未来光通信技术发展（精选五篇）

第一篇：未来光通信技术发展

未来光通信技术的研究与探索

随着现代科学技术的不断发展,通信手段已经从电通信技术演变为光通信技术。从20世纪80年代开始,光纤通信的高速发展超乎了人们的想象,光通信网络逐渐成为现代通信网的基础平台。光通信技术以其巨大的带宽潜力、优越的传输特性和非凡的联网能力而倍受青睐,成为支撑当今信息基础设施的支柱。如何培养具有专业特色的高等技术人才,既掌握先进的科学理论和知识,又具备很强的实践能力,学以致用,将来更好地立足和服务于社会,光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业检测，控制，而且在军事领域中的用途也越来越为广泛。光纤通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到十分重要的作用。

光纤通信的定义

光纤通信是利用光作为载体，以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量比微波通信大几十倍。光纤通信是用玻璃材料构造的它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路光纤之间的中绕非常小，广播在光线中传输，不会因为光信号泄露而担心传输的信息被窃听，光纤的芯很细，由多芯组成光缆的直径也很小，所以光缆作为传输信道，使传输系统所占的空间少，解决了地下管道拥挤的问题

光纤通信技术的特点

1，频带极宽，通信容量大

2，低损耗，中继距离长

3，抗电磁干扰能力强

4，无串音干扰，保密性好

5，光纤芯细，重量轻，柔软，易于铺设

6，不断发展的光通信技术

7，SDH系统

8，不断增加的信道容量

9，光光纤传输距离

10，想城域网发展

11，互联网发展需求与下一代全光网发展趋势

12，光纤接入技术

在FTTH应用中，主要采用两种技术，即点到点的P2P技术和到多点的XPON技术，亦可称为光纤有源接入和光纤无源接入技术，目前，国内的技术可以为用户提供FE或GE的宽

带，对大中型企业用户来说，是比较理想的接入方式。

结束语

从光纤通信问世到现在，光的传输速率以指数增长，光传输的速率在过去的10年中大约提高了100倍，层出不穷的光通信新技术将成为市场复苏的源泉，而人类对通信容量的无止境需求将是市场恢复的原动力。随着光通信技术的进一步发展，必将对21世纪通信行业的进步，乃至整个社会经济的发展产生巨大的影响。

第二篇：无线光通信技术发展及其应用

无线光通信技术发展及其应用

一、无线光通信技术发展历史

光在空气中直接传输的通信方式称之为无线光通信。也就是利用激光束作为信道在空间（近地或外太空）中直接进行语音、数据、图像等信息双向传送的一种技术。又称为“自由空间光通信”（Freespace opticalunicanon）或虚拟光纤（VirtualFiler）。无线光通信的出现比无线电通信要早得多。在两千七百年前的周幽王时代，就有了利用烽火台通信的方法。这是人类最早利用无线光通信的典型方式。后来，虽然人类社会的文明程度和科学技术得到了很大的提高，但是简单的利用光传递信息的方式仍然在广泛使用，例如红黄绿交通信号灯、旗语等。不论是烽火台，还是交通红绿灯、旗语，它们都是利用大气来传播可见光，由人眼来接收。这些都是非常原始的无线光通信方式。其后许多年，无线光通信几乎没有什么太大的发展。

尽管如此，人们仍然没有对无线光通信失去兴致。以发明电话而著名的贝尔，在1876年发明了电话之后，就想到利用光来通电话。1880年，他利用太阳光作光源，大气为传输媒质，用硒晶体作为光接收器件，成功地进行了光电话的实验，通话距离最远达到了213m。1881年，贝尔宣读了一篇题为《关于利用光线进行声音的产生与复制》的论文，报导了他的光电话装置。在贝尔本人看来：在他的所有发明中，光电话是最伟大的发明。这被认为是近代无线光通信的开始。1930年至1932年间，日本在东京的日本电报公司与每日新闻社之问实现了3 6kn，的无线光通信，但在大雾大雨天气里效果很差。第二次世界大战期间，无线光电话发展成为红外线电话，因为红外线肉眼看不见，更有利于信息保密。

利用光在大气中传送信息方便简单，所以人们开始研究的光通信都是这种方式。但是光在大气中的传送要受到气象条件的很大限制，比如在遇到下雨、下雪、阴天、下雾等情况，信号传输受到很大阻碍。此外，太阳光、灯光等普通的可见光源，都不适合作为通信的光源，因为从通信技术上看，这些光都是带有“噪声”的光。也就是说，这些光的频率不稳定、不单一，光的性质也很复杂。因此，要用光来通信，必须找到高强度的、可靠的光源。在此后的几十年中，由于这项关键技术没有得到解决，无线光通信就一直裹足不前。也正因此，贝尔的光话始终没有走上实用化的阶段。

1960年7月8日，美国科学家梅曼发明了红宝石激光器，从此人们便可获得性质与电磁波相似而频率稳定的光源。激光器的发明对无线光通信的研究工作产生了重大的影响。研究现代化无线光通信的时代也从此开始。20世纪60年代后，随着人们对通信的要求变得越来越强烈，无线光通信获得了突飞猛进的发展。许多实验室用氢-氖气体激光器做了传送电视信号和20路电话的实验。也有的公司制成了语言信道试验性通信系统，最大传输距离为600米。到70年代初无线激光通信己进入应用发展阶段。然而1970年半导体激光器和低损耗光纤这两项关键技术的重大突破，使光纤通信开始从理想变成可能，这立即引起了各国电信科技人员的重视，他们竞相进行研究和实验。1977年，世界上第一条光纤通信系统在美国芝加哥市投入商用，速率为45Mb/s。这也同时标志着无线光通信的研发开始转向外太空光通信，近地的无线光通信工作几乎停滞。20世纪90年代后期，随着全光接入网的发展，对固定无线应用的关注和对高速率的要求，无线光通信技术因其具有独到的优势，在固定无线宽带接人技术中，能为宽带接人的快速部署提供一种灵活的解决方案，又得到了极大的关注。其应用范围己从军用和航天逐渐迈人民用领域，技术也在得以逐步完善。

二、基本工作原理

1880年，贝尔的光电话用弧光灯或者太阳光作为光源，光束通过透镜聚焦在话筒的震动片上。当人对着话筒讲话时，震动片随着话音震动而使反射光的强弱随着话音的强弱作相应的变化，从而使话音信息调制在光波上。在接收端，装有一个抛物面接收镜，它把经过大气传送过来的载有话音信息的光波反射到硅光电池上，硅光电池将光能转换成电流。电流送到听筒，就可以听到从发送端送过来的声音了。这是无线光通信的基本工作原理。现代无线光通信设备的每一端分别包括专用光学望远镜、激光收发器、线路接口、电源、机械支架等部分组成。一些厂商的设备还包括伺服机构、监控装置、微波备份及远程管理软件等部分。

激光收发器的光源主要采用LD和LED，其中的LD多采用铝砷化钾二极管、DFB，接收器主要采用PIN或APD。

三、技术优势与劣势

1、技术优势 相对于常用的数字微波、铜缆数字用户线、光纤等其他几种接入方式，无线光通信主要优势有：①良好的安全保密性，由于激光的高指向性使它的发射光束极窄，方向性很好。通常激光光束的发散角都在毫弧度，甚至微弧度数量级，因此具有数据传递极高的保密性。②无微波频段的许可证，因为无线光通信的工作频段在350THz，设备间无射频信号干扰前无需申请频率使用许可证。③运营成本相对低廉，由于无须进行昂贵的管道工程铺设和维护，使得其造价约为光纤通信工程的五分之一。④架设迅速无线光通信架设、组网速度快，只须在通信节点上进行设备安装，工程建设以小时或天为计量单位，尤其适合作为光纤通信的应急故障后备及临时构造大容量的通信链路。重新撤换部署也很方便。⑤透明的传输协议对于任何传输协议均可容易的迭加，电路和数据业务都可透明传输。⑥设备尺寸小，由于光波的波长短，在同样功能情况下，光收发天线的尺寸比微波、毫米波通信天线尺寸要小许多，同时功耗小，体积小，重最轻。⑦信息容量大，光波作为信息载体可轻易传输高达10Gb/s的数据。目前已经商用无线激光设备，最高速率已达2 5Gb/s。实验室里最高传输速率已达160Gb/s。

2、技术劣势

当然，无线光通信也有其固有的劣势：①天气影响通信质量天气因素尤其是大雾、沙尘暴等所引起的光的色散、漫反射将极大影响光通信的质量。②通信距离受限目前用于近地的民用无线光通信的设备所能达到的距离受人眼安全的发射功率、成本、数据速率、天气条件等的限制，一般为100m-5kmm，延长传输距离也可以通过建立中继站的方法。③只能在视距范围内建立通信链路两个通信节点之间视距范围内必须无遮挡。对于中间存在障碍物而不可直视的两点之间的传输，可以通过建立一个中继站实现连接。④安装点的震动影响楼顶摇晃、振动可能会影响两个节点之间的激光对准，使通信质量下降甚至暂时中断。⑤意外因素可能使通信链路中断如飞鸟等障碍物经过链路空问，通信可能会瞬间中断。

总之，由于无线光通信设备固有的特点，在众多接入方式中具有比较明显的优势。

四、应用领域

与传统的租用线路比较，无线光通信综合了光纤通信与微波通信的优点，根据其最大优势（宽带宽）与最大劣势（短距离），定位在城域接入网、交换机和移动基站等设备的连接、闭路监视系统、广播电视信号的单、双工的传输中使用。可以很灵活的接人数据、话音、视频业务。其益处在于长期费用的节约和对数据吞吐能力的增长。目前的主要应用场合包括：①对于特殊要求的线路进行冗余备份以及应急时链路和意外恢复：在突发的自然或人为意外灾害中，原有通信线路被破坏，难以立即恢复时，或者在一些特殊地方发生突发事件，需要应急通信，采用无线光通信进行快速的部署。②提供室内外、临近局域网之间的互连互通：当分布在两座楼宇之间的办公室需要建立一条企业内部通信链路，受价格、带宽、线路资源等因素和其他通信方式不能较好地解决时，采用无线光通信就可快速解决。③解决综合业务网（FSN）接入的“最后一公里”：对智能小区的宽带接入，大企业Intmnet的互连，校园网的互连，大客户的宽带接入等提供一种快速灵活的方案，可提供2Mb／s～2.5Gb／s的带宽。④在不具备接入条件或带宽不足时提供高效的接入方案：在通信链路跨越高速公路、铁路、河流、峡谷、海湾或拥挤的城区时，由于地理条件的限制无法敷设光纤线路时，采用无线光通信可以有效解决。⑤用于移动通信蜂窝网基站与交换中心的互联。⑥用于一些大型集会如运动会、展览会、庆祝会等需要快速建立一些临时链路用于现场通信的场合。

五、结束语

无线光通信填补了受频率资源许可、价格、带宽等限制的无线通信方式与受地形、建网时间等特殊限制的光纤通信方式之间的空白。在一些情况下可以解决其他方式无法解决的问题。可以灵活、快速地以较小的投资建立宽带通信链路。因此，在调查和了解使用过程中的不同条件和要求如传输的距离、速率、误码率、可通率以及当地的鸟群和气象条件如降雨、雪、雾、沙尘的天数及程度等情况下，可以充分考虑利用无线光通信的方式组阿，迅速建立一个有效覆盖且能够为用户提供端到端的综合接入服务能力的宽带接入网络。

第三篇：2004光通信A答案

A卷

一、填空 1、2ms

32时隙

2、局内通信、短距离通信、长距离通信3、8000赫兹

4、STM-1 155.520Mbit/s

5、VC-

12、VC-

3、VC-4

6、误码率指标

7、接地

8、短路状态、通路状态

9、时间上

10、公务通信

11、电路层、通道层、传输媒质层

二、选择题

1、C

2、C

3、B

4、B

5、C

6、D、7、A

11、B

12、A、13、B、14、C

15、A

三、判断题

1、F

2、T

3、T

4、F

5、F

6、T

7、F

四、名词解释

1、误块秒比

130页中部

2、同步传送模块

74页最后

3、光接收机灵敏度 156页中部

4、不可用时间 178页最后

5、映射

105页最后

五、综合题

1、解释下列英文缩写的中文含义。PCM 脉冲编码调制

8、B

9、D

8、F

9、F

10、B

10、F MSTP 多业务传送平台 STM 同步传送模块 DCC 数据通信信道 OTDR 光时域反射仪

2、简述重大障碍处理中各类业务恢复的顺序。先重要专线，后一般； 先高层网业务，后普通； 先确保国际和际中业务，后国内； 先抢通系统性全阻，后支路（通道）； 先高次群，后低次群； 先干线，后省内（地方）

3、简述光接收机灵敏度的测量方法，并画出示意图。（8分）系统测试318页

4、计算STM-16信号中复用段DCC（D4-D12）通道的速率。（5分）答：9*64k=576k

5、简述以下SDH帧结构中的开销字节的作用（5分）B1

再生段误码检测 A1、A2 识别STM-N的起始位置 J0 V5 再生段踪迹字节，发送接入点识别符

VC-12通道开销字节，用于误码性能检测，通道远端误码指示，通道远端失效指示，信号标记，通道远端故障指示等功能 DCC 构成SDH管理网的传送信道，在网元之间传送操作、管理和维护信息 B卷

一、填空 1、3 2、850 1310 1550

3、映射、复用、定位校准4、32、256

5、NRZ、7

6、接地、防静电手镯

7、K2、S1

8、设备平均故障间隔、平均故障修复时间

9、VC-

12、VC-

3、VC-4

二、选择

1、C

2、A

3、B

4、C

5、D

11、C

12、A

13、D

14、D

15、D

三、判断题

1、T

2、F

3、F

4、F

5、T

四、名词解释

1、严重误块秒

130页

2、接收机过载光功率 156页

3、虚容器

77页

4、不可用时间

178页最后

5、指针 92页

6、B

7、B

6、T

7、F

8、D

9、C

8、F

9、T

10、A

10、F

6、五、综合题

1、简述VC12映射进STM-1帧中的步骤，并画出基本映射结构图（6分）。86页

2、简要介绍SDH不同类型的标准光接口及其表示方法（6分）。148页

3、简述以下2500+设备中机盘的主要作用。(5分)PQ1 S16 XCS SD1

4、请说出通信网络的五种物理拓扑结构，并说明哪种在SDH网中最常用，为什么？（6分）117页

5、简述传输故障排查过程中的故障定位原则，并简要说明（7分）

故障定位的一般原则可以总结为“先外部，后传输；先单站，后单板；先线路，后支路；先高级，后低级”。

1）先外部，后传输，就是说在定位故障时，应先排除外部的可能因素，如光纤断，交换故障或电源问题等。

2）先单站，后单板就是说在定位故障时，首先要尽可能准确地定位出是那个站点出的问题。3）从告警信号流中可以看出，线路板的故障常常会引起支路板的异常告警，因此故障定位时，应该“先线路，后支路”的顺序，排除故障。

4）先高级，后低级的意思就是说，我们在分析告警时，应首先分析高级别的告警，如危机SCC 告警、主要告警；然后再分析低级别的告警，如次要告警和一般告警。会议电视 A卷

一、填空

1、终端设备、传输信道、多点控制设备

2、按时开机、回声训练

3、正电荷4、0、1、1、15、4

6、H.321

7、不同路由、不同传输手段、2

二、选择

1、B

2、D

3、B

4、B

5、C

三、判断题

1、T

2、T

3、F

4、T

5、F

四、计算题

1、=0.04*5*22*30=132

2、合格率=56/60 *100%=93.3%

大于90%，合格，达到要求

五、简答题

1、消防安全管理条例“四懂、四会”中“四会”指的是什么？（10分）答：

2、某单位请一位著名的影、视、歌三栖明星到敞开一个电视会议，会议是某位工作人员特地录下该明星的形象和发言，并复制了几分给自己的好友。请分析其行为对不对？为什么？（15分）

答：不对，因为根据机房工作安全和保密制度要求，各会场虚经用户同意方可录音照相，不得随意复制。会议电视设备的资料以及会议的音像资料不得擅自携带出机房，防止失密。

B卷

一、填空

1、并联2、2、全程全网、联合作业3、3、质量第一、用户至上

4、压缩、会议电视、数字传输5、5、18-

25、40-70%

6、一般性设备故障、责任事故

7、设备正常、回声训练 8、45

二、选择

1、A

2、B

3、C

4、C

5、C

三、判断

1、T

2、F

3、F

4、T

5、F

四、简答

1、可用率=(600-20)/600=96.6% 大于90%，合格

2、包括系统可用率和设备完好率两项指标。

系统可用率=（每季系统无障碍总时长/每季实际开会时长）*100% 大于90%为合格

设备完好率=（各类设备中完好数总和/各类设备应考核数总和）*100%

五、分析

1、答：办理方式不对。外部人员因公进入机房，应经上级批准，由有关负责人带领方可入内。外籍人员因工作需要进入机房，须严格履行涉外手续，经主管部门批准后，制定中方陪同人员，详细记录进出机房人员的姓名、时间、批准人及工作情况

2、答：规程12页 光缆线务员 A卷

一、填空题

1、正比、折射定律

2、光波

3、层绞式

4、防强电、防雷5、2.5m 4.0m6、0.2

0.1

7、光纤损耗、接头损耗

二、选择题

1、D

2、C

3、D

4、B

5、C

6、C

7、C

8、C

三、判断题

1、F

2、F

3、F

4、T

5、T

四、计算题

1、Δ=(1.5-1.485)/1.5=0.01 NA=(1.52-1.4852)1/2=

2、R=R1+R2//R3=16+12//6=16+4=20 I=U/R=10/20=0.5A

五、简答题

1、在人孔中进行作业之前，需采取哪些安全措施？（10分）

答：在人孔内工作时，必须设置围栏、红旗，夜间点红灯，要有专人看守。打开人孔盖后应立即通风，确知无有害气体后方可作业。出入人孔必须使用折梯，严禁随意蹬踩光缆、托架等，不准在人孔内点燃喷灯及吸烟。

2、必须设置标石的部位有哪些？（要求答出4个以上）（10分）186页 答：1）光缆接头

2）光缆拐弯点

3）同沟敷设光缆的起止点 4）敷设防雷排流线的起止点 5）与其它重要管线的交阅点 6）按规划预留光缆的地点

7）穿越障碍物寻找光缆有困难的地点 8）直线路由缎超越200米，郊区及野外超过250米寻找光缆困难的地点

a)护线宣传工作包括哪五类？（10分）答： b)

B卷

一、填空

1、普通型进局光缆、阻燃型进局光缆

2、PIN光电二极管、APD雪崩二极管

3、管道光缆、直埋光缆4、30cm、0.4-0.6m

5、防雷、防强电6、7m、60cm

二、选择题

1、B

2、B

3、A

4、D

5、C

6、D

7、C

8、D

三、判断题

1、T

2、F

3、F

4、T

5、T

6、四、计算题

1、Δ=(1.5-1.485)/1.5=0.01 NA=(1.52-1.4852)1/2=

2、R=R1+R2//R3=16+12//6=16+4=20 I=U/R=10/20=0.5A

五、简单题

1、光缆单盘检验的内容是什么？（10分）

答：光缆单盘检验，包括对运到现场的光缆及连接器材的规格、程式、数量进行核对、清点、外观检查和光电主要特性的测量。通过检测以确认光缆、器材的数量、质量是否达到设计文件或合同规定的有关要求。

2、简述光缆线路维护的原则（10分）答：1）、认真做好技术资料的整理

2）、严格制定光缆线路的维护规则 3）、做好维护人员的组织与培训 4）、做好线路巡视纪录 5）、定期进行测量

6）、做好及时检修与紧急修复工作

3、对于长途光缆线务来说，线务部门与机务部门是如何分界的？（10分）

答：光缆线路维护以光配线架为界，光配线架端子（不含端子）光缆侧由线路维护中心维护（不包含无人中继机房的光中继器及其配套设备）

第四篇：纳米光通信总结

第一章

1纳米光通信背景

光通信无疑是推动通信网络的强大动力，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其本身，对整个电信网和信息产业产生深远的影响，它的演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息产业的未来大格局，也将对21世纪的社会经济发展产生巨大影响。

目前，光通信正在向高速、大容量、宽带、长距、低成本方向迅速发展。光通信已进入40Gb/s，密集波分复用（DWDM）速度已达到16Tb/s，信道间隔已小至25GHz。有这样的成就，就是因为有纳米技术的高速发展，使微电子和光电子紧密结合，在光电信息传输、存储、处理、运算和显示等方面，使光电器件的性能大大提高。将纳米技术用于现有雷达信息处理上，可是使其能力提高十倍至几百倍，甚至可以将超高分辨率纳米孔径雷达放到卫星上进行高精度的对地侦查。因此可以说纳米技术的介入，使光通信有了革命性的发展。所以纳米技术的发展将会决定光通信的命运。随着纳米半导体材料的出现和纳米电子器件的蓬勃发展，纳米光电子学应运而生。纳米技术的问世具有划时代的意义，光电子技术与纳米技术相结合的纳米光电子技术，为光电子技术的发展开辟了一个全新的领域。纳米光电子技术是在纳米半导体材料的基础上发展起来的前沿、交叉性新型技术领域。纳米光电子有4大关键技术：（1）纳米半导体发光材料技术；（2）超高精度纳米光电子加工技术；（4）纳米微光电机械系统技术。纳米光电子材料及器件，纳米信息获取技术及器件纳米级高密度信息储存技术及器件等的研究成果和突破，丰富并促进了纳米材料学、纳米电子学、纳米光电子学、分子电子学、纳米光学等基础学科的内容和进步。光电子技术和光纤通信研究的下一代是纳米光电子技术和纳米光通信，而纳米光电子材料和纳米光电子器件的研究是纳米光电子学研究的核心，纳米光通信的开发研究最关键的技术是纳米光电子材料及器件的制备技术和纳米光刻技术。微电子器件的极限限宽一般认为是70nm，十几年内就可实现。一种新概念的器件必须尽快形成，单原子操作是重要的方式之一。可以预计，以其制成计算机，其计算能力可提高千倍，而所需功率仅为目前的1/1000000，利用纳米磁学，信息存储量可成千倍提高。纳米光电子学可使通信带宽增加100倍。

纳米光电子器件是利用纳米级加工和制备技术加工制备具有纳米级尺度以及具有一定功能的光电子器件。纳米光电子器件工作速度快、功耗低、信息存储

量大、体积和重量显著减小。利用纳米光电子学采用纳米光电子材料和纳米光刻技术已研制出许多纳米光电子器件，如纳米激光器（量子线激光器、量子点阵列激光器、超晶格多量子阱激光器、垂直腔面发射激光器）砷化镓多量子阱自光电效应器件（MQW-SEED）、CMOS/SEED光电集成器件、纳米光导集成电路、谐振腔隧穿二极管（RTD）光电集成电路、硅纳米颗粒光电元件、纳米CMOS自电光效应器件、单电子纳米开关、磷化铟量子点激光器、高功率量子点激光器、长波长砷化镓量子点激光器、紫外纳米激光器、纳米激光器阵列、微型光传感器、纳米存储器、纳米聚合体电子器件、纳米级导电纤维交叉式纳米光缆线、纳米孔径激光器、纳米孔径垂直腔面发射激光器、纳米级发光二极管、量子雪崩激光器微碟激光器、微环激光器等。另外正在研究得有：（1）采用特种材料（如硅基材料、GaN基材料）研制开发纳米光电子器件，如新一代光互连、光开关、光逻辑、光参量放大器等器件；（2）可以用作三维光子晶体天线、光子晶体二极管、无损耗光波导、光开关、无阈值激光器、光放大器等的新一代纳米光子器件；（3）量子保密通信用的关键器件-纳米光电子发射和探测器。上述器件的研制为开发未来纳米光通信创造了有利条件。

1.1国外纳米光电子器件发展现状

1.1.1纳米激光

美国加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员已经研制出世界上最细的激光束，即纳米激光。这种激光的粗细仅相当于人的头发丝的千分之一。美国科学杂志已经刊登了有关报道。据报道，这种极细的激光束发射出的紫外线光能从蓝色调成深紫色。聚研究人员分析，纳米激光最终可能被用来识别化学物质，增加计算机碟片和光计算机的信息储存量。

1.1.2纳米发光二极管

Kopin公司首次采用纳米技术研制出发光二极管，其蓝色LED比砂粒还小，但却是效率非常高的固态光源。新推出的CyberLite蓝色LED所需电压不足2.9V（电流仅为20mA），远远低于商用LED的3.3V，但亮度仍可达100mcd，但这种蓝色CyberLite与黄磷共同使用时可用作白色LED。这些蓝色和白色CyberLite特别适用于需要照明的紧凑型便携产品，如无线电话、游戏机、摄像机。目前在实验室中已设计出的纳米发光器件有二氧化硅发光二极管，硅掺Ni的纳米颗粒发光二激光，用不同的纳米尺度的CdSe做成的红、绿、蓝光可调谐的二极管等。

1.1.3纳米级量子光电元件

日本松下电器公司最近使用平均粒径4nm的硅纳米颗粒成功地开发了光电器件。硅虽然难以在堆积状态下发光，但是若将其改变为纳米结构，提高暴露在表面的原子比例就可以表现出量子特性。利用这一性质，与在堆积状态下即使加

上数十伏电压也难以发光的情况相比，仅加上约2V的低电压的就可以成功地使其发光。目前，为了进一步提高处理速度，松下正在开发在LSI之间的底板中运用光进行信息传输的技术，并将用此次开发出的硅纳米颗粒研发新型光电元件。

1.1.4纳米孔径激光器

在近场光存储领域已经发展了多种近场光存储技术，其中包括孔径探针、国体浸没透镜SIL、超分辨率近场结构、纳米孔径激光器、纳米孔径垂直腔面发射激光器、双光子、波导光头、孔径探针存储和超分辨率近场结构存储方案是近场光学高密度存储技术两个重要的研究方向。1999年，Partovi等人首次提出制作纳米孔径激光器的方案，将其作为近场光存储的近场纳米光源，通过光效率比普通光纤探针提高了10000倍。

纳米孔径激光器由激活区、纳米小孔和金属膜组成，它是在激光二极管的镀金属膜表面开一纳米小孔，作为近场照明光源，直接照射到距离为纳米范围的光记录介质上，并形成记录标记，实现近场光存储，同时可以兼作探测器，通过发射光的回馈效应，读出记录点的信息。纳米孔径激光器作为近场光源的关键技术，难点在于：首先是金属膜上纳米小孔的制作，其尺寸为几十至几百纳米，制作难度高，通常要采用聚焦离子束方法加工。目前，已能做到直径为50nm的小孔，但要制作更小直径的孔，难度更高；其次，当小孔尺寸比输入光波长小的多时，小孔的透光效率下降非常快，如圆孔的半径r小于输入光波长时，研究表明，光功率与信噪比也将随着小孔直径的减小迅速下降，这都是必须要解决的难题。Partovi在试验中所用的纳米孔径激光器波长为980nm，小孔是边长为250的方孔，当工作电流为50mA时，输出光功率为11.7mW，在记录介质与近场光源间距为75nm的情况下，采用可擦除相交记录介质记性记录。光工作电流为58mA，写入信息；当工作电流为25mA时，通过二极管的电压读出信息。Partovi制作了孔径尺寸从400~500mm的一些列圆孔和方孔的纳米孔径激光器，另外，Shinada等人提出了纳米孔径垂直腔面发射激光器。最近，Shi Xiaolei提出了异形纳米孔径激光器方案。纳米孔径激光器的研究是近场光储存技术的新发展。该激光群器极大地提高了近场光储存的功率，改善了信噪比，同时提高了数据传输效率，因而极具发展潜力，并且具有广阔的应用前景。

1.1.5超微型纳米激光器阵列

纳米级光其阵列式21世纪超微型激光器中要发展方向。回顾激光器发展历史，大致可分为3个阶段:自20世纪60年代发现激光以来，1962年就研制成功第一台半导体激光器，几十年来，人们主要围绕3个方面不断改进机关器：（1）进一步增加激光强度；（2）降低产生激光的阈电流密度；（3）提高热稳定性。1974年美国贝尔实验室首先指出了载流子的量子限域很可能在设计新型激光器上发

挥作用。1979年贝尔实验室，首先根据这一原理制成了半导体激光器载流子限制在几百纳米的二维量子阱中运动，这种假广汽的光强和热稳定性均有所改善，阈电流从500A、cm降至50A、cm以下，显示出明显的优越性。进入二十世纪八十年代，量子线激光器研制成功，载流子被限制在一维范围运动，光强和热稳定性进一步提高，域电流密度降低10A/cm以下，这是一个大的飞跃，进一步使人们认识到量子限制域效应对提高激光器总体性能十分重要，人们开始研究量子点激光器。1986年日本东京工艺研究所首先设计成功量子点激光器。这种激光器所用的发光材料是大量的尺寸量子点秘排在激发区，载流子在三维范围的运动均受限制。20世纪90年代以来，人们热衷于用分子束外延的方法制造量子点阵列，德国马普固体所和斯图加特大学合作研制成功磷化铟量子点阵激光器，这种激光器是有直径为15nm，高为3nm磷化铟量子点镶嵌在一个带宽隙的磷化铟层上，两者较好的点阵匹配，与共振腔形成量子点激光器。这种激光器的优点是在室温下工作，用绿光激励发光。1995年，柏林技术大学物理系Bimberg小组又成功地制造出砷化铟密堆量子点激光器，在红外波段发射强激光，这种激光器的优点是在室温下工作阈电流降到20A/cm以下。美国斯坦福大学研发出的砷化铟量子点激光器，发光带的线宽显著减小。1997年Bimberg小组与日本电气公司的Hideak Saito小组合作，制成了具有10层量子点堆垛的激光二极管，使得发光强度显著提高。美国IBM公司和加利福尼亚大学伯克利实验室合作制成了激光波段可调谐的量子点激光器，可以通过改变量子点的尺寸和间距实现对激光波长的人工调制。1997年，加拿大制成了发红光的磷化铟量子点激光器。科学家普遍认为，量子点阵列激光器进入市场已为时不远。最有前途的制备方法是自组装设计纳米结构，形成规则的量子点阵列激光器，它不需要光刻，也不需要通过腐蚀来获得，可以代替价格昂贵的外延生长技术，使激光器制造成本大幅降低。据有关人士分析，它将发展成为制造下一代激光器的主导技术。

1.1.6用作探测器的磷化铟纳米线

磷化铟纳米线除了能做发光二极管外，也可用于光互连。美国哈佛大学的一个研究小组发现，纳米线随着方向的变化而具有不同的光学特性，因而适合用作光电探测器。纳米线的长度远大于其直径，为10~50nm。哈佛大学的研究人员用激光辅助催化生长法制了这种结构。他们用美国光谱物理学实验室的1064nm Nd：YAG激光器，将磷化铟靶汽化提供原材料。首先用Roper科学公司的液氮制冷CCD相机测量光致发光谱，将Melles Griof公司的氩离子激光器的输出在石英衬底上聚焦，纳米线在此衬底上发生色散。用经滤波而除去激励光的同样的聚焦物镜手机来自纳米线的信号，并将信号和馈送到CCD相机上。

研究人员发现，根据从氩离子激光器发出而进入的488nm或514nm光的偏振，纳米线产生完全不同的响应。通过监控胆囊纳米线的光导率变化，研究人员制成了单纳米线光电探测器。该小组下一步的设想是将LED和纳米光线光电探测器集成在同一芯片上，用作高密度光互连和纳米电子器件的开关。

第二章

2.1纳米光通信

在长达二十年的时间里，人们一直认为纳米技术将给通信业带来重大影响，因而成为业界竞相研究的对象。如今作为运用纳米技术制造的第一个产品，具有小于波长的微细结构的光通信元件业已问世。推出这一产品的是新兴企业-美国Nano Opto公司。该公司在20年间已经投入了数百万美元的资金，这足以看出纳米技术对光通信领域的重要性。

目前，日本研究人员已经研究出纳米级导电纤维，可以应用在超小型的电子元器件和微型机械上。日本NTT公司研究所于2001年开发成功纳米光导集成电路。简单的说，这样可以大大的减小电子设备的体积和成本，甚至将来可以把电脑，电视、打印机放在包里，这就是将来纳米技术发展成熟的革命性结果。我国在这些方面起步较晚，和国际该领域有很大的差距。

在信息通信领域，光通信技术已经改变了人们的生产生活方式，为人们接受信息和发射信息创造了有利条件，我认为，未来想要在光通信领域有革命性的进展，就必须重视纳米技术的发展，特别是纳米元器件的制造，当然这是很多国家、公司在研究的项目，但重要的，还要注意元器件的工作效率、元器件稳定性、元器件寿命、和抗干扰能力等。虽然现在很多公司已经制造出很多成品，但因为纳米技术的发展还属于初级阶段，没有广泛应用在生产生活中，所以还没有足够的证据证明，纳米技术在生产生活中使用情况，和方面的性能。现在制作纳米光电子器件有两条技术途径：（1）自上而下路线的将尺寸逐渐变小的方法；（2）自下而上路线的利用有机或无机分子组装功能器件的方法。在纳米器件实际使用中，还要注意注意纳米材料的加工问题，和连接问题。这将影响实际物品的性能和稳定性，在通信过程中，会遇到各种各样的环境，这将考验纳米元器件抗环境干扰的能力和信息传输过程中的稳定性和准确性。

人类从原始社会到如今的现代化社会创造了很多的不可能，纳米技术的发展无疑是人类社会的又一个奇迹，我想‘纳米社会’即将到来。

参考文献

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第五篇：什么是光通信技术

什么是光通信技术 光通信是一种以光波为传输媒质的通信方式。光波和无线电波同属电磁波，但光波的频率比无线电波的频率高，波长比无线电波的波长短。因此，它具有传输频带宽、通信容量大和抗电磁干扰能力强等优点。

光波按其波长长短，依次可分为红外线光、可见光和紫外线光。红外线光和紫外线光属不可见光，它们同可见光一样都可用来传输信息。光通信按光源特性可分为激光通信和非激光通信；按传输媒介的不同，可分为有线光通信和无线光通信（也叫大气光通信）。常用的光通信有：

大气激光通信。信息以激光束为载波，沿大气传播。它不需要敷设线路，设备较轻，便于机动，保密性好，传输信息量大，可传输声音、数据、图像等信息。大气激光通信易受气候和外界环境的影响，一般用作河湖山谷、沙漠地区及海岛间的视距通信。

光纤通信。是一种有线通信，光波沿光导纤维传输。光源可以是激光器（又称半导体激光二极管），也可以是发光二极管。光纤通信传输衰减小、容量大、不受外界干扰、保密性好，可用于大容量国防干线通信和野战通信等。

蓝绿光通信。是一种使用波长介于蓝光与绿光之间的激光，在海水中传输信息的通信方式，是目前较好的一种水下通信手段。

红外线通信。是利用红外线（波长 300 ～ 0.76 微米）传输信息的通信方式。可传输语言、文字、数据、图像等信息，适用于沿海岛屿间、近距离遥控、飞行器内部通信等。其通信容量大、保密性强、抗电磁干扰性能好，设备结构简单，体积小、重量轻、价格低。但在大气信道中传输时易受气候影响。

紫外线通信。是利用紫外线（波长 0.39 ～ 60 × 10 微米）传输信息的通信方式。其基本原理与红外线通信相似，与红外线通信同属非激光通信。

因为激光是一种方向性极强的相干光，沿光纤传输是目前最理想的恒参信道。从发展的观点看，激光通信特别是光纤通信将被广泛采用。mvt_lotte 发表于 2009-4-29 09:55:00