的儀器，有些修一修興許能用。”譚立英半信半疑。之后的幾天，夫妻倆在實(shí)驗(yàn)室忙活開(kāi)了。他們首先將這些破爛整理歸類(lèi)，湊成了幾件“整尸”，然后“解剖”“移植”“再造”“重組”，它們重新變成了實(shí)驗(yàn)設(shè)備。七天之后，實(shí)驗(yàn)設(shè)備開(kāi)始集體工作，半個(gè)月后，他們完成了測(cè)試驗(yàn)證。譚立英獲得了有效的發(fā)射測(cè)試數(shù)據(jù)，完成了她的畢業(yè)論文。

論文寫(xiě)下最后一個(gè)句號(hào)時(shí)，譚立英不得不為當(dāng)天的晚餐發(fā)愁――研究已經(jīng)花光了家中全部的積蓄，晚餐在哪里都成了問(wèn)題。為了安慰女兒，馬晶對(duì)女兒說(shuō)：“媽媽的論文完成了，這是個(gè)非常值得祝賀的日子，按照行規(guī)，今天得吃白水煮面，意味著萬(wàn)事順順利利。”一家三口用開(kāi)水干杯，以白水煮面條充饑。

當(dāng)晚，女兒睡后，馬晶對(duì)譚立英說(shuō)：“研究衛(wèi)星激光通信是一個(gè)從無(wú)到有的工作，以后還會(huì)有更多的困難，你要做好思想準(zhǔn)備。你只要記住一條，我一直在你身邊，你不是一個(gè)人。”

譚立英看看熟睡的女兒，滿(mǎn)心愧疚。馬晶拍拍她的肩膀，說(shuō)：“她會(huì)理解的，你應(yīng)該想到這個(gè)過(guò)程本身對(duì)她就是一種富養(yǎng)。”

有種浪漫，身心相伴

1995年，“彈盡糧絕”的秋天，譚立英帶著碩士論文和幾十袋方便面住進(jìn)了北京阜成路8號(hào)航天部招待所。倔強(qiáng)的她要給這個(gè)研究項(xiàng)目跑出一筆經(jīng)費(fèi)來(lái)。

跑經(jīng)費(fèi)的日子也是譚立英哭得最多的日子。碰壁是常有的事情，冷言冷語(yǔ)也是常聽(tīng)的，很多時(shí)候譚立英轉(zhuǎn)身出門(mén)時(shí)，淚水就滴在了衣襟上。作為一個(gè)知識(shí)分子，她的自尊不允許她在別人面前以眼淚獲得支持。每一次，當(dāng)眼淚于人前奪眶而出時(shí)，她都借口去衛(wèi)生間，哭夠了，再回來(lái)繼續(xù)陳述她的研究。

沒(méi)有任何門(mén)路的譚立英完全是用研究熱情打動(dòng)了航天部的工作人員。幾乎每一個(gè)看了她論文的人都會(huì)驚奇地問(wèn)：“是誰(shuí)支持你做衛(wèi)星激光通信研究的？”“我丈夫。我們沒(méi)有項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持，是拿自己家里錢(qián)做的。”

陳芳允院士――中國(guó)衛(wèi)星測(cè)量、控制技術(shù)的奠基人之一，“兩彈一星功勛獎(jiǎng)?wù)隆鲍@得者，863計(jì)劃的倡導(dǎo)者之一，讀了譚立英的畢業(yè)論文，了解了他們所做的工作之后，激動(dòng)地說(shuō)：“你們做得非常好！國(guó)家需要衛(wèi)星激光通信，也一定會(huì)支持你們的研究工作。希望你們能繼續(xù)做下去，不要有任何顧慮。”此后，馬晶和譚立英陸續(xù)獲得了來(lái)自哈爾濱工業(yè)大學(xué)和航天五院的科研基金，建立了團(tuán)隊(duì)，研究工作也逐步進(jìn)入正軌。

試驗(yàn)進(jìn)入收尾階段時(shí)，由于估計(jì)不足，科研經(jīng)費(fèi)又一次出現(xiàn)了短缺。大家自帶行李，擠進(jìn)了租來(lái)的簡(jiǎn)易房。馬晶、譚立英把家里的電視機(jī)、窗簾、大米、土豆等一股腦地搬進(jìn)了這個(gè)“新家”。所有研究人員每天中午只吃6元的盒飯。到了晚上，譚立英又變身為廚師，她拿出科研精神鉆研廚藝，每天不重樣地為大家做上一頓像樣的飯菜。

2011年10月25日，讓譚立英夫婦銘記一生的日子，那是中國(guó)首次星地激光鏈路雙向捕獲跟蹤試驗(yàn)成功的日子。試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的大屏幕上，“海洋二號(hào)”衛(wèi)星以時(shí)速2萬(wàn)余千米的速度疾馳而來(lái)，它經(jīng)過(guò)試驗(yàn)區(qū)域的時(shí)間只有幾分鐘。衛(wèi)星光信號(hào)與地面光信號(hào)準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了快速雙向捕獲、鏈接并跟蹤。

11秒！地面終端就成功捕獲到星上終端發(fā)出的光信號(hào)。這一刻，譚立英期盼了太久。馬晶說(shuō)，20年，比他想象的時(shí)間還要短些，他甚至做好了打30年或者50年持久戰(zhàn)的準(zhǔn)備。

這次試驗(yàn)的成功是中國(guó)衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。它標(biāo)志著中國(guó)在空間高速信息傳輸這一航天高技術(shù)尖端領(lǐng)域走在了世界發(fā)展前列。這也是世界上首次星地直接探測(cè)高速激光通信鏈路新技術(shù)試驗(yàn)取得圓滿(mǎn)成功。這為在空中搭建無(wú)線(xiàn)光網(wǎng)做好了準(zhǔn)備。

篇(3)

近日，在歐洲光通信會(huì)議（ECOC）期間，中興通訊宣布在400G高速傳輸領(lǐng)域創(chuàng)造了一項(xiàng)世界紀(jì)錄：試驗(yàn)中采用其專(zhuān)利技術(shù)將40個(gè)波分信道的400Gb/s 單載波極化復(fù)用的QPSK信號(hào)，成功實(shí)現(xiàn)了2800 公里長(zhǎng)距離標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的傳輸，刷新了此前單載波400G的傳輸1200公里的世界紀(jì)錄。

歐洲光通信會(huì)議（ECOC）光通信領(lǐng)域最重要的、最有影響力的高水平國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議之一，對(duì)光電子和光通信當(dāng)前及未來(lái)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行探討。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)過(guò)全球知名專(zhuān)家的評(píng)選和推薦，被9月17日舉行的歐洲光通信會(huì)議（ECOC）會(huì)議論文收錄并于會(huì)議期間。

單載波傳輸具有收發(fā)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、管理容易的特點(diǎn)，是業(yè)內(nèi)最看好的調(diào)制碼信號(hào)。此前單載波400G的傳輸紀(jì)錄是1200公里，且采用的是特殊昂貴光纖和全光拉曼放大的技術(shù)。中興通訊此次試驗(yàn)，使用的中興通訊專(zhuān)利技術(shù)實(shí)現(xiàn)的40個(gè)波分信道的400Gb/s單載波極化復(fù)用的QPSK信號(hào)，是目前技術(shù)最成熟，靈敏度最高的調(diào)制方案，即便不考慮成本昂貴的超低損耗光纖和拉曼放大器，僅使用當(dāng)前廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖和普通摻鉺光纖放大器，也能實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離的系統(tǒng)傳輸，試驗(yàn)中成功實(shí)現(xiàn)了35跨段，每段80公里，共2800公里的長(zhǎng)距離傳輸，證明了超100G在現(xiàn)有光纖傳輸系統(tǒng)中部署的可行性。且系統(tǒng)單載波達(dá)到業(yè)內(nèi)最高頻譜效率，達(dá)到108Gbaud。

中興通訊多年來(lái)一直致力于100G、400G/1T等超100G技術(shù)的研究以及產(chǎn)品方案的研發(fā)與應(yīng)用，立足于100G以及超100G高速信號(hào)傳輸技術(shù)的尖端技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)，近年來(lái)攻克了該領(lǐng)域若干關(guān)鍵技術(shù)并持續(xù)多項(xiàng)成果：中興通訊全球首次在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了單信道為11.2Tbit/s的光信號(hào)，并成功實(shí)現(xiàn)讓該信號(hào)在標(biāo)準(zhǔn)單模光纖中的640公里傳輸，刷新了此前單信道傳輸最高速率為1Tb/s光信號(hào)的世界記錄；實(shí)現(xiàn)了24Tb/s（24x1.3Tb/s）波分復(fù)用信號(hào)傳輸，是業(yè)界首次實(shí)現(xiàn)Terabit/s的波分復(fù)用技術(shù)；2012年2月，中興通訊與德國(guó)電信合作，在德國(guó)本土成功完成100G/400G/1T信號(hào)的2450公里超長(zhǎng)距離混合傳輸，創(chuàng)造了迄今為止業(yè)內(nèi)高速信號(hào)混傳最長(zhǎng)距離的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)記錄。

在全球光通訊產(chǎn)業(yè)步入100G速率的超寬網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，中興通訊作為全球領(lǐng)先的新一代承載網(wǎng)解決方案與設(shè)備、服務(wù)提供商，2010年率先在業(yè)內(nèi)全程100G承載解決方案，提供從交換機(jī)、路由器和波分OTN全系列100G產(chǎn)品，為客戶(hù)提供從邊緣層到核心層的端到端解決方案。 2011年7月在全球光電子和通信會(huì)議（OECC）上展示了全球首個(gè)1Tb/s的DWDM原型系統(tǒng)及試驗(yàn)結(jié)果。2012年面向各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的7種方案的400G/1T DWDM 原型樣機(jī)已對(duì)外。在100G、超100G專(zhuān)利方面，中興通訊已申請(qǐng)數(shù)十項(xiàng)專(zhuān)利，涵蓋了100G光模塊、Framer、芯片、系統(tǒng)等多方面。目前中興通訊已經(jīng)與西歐、東歐、亞太、中國(guó)等區(qū)域和國(guó)家的主流運(yùn)營(yíng)商在100G、超100G領(lǐng)域完成了多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)項(xiàng)目，成為全球高速光通信傳輸技術(shù)快速發(fā)展的“引擎”。

篇(4)

為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和傳輸流量提高的需求，傳輸系統(tǒng)供應(yīng)商都在技術(shù)開(kāi)發(fā)上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纖上進(jìn)行了55x20Gbit/s傳輸?shù)难芯浚瑢?shí)現(xiàn)了1.1Tbit/s的傳輸。NEC公司進(jìn)行了132x20Gbit/s、120km傳輸?shù)难芯浚瑢?shí)現(xiàn)了2.64Thit/s的傳輸。NTT公司實(shí)現(xiàn)了3Thit/s的傳輸。目前，以日本為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家，在光纖傳輸方面實(shí)現(xiàn)了10.96Thit/s(274xGbit/s)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)超長(zhǎng)距離的傳輸已達(dá)到4000km無(wú)電中繼的技術(shù)水平。在光網(wǎng)絡(luò)方面，光網(wǎng)技術(shù)合作計(jì)劃(ONTC)、多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)(MONET)、泛歐光子傳送重疊網(wǎng)(PHOTON)、泛歐光網(wǎng)絡(luò)(OPEN)、光通信網(wǎng)管理(MOON)、光城域通信網(wǎng)(MTON)、波長(zhǎng)捷變光傳送和接入網(wǎng)(WOTAN)等一系列研究項(xiàng)目的相繼啟動(dòng)、實(shí)施與完成，為下一代寬帶信息網(wǎng)絡(luò)，尤其為承載未來(lái)IP業(yè)務(wù)的下一代光通信網(wǎng)絡(luò)奠定了良好的基礎(chǔ)。

(一)復(fù)用技術(shù)

光傳輸系統(tǒng)中，要提高光纖帶寬的利用率，必須依靠多信道系統(tǒng)。常用的復(fù)用方式有：時(shí)分復(fù)用(TDM)、波分復(fù)用(WDM)、頻分復(fù)用(FDM)、空分復(fù)用(SDM)和碼分復(fù)用(CDM)。目前的光通信領(lǐng)域中，WDM技術(shù)比較成熟，它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。

(二)寬帶放大器技術(shù)

摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵，它具有對(duì)偏振不敏感、無(wú)串?dāng)_、噪聲接近量子噪聲極限等優(yōu)點(diǎn)。但是普通的EDFA放大帶寬較窄，約有35nm(1530～1565nm)，這就限制了能容納的波長(zhǎng)信道數(shù)。進(jìn)一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有：(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA)，它可實(shí)現(xiàn)75nm的放大帶寬；(2)碲化物光纖放大器，它可實(shí)現(xiàn)76nm的放大帶寬；(3)控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來(lái)，可放大帶寬約80nm；(4)拉曼光纖放大器(RFA)，它可在任何波長(zhǎng)處提供增益，將拉曼放大器與EDFA結(jié)合起來(lái)，可放大帶寬大于100nm。

(三)色散補(bǔ)償技術(shù)

對(duì)高速信道來(lái)說(shuō)，在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導(dǎo)致脈沖展寬而引起誤碼，限制高速信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸。對(duì)采用常規(guī)光纖的10Gbit/s系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，色散限制僅僅為50km。因此，長(zhǎng)距離傳輸中必須采用色散補(bǔ)償技術(shù)。

(四)孤子WDM傳輸技術(shù)

超大容量傳輸系統(tǒng)中，色散是限制傳輸距離和容量的一個(gè)主要因素。在高速光纖通信系統(tǒng)中，使用孤子傳輸技術(shù)的好處是可以利用光纖本身的非線(xiàn)性來(lái)平衡光纖的色散，因而可以顯著增加無(wú)中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強(qiáng)、能抑制極化模色散等優(yōu)點(diǎn)。色散管理和孤子技術(shù)的結(jié)合，凸出了以往孤子只在長(zhǎng)距離傳輸上具有的優(yōu)勢(shì)，繼而向高速、寬帶、長(zhǎng)距離方向發(fā)展。

(五)光纖接入技術(shù)

隨著通信業(yè)務(wù)量的增加，業(yè)務(wù)種類(lèi)更加豐富。人們不僅需要語(yǔ)音業(yè)務(wù)，而且高速數(shù)據(jù)、高保真音樂(lè)、互動(dòng)視頻等多媒體業(yè)務(wù)也已得到用戶(hù)青睞。這些業(yè)務(wù)不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，用戶(hù)接人部分更是關(guān)鍵。傳統(tǒng)的接入方式已經(jīng)滿(mǎn)足不了需求，只有帶寬能力強(qiáng)的光纖接人才能將瓶頸打開(kāi)，核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮出來(lái)。光纖接入中極有優(yōu)勢(shì)的PON技術(shù)早就出現(xiàn)了，它可與多種技術(shù)相結(jié)合，例如ATM、SDH、以太網(wǎng)等，分別產(chǎn)生APON、GPON和EPON。由于ATM技術(shù)受到IP技術(shù)的挑戰(zhàn)等問(wèn)題，APON發(fā)展基本上停滯不前，甚至走下坡路。但有報(bào)道指出由于ATM交換在美國(guó)廣泛應(yīng)用，APON將用于實(shí)現(xiàn)FITH方案。GPON對(duì)電路交換性的業(yè)務(wù)支持最有優(yōu)勢(shì)，又可充分利用現(xiàn)有的SDH，但是技術(shù)比較復(fù)雜，成本偏高。EPON繼承了以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，成本相對(duì)較低，但對(duì)TDM類(lèi)業(yè)務(wù)的支持難度相對(duì)較大。所謂EPON就是把全部數(shù)據(jù)裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)傳送的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。現(xiàn)今95％的局域網(wǎng)都使用以太網(wǎng)，所以選擇以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于對(duì)IP數(shù)據(jù)最佳的接入網(wǎng)是很合乎邏輯的，并且原有的以太網(wǎng)只限于局域網(wǎng)，而且MAC技術(shù)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接，在和光傳輸技術(shù)相結(jié)合后的EPON不再只限于局域網(wǎng)，還可擴(kuò)展到城域網(wǎng)，甚至廣域網(wǎng)，EPON眾多的MAC技術(shù)是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接。另外光纖到戶(hù)也采用EPON技術(shù)。

二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

對(duì)光纖通信而言，超高速度、超大容量、超長(zhǎng)距離一直都是人們追求的目標(biāo)，光纖到戶(hù)和全光網(wǎng)絡(luò)也是人們追求的夢(mèng)想。

(一)光纖到戶(hù)

現(xiàn)在移動(dòng)通信發(fā)展速度驚人，因其帶寬有限，終端體積不可能太大，顯示屏幕受限等因素，人們依然追求陸能相對(duì)占優(yōu)的固定終端，希望實(shí)現(xiàn)光纖到戶(hù)。光纖到戶(hù)的魅力在于它有極大的帶寬，它是解決從互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶(hù)桌面的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代，光纖到戶(hù)的成本大大降低，不久可降到與DSL和HFC網(wǎng)相當(dāng)，這使FITH的實(shí)用化成為可能。據(jù)報(bào)道，1997年日本NTT公司就開(kāi)始發(fā)展FTTH，2000年后由于成本降低而使用戶(hù)數(shù)量大增。美國(guó)在2002年前后的12個(gè)月中，F(xiàn)TTH的安裝數(shù)量增加了200％以上。在我國(guó)，光纖到戶(hù)也是勢(shì)在必行，光纖到戶(hù)的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)已在武漢、成都等市開(kāi)展，預(yù)計(jì)2012年前后，我國(guó)從沿海到內(nèi)地將興起光纖到戶(hù)建設(shè)。可以說(shuō)光纖到戶(hù)是光纖通信的一個(gè)亮點(diǎn)，伴隨著相應(yīng)技術(shù)的成熟與實(shí)用化，成本降低到能承受的水平時(shí)，F(xiàn)TTH的大趨勢(shì)是不可阻擋的。

(二)全光網(wǎng)絡(luò)

傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化，但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線(xiàn)總?cè)萘康奶岣撸虼苏嬲娜饩W(wǎng)絡(luò)成為非常重要的課題。全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間也是全光化，信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換，交換機(jī)對(duì)用戶(hù)信息的處理不再按比特進(jìn)行，而是根據(jù)其波長(zhǎng)來(lái)決定路由。全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的透明性、開(kāi)放性、兼容性、可靠性、可擴(kuò)展性，并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組網(wǎng)非常靈活，可以隨時(shí)增加新節(jié)點(diǎn)而不必安裝信號(hào)的交換和處理設(shè)備。當(dāng)然全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展并不可能獨(dú)立于眾多通信技術(shù)，它必須要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等相融合。目前全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段，但已顯示出良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢(shì)上看，形成一個(gè)真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層，建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò)，消除電光瓶頸已成未來(lái)光通信發(fā)展的必然趨勢(shì)，更是未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)的核心，也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級(jí)別，更是理想級(jí)別。

三、結(jié)語(yǔ)

篇(5)

    [論文摘要]由于光纖通信具有損耗低、傳榆頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn),備受業(yè)內(nèi)人士青睞,發(fā)展非常迅速,文章概述光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,并展望其發(fā)展趨勢(shì)。

    一、前 言

    1966年,美籍華人高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham),預(yù)見(jiàn)了低損耗的光纖能夠用于通信,敲開(kāi)了光纖通信的大門(mén),引起了人們的重視。1970年,美國(guó)康寧公司首次研制成功損耗為20dB/km的光纖,光纖通信時(shí)代由此開(kāi)始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數(shù)量級(jí))的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn),備受業(yè)內(nèi)人士青睞,發(fā)展非常迅速。光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量從1980年到2000年增加了近1萬(wàn)倍,傳輸速度在過(guò)去的10年中大約提高了100倍。

    二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

    為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和傳輸流量提高的需求,傳輸系統(tǒng)供應(yīng)商都在技術(shù)開(kāi)發(fā)上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纖上進(jìn)行了55x20Gbit/s傳輸?shù)难芯?實(shí)現(xiàn)了1.1Tbit/s的傳輸。NEC公司進(jìn)行了132x20Gbit/s、120km傳輸?shù)难芯?實(shí)現(xiàn)了2.64Thit/s的傳輸。NTT公司實(shí)現(xiàn)了3Thit/s的傳輸。目前,以日本為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家,在光纖傳輸方面實(shí)現(xiàn)了10.96Thit/s(274xGbit/s)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對(duì)超長(zhǎng)距離的傳輸已達(dá)到4000km無(wú)電中繼的技術(shù)水平。在光網(wǎng)絡(luò)方面,光網(wǎng)技術(shù)合作計(jì)劃(ONTC)、多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)(MONET)、泛歐光子傳送重疊網(wǎng)(PHOTON)、泛歐光網(wǎng)絡(luò)(OPEN)、光通信網(wǎng)管理(MOON)、光城域通信網(wǎng)(MTON)、波長(zhǎng)捷變光傳送和接入網(wǎng)(WOTAN)等一系列研究項(xiàng)目的相繼啟動(dòng)、實(shí)施與完成,為下一代寬帶信息網(wǎng)絡(luò),尤其為承載未來(lái)IP業(yè)務(wù)的下一代光通信網(wǎng)絡(luò)奠定了良好的基礎(chǔ)。

    (一)復(fù)用技術(shù)

    光傳輸系統(tǒng)中,要提高光纖帶寬的利用率,必須依靠多信道系統(tǒng)。常用的復(fù)用方式有:時(shí)分復(fù)用(TDM)、波分復(fù)用(WDM)、頻分復(fù)用(FDM)、空分復(fù)用(SDM)和碼分復(fù)用(CDM)。目前的光通信領(lǐng)域中,WDM技術(shù)比較成熟,它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。

    (二)寬帶放大器技術(shù)

    摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵,它具有對(duì)偏振不敏感、無(wú)串?dāng)_、噪聲接近量子噪聲極限等優(yōu)點(diǎn)。但是普通的EDFA放大帶寬較窄,約有35nm(1530~1565nm),這就限制了能容納的波長(zhǎng)信道數(shù)。進(jìn)一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有:(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA),它可實(shí)現(xiàn)75nm的放大帶寬;(2)碲化物光纖放大器,它可實(shí)現(xiàn)76nm的放大帶寬;(3)控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來(lái),可放大帶寬約80nm;(4)拉曼光纖放大器(RFA),它可在任何波長(zhǎng)處提供增益,將拉曼放大器與EDFA結(jié)合起來(lái),可放大帶寬大于100nm。

    (三)色散補(bǔ)償技術(shù)

    對(duì)高速信道來(lái)說(shuō),在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導(dǎo)致脈沖展寬而引起誤碼,限制高速信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸。對(duì)采用常規(guī)光纖的10Gbit/s系統(tǒng)來(lái)說(shuō),色散限制僅僅為50km。因此,長(zhǎng)距離傳輸中必須采用色散補(bǔ)償技術(shù)。

    (四)孤子WDM傳輸技術(shù)

    超大容量傳輸系統(tǒng)中,色散是限制傳輸距離和容量的一個(gè)主要因素。在高速光纖通信系統(tǒng)中,使用孤子傳輸技術(shù)的好處是可以利用光纖本身的非線(xiàn)性來(lái)平衡光纖的色散,因而可以顯著增加無(wú)中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強(qiáng)、能抑制極化模色散等優(yōu)點(diǎn)。色散管理和孤子技術(shù)的結(jié)合,凸出了以往孤子只在長(zhǎng)距離傳輸上具有的優(yōu)勢(shì),繼而向高速、寬帶、長(zhǎng)距離方向發(fā)展。

    (五)光纖接入技術(shù)

    隨著通信業(yè)務(wù)量的增加,業(yè)務(wù)種類(lèi)更加豐富。人們不僅需要語(yǔ)音業(yè)務(wù),而且高速數(shù)據(jù)、高保真音樂(lè)、互動(dòng)視頻等多媒體業(yè)務(wù)也已得到用戶(hù)青睞。這些業(yè)務(wù)不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò),用戶(hù)接人部分更是關(guān)鍵。傳統(tǒng)的接入方式已經(jīng)滿(mǎn)足不了需求,只有帶寬能力強(qiáng)的光纖接人才能將瓶頸打開(kāi),核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮出來(lái)。光纖接入中極有優(yōu)勢(shì)的PON技術(shù)早就出現(xiàn)了,它可與多種技術(shù)相結(jié)合,例如ATM、SDH、以太網(wǎng)等,分別產(chǎn)生APON、GPON和EPON。由于ATM技術(shù)受到IP技術(shù)的挑戰(zhàn)等問(wèn)題,APON發(fā)展基本上停滯不前,甚至走下坡路。但有報(bào)道指出由于ATM交換在美國(guó)廣泛應(yīng)用,APON將用于實(shí)現(xiàn)FITH方案。GPON對(duì)電路交換性的業(yè)務(wù)支持最有優(yōu)勢(shì),又可充分利用現(xiàn)有的SDH,但是技術(shù)比較復(fù)雜,成本偏高。EPON繼承了以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì),成本相對(duì)較低,但對(duì)TDM類(lèi)業(yè)務(wù)的支持難度相對(duì)較大。所謂EPON就是把全部數(shù)據(jù)裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)傳送的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。現(xiàn)今95%的局域網(wǎng)都使用以太網(wǎng),所以選擇以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于對(duì)IP數(shù)據(jù)最佳的接入網(wǎng)是很合乎邏輯的,并且原有的以太網(wǎng)只限于局域網(wǎng),而且MAC技術(shù)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接,在和光傳輸技術(shù)相結(jié)合后的EPON不再只限于局域網(wǎng),還可擴(kuò)展到城域網(wǎng),甚至廣域網(wǎng),EPON眾多的MAC技術(shù)是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接。另外光纖到戶(hù)也采用EPON技術(shù)。

    三、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

    對(duì)光纖通信而言,超高速度、超大容量、超長(zhǎng)距離一直都是人們追求的目標(biāo),光纖到戶(hù)和全光網(wǎng)絡(luò)也是人們追求的夢(mèng)想。

    (一)光纖到戶(hù)

    現(xiàn)在移動(dòng)通信發(fā)展速度驚人,因其帶寬有限,終端體積不可能太大,顯示屏幕受限等因素,人們依然追求陸能相對(duì)占優(yōu)的固定終端,希望實(shí)現(xiàn)光纖到戶(hù)。光纖到戶(hù)的魅力在于它有極大的帶寬,它是解決從互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶(hù)桌面的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代,光纖到戶(hù)的成本大大降低,不久可降到與DSL和HFC網(wǎng)相當(dāng),這使FITH的實(shí)用化成為可能。據(jù)報(bào)道,1997年日本NTT公司就開(kāi)始發(fā)展FTTH,2000年后由于成本降低而使用戶(hù)數(shù)量大增。美國(guó)在2002年前后的12個(gè)月中,FTTH的安裝數(shù)量增加了200%以上。在我國(guó),光纖到戶(hù)也是勢(shì)在必行,光纖到戶(hù)的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)已在武漢、成都等市開(kāi)展,預(yù)計(jì)2012年前后,我國(guó)從沿海到內(nèi)地將興起光纖到戶(hù)建設(shè)。可以說(shuō)光纖到戶(hù)是光纖通信的一個(gè)亮點(diǎn),伴隨著相應(yīng)技術(shù)的成熟與實(shí)用化,成本降低到能承受的水平時(shí),FTTH的大趨勢(shì)是不可阻擋的。

    (二)全光網(wǎng)絡(luò)

    傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化,但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍用電器件,限制了目前通信網(wǎng)干線(xiàn)總?cè)萘康奶岣?因此真正的全光網(wǎng)絡(luò)成為非常重要的課題。全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)之間也是全光化,信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換,交換機(jī)對(duì)用戶(hù)信息的處理不再按比特進(jìn)行,而是根據(jù)其波長(zhǎng)來(lái)決定路由。全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的透明性、開(kāi)放性、兼容性、可靠性、可擴(kuò)展性,并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,組網(wǎng)非常靈活,可以隨時(shí)增加新節(jié)點(diǎn)而不必安裝信號(hào)的交換和處理設(shè)備。當(dāng)然全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展并不可能獨(dú)立于眾多通信技術(shù),它必須要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等相融合。目前全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段,但已顯示出良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢(shì)上看,形成一個(gè)真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層,建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò),消除電光瓶頸已成未來(lái)光通信發(fā)展的必然趨勢(shì),更是未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)的核心,也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級(jí)別,更是理想級(jí)別。

篇(6)

10月6日下午,2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)揭曉,高錕與美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的威拉德?博伊爾(Willard Boyle)、喬治?史密斯(George Smith)共獲殊榮。高錕的獲獎(jiǎng)成果,是在英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電訊實(shí)驗(yàn)室完成的。后來(lái),他在香港中文大學(xué)做過(guò)九年校長(zhǎng)(1987年至1996年),直至退休。

由于在光纖通信領(lǐng)域的開(kāi)創(chuàng)性成就,高錕將獲得約140萬(wàn)美元獎(jiǎng)金的一半,博伊爾和史密斯發(fā)明了用于數(shù)字圖像技術(shù)的CCD傳感器,將各獲四分之一的獎(jiǎng)金。

三位科學(xué)家40年前的研究,幫助構(gòu)建了當(dāng)下的信息時(shí)代,也為自己贏得了諾貝爾獎(jiǎng)。

高錕與低損耗光纖

20世紀(jì)60年代初,激光器的發(fā)明給光通信研究帶來(lái)了新的希望――激光束不僅具有亮度高等優(yōu)點(diǎn),還可以在光纖中傳播。

但由于缺乏穩(wěn)定、可靠和低損耗的傳輸介質(zhì),光通信似乎仍是一個(gè)遙不可及的目標(biāo),因?yàn)楣庑盘?hào)在當(dāng)時(shí)的光纖材料中只能傳輸20米。

當(dāng)時(shí),高錕是國(guó)際電話(huà)電報(bào)公司旗下英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電訊實(shí)驗(yàn)室的一名研究人員。他1933年11月出生在上海的一個(gè)書(shū)香門(mén)第,孩提時(shí)代的他就喜歡科學(xué)實(shí)驗(yàn),甚至自制過(guò)小型炸藥彈丸。

后來(lái),高錕隨家人遷居香港,曾在香港圣約瑟書(shū)院就讀。1954年,他遠(yuǎn)赴英倫,在倫敦大學(xué)攻讀電機(jī)工程。

與不少同行因此對(duì)光纖傳輸?shù)募夹g(shù)前景產(chǎn)生懷疑不同,高錕研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為更值得關(guān)注的,是光纖原材料問(wèn)題。

他后來(lái)回憶道:“那時(shí)面對(duì)的最大難題,就是玻璃的雜質(zhì)問(wèn)題。玻璃看似透明,其實(shí)雜有不純的元素,所以我們構(gòu)想,假若有一種沒(méi)有雜質(zhì)的玻璃,光波的傳導(dǎo)就不會(huì)衰減。”

1966年6月,高錕與同事喬治?霍肯(George Hockham)在《電氣電子工程師學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)》上發(fā)表題為“用于光頻的光纖表面波導(dǎo)”的論文指出,提純?cè)牧虾罂芍圃斐鲞m合長(zhǎng)距離通信使用的低損耗光纖:在純的玻璃纖維中,光信號(hào)可傳輸100公里以上。

這一研究奠定了光纖通信的基礎(chǔ)。這一年,他年僅32歲。1970年,美國(guó)康寧公司研制出第一種超純光纖。1975年,英國(guó)安裝了世界上第一套光纖通信系統(tǒng)。

北京郵電大學(xué)前校長(zhǎng)林金桐對(duì)記者說(shuō):“從高錕和霍肯的論文,到世界上第一個(gè)商用光纖通信系統(tǒng)的誕生,僅用了十年時(shí)間,這在重大科學(xué)研究成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化的眾多案例中,顯得格外突出。”

諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)在新聞公報(bào)中表示,這些低損耗的玻璃纖維推動(dòng)了因特網(wǎng)等寬帶通信的發(fā)展,光在這些玻璃纖維中流動(dòng),文本、音樂(lè)、圖像和視頻可在瞬間進(jìn)行全球傳輸,“如果我們拆開(kāi)密布全球的玻璃纖維,將得到一條10億公里以上的長(zhǎng)線(xiàn),足夠環(huán)繞地球2.5萬(wàn)多圈。”

香港中文大學(xué)前任校長(zhǎng)金耀基甚至將高錕研究成果的重要性,與印刷術(shù)、火藥、指南針等中國(guó)古明相提并論,“今天生活在網(wǎng)絡(luò)社會(huì),就是因?yàn)楣饫w的發(fā)明改變了我們的生活。”(更多關(guān)于高錕的資料,見(jiàn)本期“華人”欄目)

貝爾實(shí)驗(yàn)室和CCD

在現(xiàn)代的高速網(wǎng)絡(luò)通信中,數(shù)字圖像是最主要的承載內(nèi)容,而這很大程度上要?dú)w功于本年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的另一項(xiàng)獲獎(jiǎng)內(nèi)容――美國(guó)朗訊公司貝爾實(shí)驗(yàn)室的威拉德?博伊爾和喬治?史密斯發(fā)明的用于數(shù)字圖像的裝置:電荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)。

博伊爾1924年出生于加拿大,26歲時(shí)在加拿大麥基爾大學(xué)獲得博士學(xué)位。他在1953年加入貝爾實(shí)驗(yàn)室,并在1962年與同事首先發(fā)明了可以連續(xù)運(yùn)行的紅寶石激光器。

史密斯1930年出生于美國(guó),29歲時(shí)在美國(guó)芝加哥大學(xué)獲得博士學(xué)位后也進(jìn)入貝爾實(shí)驗(yàn)室。

1969年10月的一天,史密斯走進(jìn)同在貝爾實(shí)驗(yàn)室半導(dǎo)體研究部門(mén)工作的博伊爾的辦公室,兩人進(jìn)行了一場(chǎng)“頭腦風(fēng)暴”。在不到兩個(gè)小時(shí)的時(shí)間里,博伊爾和史密斯在黑板上大致勾繪出一種新裝置的藍(lán)圖,兩人將其命名為電荷耦合器件。

這種新技術(shù)的源頭,還要追溯到愛(ài)因斯坦提出的光電效應(yīng),即通過(guò)光電效應(yīng),光可以被轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。然而,如何在極短時(shí)間內(nèi)收集并讀出信號(hào),看上去卻是一個(gè)無(wú)法逾越的技術(shù)挑戰(zhàn)。因此,一開(kāi)始,很多同行都對(duì)CCD的概念嗤之以鼻。

但博伊爾和史密斯堅(jiān)信自己的想法,并成功地將藍(lán)圖變成了現(xiàn)實(shí)。他們采用特殊的硅半導(dǎo)體材料,并將硅片細(xì)分為一個(gè)個(gè)“單元格”或者說(shuō)“像素”,這樣,當(dāng)光照射到像素之上,會(huì)產(chǎn)生信號(hào)電荷。當(dāng)時(shí),很多電子器件以電流或電壓作為信號(hào),CCD則采用電荷作為信號(hào)。

信號(hào)電荷不僅可以在CCD內(nèi)存貯,還可以穿越一排排的“像素”,在電極與電極之間快速傳輸(電荷耦合),并最終被讀出。

CCD的發(fā)明,帶來(lái)了攝影的一場(chǎng)革命。光能夠被電子化捕捉,而不再需要傳統(tǒng)的感光膠卷,數(shù)碼相機(jī)也得以走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)。

篇(7)

光纖通信技術(shù)的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)初人們的預(yù)料，光纖已經(jīng)成為通信網(wǎng)的重要傳輸媒介，現(xiàn)在世界上大約有60%的通信業(yè)務(wù)經(jīng)光纖傳輸，到20世紀(jì)末將達(dá)到85%，但從目前光纖通信的整體水平來(lái)看，仍處于初級(jí)階段，光纖通信的巨大潛力還沒(méi)有完全開(kāi)發(fā)出來(lái)。目前，各種新技術(shù)層出不窮，密集波分復(fù)用技術(shù)（DWDM，在同一根光纖內(nèi)傳輸多路不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，以提高單根光纖的傳輸能力）、摻鉺光纖放大器技術(shù)（EDFA，可將光信號(hào)直接放大，具有輸出功率高、噪聲小，增益帶寬等優(yōu)點(diǎn)）已取得突破性進(jìn)展并得到廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在DWDM系統(tǒng)和光傳輸設(shè)備中，光電技術(shù)的比例將從過(guò)去比重不到10%達(dá)到90%。一種全新的、無(wú)需進(jìn)行任何光電變換的光波通信——“全光通信”，由于波分復(fù)用技術(shù)和摻鉺光纖放大器技術(shù)的進(jìn)展，也日趨成熟，將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統(tǒng)上首次使用，給全球的通信業(yè)帶來(lái)蓬勃生機(jī)。為此提供支撐的就是半導(dǎo)體光電子器件和部件。光電子器件和技術(shù)已形成一個(gè)快速增長(zhǎng)的、巨大的光電子產(chǎn)業(yè)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著越來(lái)越大的作用。美國(guó)光電子產(chǎn)業(yè)振興協(xié)會(huì)估計(jì)，到2003年，光電子產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值將達(dá)2000億美元。

Internet應(yīng)用的飛速增長(zhǎng)對(duì)電信骨干網(wǎng)帶寬提出越來(lái)越高的需求，為滿(mǎn)足需求的增長(zhǎng)，人們可以鋪設(shè)更多的光纖，或靠提高單路光的信息運(yùn)載量（現(xiàn)在主干網(wǎng)可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性設(shè)備）。但更主要的方法卻是靠發(fā)展波分復(fù)用技術(shù)，增加光纖內(nèi)通光的路數(shù)（光波分復(fù)用的實(shí)驗(yàn)記錄已經(jīng)達(dá)到2.64Tbps）。波分復(fù)用技術(shù)的普遍運(yùn)用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)。無(wú)限戰(zhàn)略公司的報(bào)告指出：“信號(hào)傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場(chǎng)1999年達(dá)到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號(hào)放大用激光器1999年市場(chǎng)份額達(dá)到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號(hào)放大用激光器銷(xiāo)售額達(dá)2.9億美元，比去年增長(zhǎng)121%。整個(gè)激光器市場(chǎng)的份額1999年達(dá)18億美元，預(yù)期2003年將達(dá)到30億美元”。美國(guó)通信工業(yè)研究公司（CIR）的研究預(yù)測(cè)，北美市場(chǎng)光電子部件的市場(chǎng)規(guī)模將由目前的28億美元增長(zhǎng)到2003年的61億美元，約每年增長(zhǎng)18.5%。密集波分復(fù)用設(shè)備銷(xiāo)售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報(bào)告稱(chēng)雖然10年內(nèi)全光通信還不會(huì)全面商業(yè)化，但是全光交換將在幾年內(nèi)成為市場(chǎng)主流，報(bào)告也指出盡管光學(xué)部件市場(chǎng)被大公司所占據(jù)，但仍有創(chuàng)新性公司進(jìn)入的可能。

2我國(guó)的光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)

近10年來(lái)我國(guó)光電子技術(shù)研究在國(guó)家“863”計(jì)劃和有關(guān)部門(mén)的支持下有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，在很多領(lǐng)域同國(guó)外先進(jìn)國(guó)家只有兩三年的距離，個(gè)別領(lǐng)域還處于世界領(lǐng)先地位。

國(guó)內(nèi)光電子有關(guān)產(chǎn)業(yè)基地在光電子器件、部件和子系統(tǒng)（如激光器、探測(cè)器、光收發(fā)模塊、EDFA、無(wú)源光器件）等已經(jīng)占領(lǐng)了國(guó)內(nèi)較大的市場(chǎng)份額，初步具備同國(guó)外大公司競(jìng)爭(zhēng)的能力，在毫無(wú)市場(chǎng)保護(hù)的情況下，靠自己的力量爭(zhēng)得了一席之地，市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)逐年有較大的增長(zhǎng)，個(gè)別產(chǎn)品還取得國(guó)際市場(chǎng)相關(guān)產(chǎn)品中的銷(xiāo)量最大的成績(jī)。我國(guó)相應(yīng)研究發(fā)展基地和本領(lǐng)域高技術(shù)公司的許多產(chǎn)品填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的空白，打破國(guó)外產(chǎn)品在市場(chǎng)上的壟斷地位，同時(shí)爭(zhēng)取進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。

摻鉺光纖放大器（EDFA）是高速大容量光纖通信系統(tǒng)必需的關(guān)鍵部件，國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)40%的份額。我國(guó)也是目前國(guó)際上少數(shù)幾個(gè)有能力研制PIC和OEIC的國(guó)家。808nm大功率激光器及其泵浦的固體綠光激光器，670nm紅光激光器已產(chǎn)品化和商品化并批量占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國(guó)產(chǎn)器件，國(guó)產(chǎn)1.55μmDFB激光器戰(zhàn)勝了國(guó)外器件，占領(lǐng)了100%的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。

但是，我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到在我國(guó)光電子技術(shù)發(fā)展中，光電子器件、部件雖是光通信、光顯示、光存儲(chǔ)等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵部分，但在整個(gè)系統(tǒng)和設(shè)備成本中所占的比重較小，其產(chǎn)值較低，目前科研開(kāi)發(fā)主要處于跟蹤和小批量生產(chǎn)階段，光電子產(chǎn)業(yè)所需的規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)目前還未有實(shí)質(zhì)突破；國(guó)內(nèi)研究生產(chǎn)的光電器件和部件有相當(dāng)部分還未能滿(mǎn)足整機(jī)和系統(tǒng)的要求，導(dǎo)致國(guó)外器件占據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)相當(dāng)多的份額；在機(jī)制上仍未擺脫科研、生產(chǎn)、市場(chǎng)相互脫離的狀況。

我國(guó)在光電子技術(shù)方面是與國(guó)際水平差距相對(duì)較小的一個(gè)領(lǐng)域，與世界發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)缀跬瑫r(shí)起步。但是我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到我國(guó)制造技術(shù)的落后和材料水平有限，而國(guó)際上光電子產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入加速發(fā)展階段，留給我們的時(shí)間只有三到五年，如果我們不在目前產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)發(fā)展階段進(jìn)入，就會(huì)失去大好時(shí)機(jī)。機(jī)不可失，時(shí)不再來(lái)，到產(chǎn)業(yè)化后期時(shí)將要花數(shù)倍的力量才能彌補(bǔ)，也許會(huì)徹底失去時(shí)機(jī)，受制于人。

如果一個(gè)國(guó)家在一代元件上沒(méi)有足夠的投資以發(fā)展自主能力，就會(huì)給外國(guó)競(jìng)爭(zhēng)者提供進(jìn)入并占領(lǐng)下幾代技術(shù)市場(chǎng)的機(jī)會(huì)。因而在關(guān)鍵器件、部件等方面，要通過(guò)引進(jìn)社會(huì)資金和風(fēng)險(xiǎn)投資，知識(shí)產(chǎn)權(quán)入股、開(kāi)發(fā)人員持股等方式加快我國(guó)光電子成果的產(chǎn)業(yè)化步伐，鼓勵(lì)科研人員成果轉(zhuǎn)化。只要貫徹有“有所為，有所不為”的方針，狠抓創(chuàng)新和高技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，打破行業(yè)界限，按市場(chǎng)機(jī)制聯(lián)合國(guó)內(nèi)相關(guān)研究和開(kāi)發(fā)單位，共同作好光電子產(chǎn)業(yè)化的工作，就一定能發(fā)展我國(guó)的光電子事業(yè)，有望在研究上取得突破，在產(chǎn)業(yè)上形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)，取得我國(guó)在該領(lǐng)域應(yīng)有的市場(chǎng)份額。