光纤通信技术

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光纤通信技术

摘要:光纤通信是利用光波作载波,以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文,他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维,能作为通信媒质。从此,开创了光纤通信领域的研究工作。1977年美国在芝加哥相距7000米的两电话局之间,首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。85微米波段的多模光纤为第一代光纤通信系统。1981年又实现了两电话局间使用1.3微米多模光纤的通信系统,为第二代光纤通信系统。1984年实现了1.3微米单模光纤的通信系统,即第三代光纤通信系统。80年代中后期又实现了1.55微米单模光纤通信系统,即第四代光纤通信系统。用光波分复用提高速率,用光波放大增长传输距离的系统,为第五代光纤通信系统。新系统中,相干光纤通信系统,已达现场实验水平,将得到应用。光孤子通信系统可以获得极高的速率,20世纪末或21世纪初可能达到实用化。在该系统中加上光纤放大器有可能实现极高速率和极长距离的光纤通信。

关键字:光纤;光纤通信器件;传输技术

Abstract: optical fiber communication is the carrier for the use of light, the optical fiber transmission medium as the message from one place to another means of communication. In 1966 the Chinese British doctor Gao Kun made an epoch-making the paper, he presented with cladding material quartz glass optical fibers, can be used as a communication medium. Since then, pioneered the field of optical fiber communication research. In 1977 the United States of America in Chicago being 7000 meters of two Telephone Bureau, first used successfully for multimode optical fiber optical fiber communication test. 85 micron band multimode fibers for the first generation of optical fiber communication system. 1981 has two telephone interoffice using 1.3 microns multimode fiber communication system, as the second generation of optical fiber communication system. In 1984 1.3 micron single-mode optical fiber communication system, namely the third generation of optical fiber communication system. In the late 80 's and 1.55 micron single-mode optical fiber communication system, namely the fourth generation of optical fiber communication system. Using WDM increase rate, light amplification growth propagation distance of the system, as the fifth generation of optical fiber communication system. The new system, the system of coherent optical fiber communication, has reached the field experimental level, will be applied. Optical soliton communication system can achieve extremely high speed, at the end of twentieth Century or the beginning of twenty-first Century may reach utility. In the system with optical fiber amplifier has the potential to achieve high speed and extremely long distance optical fiber communication.

Keywords: optical fiber; optical fiber communication device; transmission technique

1 引言

光纤通信的发展极其迅速,至1991年底,全球已敷设光缆563万千米,到1995年已超过1100万千米。光纤通信在单位时间内能传输的信息量大。一对单模光纤可同时开通

35000个电话,而且它还在飞速发展。光纤通信的建设费用正随着使用数量的增大而降低,同时它具有体积小,重量轻,使用金属少,抗电磁干扰、抗辐射性强,保密性好,频带宽,抗干扰性好,防窃听、价格便宜等优点。

就光纤通信技术本身来说,应该包括以下几个主要部分:光纤光缆技术、光交换技术传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。

2 光纤光缆技术

光纤技术的进步可以从两个方面来说明: 一是通信系统所用的光纤; 二是特种光纤。早期光纤的传输窗口只有3个,即850nm(第一窗口)、1310nm(第二窗口)以及1550nm(第三窗口)。近几年相继开发出第四窗口(L波段)、第五窗口(全波光纤)以及S波段窗口。其中特别重要的是无水峰的全波窗口。这些窗口开发成功的巨大意义就在于从1280nm到1625nm 的广阔的光频范围内,都能实现低损耗、低色散传输,使传输容量几百倍、几千倍甚至上万倍的增长。这一技术成果将带来巨大的经济效益。另一方面是特种光纤的开发及其产业化,这是一个相当活跃的领域。

3 光有源器件与无源器件

光有源器件的研究与开发本来是一个最为活跃的领域,但由于前几年已取得辉煌的成果,所以当今的活动空间已大大缩小。超晶格结构材料与量子阱器件,目前已完全成熟,而且可以大批量生产,已完全商品化,如多量子阱激光器(MQW-LD,MQW-DFBLD)。

除此之外,目前已在下列几方面取得重大成就。

3.1 集成器件

这里主要指光电集成(OEIC)已开始商品化,如分布反馈激光器(DFB-LD)与电吸收调制器的集成,即DFB-EA,已开始商品化;其它发射器件的集成,如DFB-LD、MQW-LD分别与MESFET或HBT或HEMT的集成;接收器件的集成主要是PIN、金属、半导体、金属探测器分别与MESFET或HBT或HEMT的前置放大电路的集成。虽然这些集成都已获得成功,但还没有商品化。

3.2 垂直腔面发射激光器(VCSEL)

由于便于集成和高密度应用,垂直腔面发射激光器受到广泛重视。这种结构的器件已在短波长(ALGaAs/GaAs)方面取得巨大的成功,并开始商品化;在长波长(InGaAsF/InP)方面的研制工作早已开始进行,目前也有少量商品。可以断言,垂直腔面发射激光器将在接入网、局域网中发挥重大作用。

3.3 窄带响应可调谐集成光子探测器

由于DWDM光网络系统信道间隔越来越小,甚至到0.1nm。为此,探测器的响应谱半

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