光纤通信期末论文

第一篇：光纤通信期末论文

光时分复用技术

摘要：光时分复用技术是提高光纤通信容量的一个重要手段，还是全光网络的一种重要技术方案。本文对光时分复用技术进行了介绍，并展望了其发展前景。关键词光纤通信光时分复用全光网络

1引言

光纤通信已有30多年的发展史。在这30多年里，光纤通信技术得到了飞速的发展，但是光纤的巨大容量还远远没有被利用起来，理论上，光纤可以提供25000 GHz的带宽。传统的电的时分复用（TDM）技术目前在实验室可以达到40Gbit／s的水平，但是由于电子迁移速率的限制，采用这种方法进一步提高速率已经十分困难。目前有两种技术可以提高光纤的传输容量，一种是光波分复用（WDM）技术，一种是光时分复用（OTDM）技术，前者是通过增加单根光纤中传输的信道数来提高光纤的传输容量，后者是提高单信道的速率。目前采用WDM技术实现的最高速率已达2.6Tbit／S，而OTDM技术实现的单信道最高速率达640Gbit/s。

但是和WDM相比，OTDM技术还很不成熟，很多的器件尚处于实验室的研究阶段。OTDM之所以引起人们的很大兴趣，主要原因有两个：一是它可以克服WDM的一些固有的缺点，如：放大器级联产生的增益特性的不平坦。光纤非线性的限制等等；二是OTDM技术被认为是一个长远的网络技术，将来的网络必将是采用全光交换和全光路由选择的全光网络，（OTDM）的一些特点使它作为将来的全光网络技术方案更具吸引力。

WDM和OTDM并不是互不兼容相互对立的技术，它们可以共存于同一个网络中，因为单靠WDM或OTDM来提高光纤通信系统容量的能力是有限的。实际上，可以把多个OTDM信号进行波分复用，从而大大提高传输容量。

2光时分复用技术

光时分复用的原理和电时分复用相同，电时分复用由于受到电子速率极限的限制，速率不可能很高，于是人们自然想到了直接在光域上进行时分复用的方法。超短脉冲光源在时钟的控制下产生重复频率为时钟频率的超短光脉冲，该超短光

脉冲经掺饵光纤放大器（EDFA）放大后分成N路，每路光脉冲由各支路信号单独调制，调制后的信号经过不同的时延后用合路器合并成一路高速OTDM信号，完成复用功能。假设支路信号的速率为B，则复用后的OTDM信号速率为N×B。OTDM信号经光纤传输到达接收端后首先进行时钟提取，提取的时钟作为控制信号送到解复用器解出各个支路信号，再对各个支路信号单独接收。

一个点对点的OTDM系统的关键技术主要包括：高重复频率的超短脉冲光源；复用解复用技术；时钟提取技术；高速信号传输技术。

2.1高重复频率的超短脉冲光源

除了通常对光信号源稳定性的要求外，超高速光时分复用系统对所用的光信号源还有特别的要求。它要求脉冲宽度至少小于1／3码元周期、而且脉冲没有啁啾。目前，用于OTDM系统的光源主要有四种：锁模光纤激光器、半导体锁模激光器、分布反馈半导体激光器／电吸收调制器组合光源和增益开关半导体激光器。

锁模光纤激光器可以产生重复频率达40GHz、脉冲宽度小于3ps的超短光脉冲，而且它还具有重复频率和波长可调两个优点，可用于超高速的OTDM系统。这种光源的谐振腔由光纤环组成，腔长很长，主动销模是靠一个光调制器来完成，当加在调制器上信号的频率为谐振腔基模频率的整数信时，就可达到锁模的效果。

半导体锁模激光器具有体积小、结构紧凑的特点，它是通过锁定基模的方法来达到锁模的效果，可以达到数十GHz的重复频率。采用外部控制措施，半导体锁模激光器可以产生脉宽在1ps以下的光脉冲。

分布反馈半导体激光器／电吸收调制器组合光源和增益开关半导体激光器比较简单、较容易实现，目前在速率相对较低的OTDM系统中应用比较广泛。

2.2复用解复用技术

传统的复用器由耦合器和光纤时延线组成。这种方法很简单，但很难保证产生的码元间隔精确相等，而且温度的改变将影响光纤时延线的长度，使得码元间隔随温度产生波动。目前较好的方法是采用全光调制和光时钟相结合的方案或采

用集成的方法。

OTDM解复用器实质上是一个高速光开关，主要有两种类型：光电开关型解复用器和全光型解复用器。光电开关型解复用器速率较低，对于高速OTDM系统，一般采用全光解复用器。全光解复用器包括非线性光纤环镜型解复用器（NOLM）、半导体光放大器环镜型解复用器（SLALOM或TOAD）和半导体光放大器MaCh－Zhender干涉仪型解复用器（SOA－MZI），以及基于光纤或半导体光放大器中四波混频的解复用器。

NOLM解复用器是利用光纤中的交叉相位调制效应来完成解复用的功能，它具有结构简单，开关速度高的优点，目前在OTDM系统中得到了广泛的应用。半导体光放大器环镜型解复用器和半导体光放大器Mach－Zhender干涉仪型解复用器则是利用半导体光放大器中的交叉相位调制来实现解复用功能，由于半导体光放大器的非线性效应很大，所以需要的控制脉冲的能量小，而且结构比较紧凑。基于光纤或半导体光放大器中四波混频的解复用器则是利用了光纤或半导体光放大器中的四波混频效应，它的速率可以很高。

2.3时钟提取技术

OTDM的时钟提取技术大体上可以分为三种类型：电时钟提取、全光时钟提取和光电锁相环时钟提取。OTDM系统电时钟提取和电TDM中的时钟提取方法相同，它采用一个高Q值的滤波器直接提取时钟。这种方法比较简单，但是不适合用于高速OTDM系统中。

全光时钟提取技术主要包括光有源或无源窄带滤波器直接提取时钟技术和注入锁定时钟提取技术。采用光窄带滤波器提取的时钟质量不好，时间抖动较大。注入领定时钟提取技术适于提取位时钟，而不适于提取帧时钟。

光电锁相环时钟提取技术是一种比较好的时钟提取技术，它利用一个光比特相位比较器将本地产生的光时钟与人射光比特流锁定。这种技术既利用了光学信号处理的高速性能，又利用了传统的电子锁相环的频率和相位跟踪特性，因此在高速OTDM传输系统中应用非常广泛。

2.4高速信号传输技术

对于高速OTDM信号，光纤的色散是限制其传输距离的主要因素，在一个标准单模光纤上，如果不采用相应的补偿和控制措施，40Gbit／s的信号只能传输4km。目前，主要有两种高速光信号传输技术：一是光孤子技术，另一个是色散补偿技术。

光孤子是具有特定形状和特定功率的光脉冲，在传输过程中，光纤色散产生的脉冲展宽效应和自相位调制产生的脉冲压缩效应正好完全抵消，从而可同时消除光纤色散和非线性的影响，脉冲可以传输很长距离而不会变形。而色散补偿主要是通过采用一段和光纤色散特性相反的色散介质来抵消色散的影响，或对信号进行相应的处理来消除或降低色散的影响。色散补偿技术主要有三种：色散补偿光纤、啁啾布喇格光纤光栅和中间光相位共轭补偿技术，目前的研究取得了很大的进展，有的已进入实用阶段。

随着速率的进一步提高，偏振模色散（PMD）和高阶色散对光纤传输系统的性能的影响越来越突出，要实现超高速OTDM信号的长距离传输，必须要对偏振模色散进行补偿。但是我们也应注意到，这些补偿方法不可能完全消除信号在传输过程中因色散、非线性、放大器噪声等因素产生的畸变，所以在长距离传输或大规模的全光网络中，必要时应对光脉冲进行全光再生。

3.总结

从目前的研究情况看，OTDM存在三个研究发展方向：一个发展方向是研究更高速率的系统并和WDM相结合，目前OTDM的最高速率已达640 Gbit／S，OTDM和WDM相结合已实现了3Tbit／s的传输速率；第二个发展方向是OTDM实用化技术和比特间插的OTDM网络技术，欧洲一直在从事40Gbit／S的OTDM系统和网络方面的研究工作，其中一些关键器件已接近实用；第三个方向是OTDM全光分组网络，和电的分组交换网络将代替电的电路交换网络一样，光的分组交换网络将是全光网络的一个发展方向，主要是美国在这方面作了大量的研究，英国电信目前也在进行这方面的研究。

第二篇：光纤通信论文

光纤通信技术及应用

摘要：

光纤通信技术在现代通信中处于关键的地位，是现代通信重要的支柱之一，对现代电网的发展有着至关重要的意义。随着科学技术的不断发展，光纤通信技术在现代通信中的作用将越来越明显。在光纤通信技术迅速发展的背景下，本文结合光纤通信技术发展的实际情况，从光纤通信技术的概念及特点入手，着重探讨光纤技术及光纤通信技术的应用。

关键词：光纤通信技术 特点 应用

引言

所谓光纤通信，即是用光导纤维制成光缆，代替传统的金属制的电缆，用程序控制的数字交换代替传统的机电交换，用数字通信替代模拟通信。光纤通信是现代社会最重要的通信方式之一，其信息载体主要为光波，传输媒介主要为光纤。光纤通信作为技术革命中的新兴技术，虽然问世不过几十年，却已经得到迅速发展，目前已进入大规模推广应用时期。光纤通信技术在现代社会中起着至关重要的作用，是现代通信行业重要的支柱之一，对通信行业的生存和发展有着非常重要的意义。

随着计算机技术的广泛应用，现代社会开始进人一个网络时代，在网络时代，人们对光纤通信技术的需求将不断增长，未来光纤通信技术将发挥着越来越重要的作用，成为现代礼会标志性的技术之一。

1.光纤通信技术的概念

光纤通信技术主要指运用光导纤维实施传输信号，承载重要的信息，同时运用光纤，使其作为传输媒介。光纤通信技术是现代社会最重要的一种通信方式，在通信行业中有着至关重要的作用。光纤主要用电气绝缘体——玻璃材料制作而成的，因此无需担心其可能由于接地原因而出现回路现象，因为光线的芯比较细小，因此必须选择多芯构成光缆，光缆是信息传输的重要通道，进而形成占用空间较小的传输系统。

2.光纤通信技术简介

2.1 光纤通信各种技术简析

1、光纤通信技术中的波分复用技术。即WDM，充分利用了单模光纤低损耗区的优势，获得了大的宽带资源。波分复用技术基于每一信道光波的频率和波长不同等情况出发，把光纤的低损耗窗口规划为许多个单独的通信管道，并在发送端设置了波分复用器，将波长不同的信号集合到一起送入单根光纤中，再进行信息的传输，而接收端的波分复用器把这些承载着多种不同信号的、波长不同的光载波再进行分离。

2、光纤通信技术中的光纤接入技术。光纤接入网技术是信息传输技术的一个崭新的尝试，它实现了普遍意义上的高速化信息传输，满足了广大民众对信息传输速度的要求，主要由宽带的主干传输网络和用户接入两部分组成。其中后者起着更为关键的作用，作为光纤宽带接入的最后环节。负责完成光接入的重要任务，基于光纤宽带的相关特性，为通信接收端的用户提供了所需的不受限制的带宽资源。

3、光纤通信技术中光传输与交换技术的融合。基于上述光接入网通讯技术的成熟发展，网络的核心架构已经正在日新月异的变化发展着，在交换和传输两方面来讲也都早已进行了好几代的更新。光接入网技术和光传输与交换技术的融合技术，前者较在技术应用上有了一些技术上改进，从而也就提高了全网的进一步有效发展。

4、新一代的光纤在光纤通信技术中的应用。传统意义上的G652单模光纤已经在长距离且超高速的传送网络发展中表现出了力不从心的缺点，新一代光纤的研究已成为当务之需，在目前普遍需求的干线网和城域网的背景下，基于不同的发展需要，已经发展出了两种新一代光纤一非零色散光纤和全波光纤。2.2 光纤通信的基本构成 2.2.1 光纤：

光纤由纤芯、包层与涂层三大部分组成。光纤按模式分为多模光纤和单模光纤，对于公用通信网的骨干网，包括市内骨干网、接入网的光纤线路，需要使用单模光纤；专用的局域网和其它短距离光纤线路使用多模光纤。光纤的工作波长有短波长和长波长，短波长是0.85μm，长波长则是1.31μm和1.55μm两种。光纤的损耗在1.31μm为0.35dB/km，在1.55μm为0.20dB/km。波长1.31μm光纤的色散为零，而波长1.55μm光纤有最低损耗却有不小的色散（Chromaticdispersion，简写dispersion)，对长距离、高速率脉冲信号传输有限制。经重新设计的光纤，使零色散波长从1.31μm移位至1.55μm，这样的单模光纤就称为‘色散移位光纤’，简写DSF（dispersionshiftedfiber）。为了充分发展WDM/DWDM系统，应用波长1.55μm存在小量的色散恰恰足够抵消FWM（四波混频）的影响，称为‘非零色散光纤’，简写NZDF（non-zerodispersionfiber）。2.2.2 光源： 光源是光纤通信系统中的关键光子器件。光纤通信对光源器件的要求工作寿命长（光源器件寿命的终结是指其发光功率降低到初始值的一半或者其阈值电流增大到其初始值的二倍以上）、体积小、重量轻。常见的光源器件有激光二极管（LD）和发光二极管（LED）两种。O.5μm短波长光源常采用GaAlA/GaAs双异质结构，而长波长1.3～1.55μm则采用InGaAsP/lnp隐理式异质结构。而WDM系统须利用长波长光源器件，它不仅要求激光管的发射波长高度稳定，保证器件与波导之间实现最佳耦合，插入损耗小，同时要求能把多路激光管和必要的附属电路集成在同一芯片上，使得多路光载波信号能够在一根光纤中加以传输。近年来研制的多波长光源器件主要是把多路激光管排成阵列，连同一个导形耦合器，利用硅的“平面光路”平台技术制成混合集成光组件，其结构趋于采用光纤光栅的外腔激光管结构。2.2.3 光检测器：

光检测器件通过光/电转换将信号通信信息从光波中分离检测出来。光检测器件的要求灵敏度高、响应度高、噪声低、工作电压低、体积小重量轻寿命长。常见的光检测器有PN光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）。2.3光纤通信技术的特点：

1、信息传输容量大，质量高，速度快。与传统的铜芯铜轴缆相比,光纤传输的频带宽，可以提供宽频通信。所谓宽频通信有两个意义，第一是可以传输频带较宽的信号，第二是在一根导线内提供传输不同频带信号的多信道，目前一根光纤最多可提供16条信道，这样光纤宽频通信就大大地增加了通信容量。

2、线路损耗低，抗干扰能力强，寿命长。光纤电缆传输抗干扰能力强，体积小，重量轻，保密性好，结构紧凑，线路损耗低。在实际使用中,通常把千百根光纤组合在一起并加以增强处理，制成像通常电缆一样的光纤缆，这样既提高了光纤的抗拉强度，又使光纤系统的通信容量大大增加。

3、可以在同一条通路上进行双向传输。光纤传输是双向的，用户可以通过交互式信息网络系统与对方交流对话。光纤不仅可以在陆地上使用，而且已广泛用于海洋。跨越大西洋，北太平洋的海底光缆已投入使用，其它海底光缆也在敷设之中。这些越洋光缆几乎可把整个地球缠绕起来。

4、材料费用低，价格便宜。光导纤维是由玻璃制成的，电线铜芯是铜制成的，铜自然比由砂子（石英）制成的玻璃贵。用光缆代替电缆,一千米可节约一吨铜的费用。

5、易于安装，使用方便。光缆轻，体积小，因此易于施工，很容易装入密集的地下电缆管道，对于干、湿、冷和热等环境都较铜线有强得多的适应能力。在容量相同的情况下，光缆直径只有电缆的1％到0.1％，且安全性好，可靠性高，不易被窃听。

3.光纤通信技术的应用

3.1 通信应用

信息化时代的人们离不开方便快捷的通讯，光纤通信多大量运用于因特网、有线电视和（视频）电话。与传统金属铜线相比，光纤讯号容易避免在传输过程中受到衰减、遭受干扰的影响，在远距离及大量传输信号的场合中，光纤优势更为显著。其次，它的传导性能良好，传输信息容量大，一条光纤通路可同时容纳多人通话，同时传送多套电视节目。光纤通信所具有的显著功能及独特优势，能够有助于电力系统的发展，我国许多地区的电力系统已经逐步实现了由主干线向光纤的过渡。目前，我国发展最为完善、规模最大的专用通信网就是电力系统的光纤通信网，它的宽带、语音以及数据等一系列的电力生产和电信业务基本上都是利用光纤通信来进行承载。光纤通信技术在电力系统稳定和安全运行的保障方面，以及满足人们生活与生产方面有着重要的意义，因而受到了人们的热烈欢迎。3.2 医学应用

光导纤维内窥镜可以导入心脏和脑室，测量心脏血压值，血液中所含的氧气的饱和度、体温等，光导纤维连接的激光手术刀已成功应用于医学，同样也可用作光敏法治愈癌症患者。利用光导纤维制成的内窥镜，可以帮助医生检查胃、食道等疾病。光导纤维胃镜是由上千根玻璃纤维组成的软管，具有输送光线、传导图像的功能，且具有光纤的柔软、灵活、任意弯曲等优势，轻而易举通过食道进入胃里，并导出胃中图像，根据情况进行诊断和治疗。3.3 传感器应用

可应用于生活中路灯的光敏传感器，红外传感器，广泛运用于汽车中的温度传感器，交通中测速雷达传感器、闯红灯，在与敏感元件组合或利用光纤本身的特性，可广泛用于工业测量流量、压力、温度、光泽、颜色等在能量传输和信息传输方面也获得广泛的应用。3.4 光纤井下探测技术

传统石油工业只能有限地利用局限的技术开采油气储量，通常无法满足快速投资 回收和最大化油气采收率的需求，并导致原油采收率平均只有30%左右。通过利用智能井技术，可以使原油采收率提高到55%~65%。传统测井方法虽然能提供有价值的数据，但作业成本高，并有可能对井产生损害，光纤井下探测技术能提高测井的效率，使数据更准确，且对井下状况有一定程度的安全保障。3.5 光纤艺术应用

光导纤维凭借其良好的物理特征，光纤照明和LED照明也越来越成为艺术装修美化的用途。可应用于广告显示、草坪上的光纤地灯，艺术装饰品等。

4.光纤通信技术的发展研究

1、光接入网。所谓光接入网主要包括的是无源网络和光数字环路载波两大类型，光接入网能够有效的将管理和维护费用降低，并且能够降低故障发生率，有助于开发新设备，与此同时，这两种网络能够在一定程度上增加收入。随着网络结构的不断调整，可以有效的将覆盖范围扩大，这便意味着智能化全光网络的实现指日可待。

2、向超大容量发展。由于已经将电的时分复用系统所具备的扩展容量潜力开发殆尽，然而，光纤的可开发宽带资源的利用率却非常小，因此光纤通信仍然存在着非常大的可开发资源。若将这些宽带资源加以充分的利用，最大限度的扩展光纤通信的容量，那么将节省非常多的再生器和光纤，并且极大的降低成本。

3、向超高速系统进军。超高速系统能够增加传输的容量，这样便可以将各种所需的新业务加大，以保障宽带和多媒体的实现。就电信的发展历程来讲，在网络容量的需求和提高传输速率方面存在着较大的矛盾，因此，为了能够将这些矛盾加以解决，那么就应当充分的将光纤通信系统的速度提高。

4、新一代光纤的开发。为了与城域网和干线网的发展需求相适应，近些年来相继出现了两种不同类型的新一代光纤，这就是无水吸收峰光纤以及非零色散光光纤。

5、光联网战略的实现。由于光纤通信技术的发展，将来的通信网节点间便能够全面的实现全光化，而所需传输的信息将以光的形式来传输，这是今后光通信的最新发展方向。

结束语：

总而言之，本文通过探讨了光纤通信技术的特点和应用，随后展望了光纤技术在未来的良好发展趋势。光纤通讯技术本身所具有的独特特点，将其特点与时代科技、经济、社会有效结合，拓宽了光纤通信的应用范围，带动了各领域的快速发展，产生了更多新效应，相信随着科技的不断进步和更新，光纤通信影响力范围将逐步扩大，势必对整个电信行业和信息产业产生更加深远的影响，同时也将对未来社会的经济发展做出巨大的贡献。从某种程度上来讲，世界各个国家的光纤通信行业得到了迅速的发展，并且取得了可喜的成绩，我国的光纤通信也是如此，但是，我国的光纤通信技术的发展和应用仍然滞后于西方发达国家，这就需要光纤通信行业着眼长远，立足于现实，准确的把握光纤通信技术未来的发展方向，不断的把我国的通信产业做强做大，以促进我国光纤通信行业的迅速发展，并且充分的满足各方面的需求。

第三篇：光纤通信论文

光纤通信的现状与趋势

电信07-1班 林俊全（3071818112）

【摘要】光纤是通信网络的优良传输介质，光纤通信是以很高频率(1014Hz数量级)的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信，光纤通信的问世使高速率、大容量的通信成为可能，目前它已成为最主要的信息传输技术。介绍我国光纤通信技术的现状，总结光纤通信技术的几种关键技术，并对光纤通信技术的发展趋势进行论述。

【关键词】光纤通信 现状 趋势

一、提出问题：

什么是光纤通信，光纤通信的现状及发展怎么样？

二、分析问题

1、光纤通信技术的发展

光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。光纤从提出理论到技术实现和今天的高速光纤通信也不过几十年的时间。从国外的发展历程我们可以看出，20世纪60年代中期，所研制的最好的光纤损耗在400分贝以上，1966年英国标准电信研究所高锟及Hockham从理论上预言光纤损耗可降至20分贝/千米以下，日本于1969年研制出第一根通信用光纤损耗为100分贝/千米，1970年康宁公司(Corning)采用“粉末法”先后获得了损耗低于20分贝／千米和4分贝/千米的低损耗石英光纤，1974年贝尔实验室(Bell)采用改进的化学汽相沉积法制出性能优于康宁公司的光纤产品。到1979年，掺锗石英光纤在1.55千米处的损耗已经降到0.2分贝/千米，这一数值已经十分接近由Rayleigh散射所决定的石英光纤理论损耗极限。

2、光纤通信技术的现状

目前国内光纤光缆的生产能力过剩，供大于求。特种光纤如FTTH用光纤仍需进口，但总量不大，国内生产光纤光缆价格与国际市场没有差别，成本无法再降，已经是零利润，在国际市场没有太强竞争力，出口量很小。二十年来的光技术的两个主要发展，WDM和PON，这两个已经相对比较成熟。多业务传输发展平台两个方面，一方面是更有效承载以太网业务、数据业务，另一方面是向业务方面发展。AS0N的现状是目前的系统只是在设备中，或是在网络中实现了一些功能，但是一些核心作用还没有达到。

3、光纤通信技术的发展趋势

近几年来，随着技术的进步，电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放，光纤通信的发展又一次呈现了蓬勃发展的新局面，以下在对光纤通信领域的主要发展热点作一简述与展望。

（1）向超高速系统的发展。从过去20多年的电信发展史看，网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(TDM)方式进行，每当传输速率提高4倍，传输每比特的成本大约下降30％～40％：因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长，这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续增加的根本原因。目前商用系统已从45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年时间里增加了2000倍，比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。高速系统的出现不仅增加了业务传输容量，而且也为各种各样的新业务，特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能。

(2)向超大容量WDM系统的演进。采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1％，99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一极光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用(WDM)的基本思路。

(3)实现光联网。上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光的分插复用器(OADM)和光的交叉连接设备(OXC)均已在实验室研制成功，前者已投入商用。实现光联网的基本目的是：1．实现超大容量光网络；2．实现网络扩展性，允许网络的节点数和业务量的不断增长；3．实现网络可重构性，达到灵活重组网络的目的；4．实现网络的透明性，允许互连任何系统和不同制式的信号；5．实现快速网络恢复，恢复时间可达100ms。鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势，发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮。

(4)新一代的光纤。近几年来随着IP业务量的爆炸式增长，电信网正开始向下一代可持续发展的方向发展，而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势，开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前，为了适应干线网和城域网的不同发展需要，已出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光纤(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。

(5)光接入网。过去几年间，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换，还是传输都已更新了好几代。不久，网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络。而另一方面，现存的接入网仍然

是被双绞线铜线主宰的(90％以上)、原始落后的模拟系统。两者在技术上的巨大反差说明接入网已确实成为制约全网进一步发展的瓶颈。唯一能够根本上彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入网。接入网中采用光接入网的主要目的是：减少维护管理费用和故障率：开发新设备，增加新收入；配合本地网络结构的调整，减少节点，扩大覆盖；充分利用光纤化所带来的一系列好处：建设透明光网络，迎接多媒体时代。

三、解决问题

1、光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。

2、光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。目前，光纤通信技术已有了长足的发展，新技术也不断涌现，进而大幅度提高了通信能力，并不断扩大了光纤通信的应用范围。

3、对光纤通信而言，超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标，而全光网络也是人们不懈追求的梦想。

结束语

目前，光纤通信已经成为一种主要的信息传输技术，迄今尚未发现取代它的更好的技术，即使是全球通信处于低迷时期，光纤通信的发展也从未停止。就我国而言，光纤通信市场一直处于增长状态，从现在光纤通信的发展趋势来看，光纤通信也将成为未来通信的主流。人们期望的真正的全光网络时代也会在不远的将来如愿到来。参考文献：

1、刘增基 周洋溢 《光纤通信》（第二版）西安电子科技大学出版社

2、王磊 裴丽 《光纤通信的发展现状和未来》【J】 中国科技信息 2006,43、辛化梅 《论光纤通信技术的现状及发展》 山东师范大学学报 2003,4

第四篇：光纤通信论文[推荐]

光纤通信现状及发展趋势

谢丰

（河北工程大学 科信学院，河北 邯郸 056038）

摘要: 光纤是通信网络的优良传输介质，光纤通信是以很高频率(1014Hz数量级)的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信，光纤通信的问世使高速率、大容量的通信成为可能，目前它已成为最主要的信息传输技术。介绍我国光纤通信技术的现状，总结光纤通信技术的几种关键技术，并对光纤通信技术的发展趋势进行论述。

关键词：光纤通信 现状 趋势

Optical fiber communication situation and development

trend

XieFeng

(in hebei university of engineering division, hebei handan 056038 letter college)Abstract: the optical fiber is of good communication network transmission medium, optical

fiber communication is very high frequency(1014 Hz orders of magnitude)of light waves as carrier, optical transmission medium as the communication, the introduction of the optical fiber communication of high rate, the large capacity of communication possible, at present it has become the main information

transmission technology.Introduced the present situation of the optical fiber communication technology, and summarizes the optical fiber communication technology several key technologies, and to the development trend of the

technology of optical fiber communication was discussed.Keywords: Optical fiber communication ；status；trend

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投稿日期:101255

作者简介:谢丰，1989，男，河北，本科，学生

0 引言光纤通信技术从光通信中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术,近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。

1光纤通信的概况

1.1 1966年，美籍华人高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表论文，预见了低损耗的光纤能够用于通信，敲开了光纤通信的大门，引起了人们的重视。1970年，美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB／km的光纤，光纤通信时代由此开始。光纤通信是以很高频率(1014Hz数量级)的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信。由于光纤通信具有损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点，备受业内人士青睐，发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从1980年到2000年增加了近一万倍，传输速度在过去的10年中大约提高了100倍。

1.2光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。目前，光纤通信技术已有了长足的发展，新技术也不断涌现，进而大幅度提高了通信能力，并不断扩大了光纤通信的应用范围。2光纤通信技术发展的现状

2.1波分复用技术

波分复用技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源。根据每一信道光波的频率(或波长)不同，将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器(合波器)，将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立(不考虑光纤非线性时)，从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。

2.2光纤接入技术

光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化，满足大众的需求，不仅要有宽带的主干传输网络，用户接入部分更是关键，光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中，由于光纤到达位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的应用，统称FTTx。FTTH(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纤的宽带特性，为用户提供所需要的不受限制的带宽，充分满足宽带接入的需求。目前，国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽，对大中型企业用户来说，是比较理想的接入方式。

3光纤通信技术的发展趋势

近几年来，随着技术的进步，电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放，光纤通信的发展又一次呈现了蓬勃发展的新局面，以下在对光纤通信领域的主要发展热点作一简述与展望。

1)向超高速系统的发展。从过去20多年的电信发展史看，网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(TDM)方式进行，每当传输速率提高4倍，传输每比特的成本大约下降30％～40％：因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长，这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直

在持续增加的根本原因。目前商用系统已从45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年时间里增加了2000倍，比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。高速系统的出现不仅增加了业务传输容量，而且也为各种各样的新业务，特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能。

2)向超大容量WDM系统的演进。采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1％，99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一极光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用(WDM)的基本思路。采用波分复用系统的主要好处是：1．可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使容量可以迅速扩大几倍至上百倍；2．在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器，从而大大降低了传输成本：3．与信号速率及电调制方式无关，是引入宽带新业务的方便手段；4．利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生存性的光联网。

3)实现光联网。上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光的分插复用器(OADM)和光的交叉连接设备(OXC)均已在实验室研制成功，前者已投入商用。实现光联网的基本目的是：1．实现超大容量光网络；2．实现网络扩展性，允许网络的节点数和业务量的不断增长；3．实现网络可重构性，达到灵活重组网络的目的；4．实现网络的透明性，允许互连任何系统和不同制式的信号；5．实现快速网络恢复，恢复时间可达100ms。鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势，发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮。

4)新一代的光纤。近几年来随着IP业务量的爆炸式增长，电信网正开始向下一代可持续发展的方向发展，而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势，开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前，为了适应干线网和城域网的不同发展需要，已出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光纤(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。

5)光接入网。过去几年间，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换，还是传输都已更新了好几代。不久，网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络。而另一方面，现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的(90％以上)、原始落后的模拟系统。两者在技术上的巨大反差说明接入网已确实成为制约全网进一步发展的瓶颈。唯一能够根本上彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入网。接入网中采用光接入网的主要目的是：减少维护管理费用和故障率：开发新设备，增加新收入；配合本地网络结构的调整，减少节点，扩大覆盖；充分利用光纤化所带来的一系列好处：建设透明光网络，迎接多媒体时代。

4结论

21世纪以来,光通信技术取得了长足的进步,在上文中我们主要讨论了光通信技术及其应用的现状和发展趋势,但这些进步的取得,是包括光传输媒质、光电器件、光通信系统,以及网络应用等多方面技术共同进步的结果。随着光通信技术进一步发展,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影响。

参考文献：

[1] 张明德,孙小菡.光纤通信原理与系统[M].南京:东南大学出版社,2004.[2] 李业.浅论我国光纤通信的现状及发展出路[J].信息技术,2008(9).[3]李玲，黄永清.光纤通信基础.国防工业出版社.2003，9：1～6.[4]毛谦，张继军.光纤技术的现状与反展趋势.中国电信建设.2009

第五篇：光纤通信技术论文

光纤通信技术论文

一光纤通信

光纤通信是利用光作为信息载体、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要比微波通信大几十倍。光纤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，光纤之间的串绕非常小；光波在光纤中传输，不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听；光纤的芯很细，由多芯组成光缆的直径也很小，所以用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的新问题。

二光纤通信技术的特点

(1)频带极宽，通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。

(2)损耗低，中继距离长。目前，商品石英光纤损耗可低于0～20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低；

(3)抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。

(4)无串音干扰，保密性好。光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，无法窃听到光纤中传输的信息。

除以上特点之外，还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设；光纤的原材料资源丰富，成本低；温度稳定性好、寿命长。由于光纤通信具有以上的独特优点，其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，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。

三光纤通信技术的发展及现状

光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。光纤从提出理论到技术实现和今天的高速光纤通信也不过几十年的时间。

20世纪90年代以来，我国光通信产业发展极其迅速，非凡是广播电视网、电力通信网、电信干线传输网等的急速扩展，促使光纤光缆用量剧增。广电综合信息网规模的扩大和系统复杂程度的增加，全网的管理和维护，设备的故障判定和排除就变得越来越困难。可以采用 SDH ＋光纤或ATM＋光纤组成宽带数字传输系统。该传输网可以采用带有保护功能的环网传输系统，链路传输系统或者组成各种形式的复合网络，可以满足各种综合信息传输。

对光纤通信而言，超高速度、超大容量、超长距离一直都是人们追求的目标，光纤到户和全光网络也是人们追求的梦想。现在光通信网络的容量虽然已经很大，但还有许多应用能力在闲置，今后随着社会经济的不断发展，作为经济发展先导的信息需求也必然不断增长，一定会超过现有网络能力，推动通信网络的继续发展。因此，光纤通信技术在应用需求的推动下，一定不断会有新的发展。

(一)光纤到户

现在移动通信发展速度惊人，因其带宽有限，终端体积不可能太大，显示屏幕受限等因素，人们依然追求陸能相对占优的固定终端，希望实现光纤到户。光纤到户的魅力在于它有极大的带宽，它是解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象的最佳方案。随着技术的更新换代，光纤到户的成本大大降低，不久可降到与DSL和HFC网相当，这使FITH的实用化成为可能。在我国，光纤到户也是势在必行，光纤到户的实验网已在武汉、成都等市开展，预计2012年前后，我国从沿海到内地将兴起光纤到户建设高潮。可以说光纤到户是光纤通信的一个亮点，伴随着相应技术的成熟与实用化，成本降低到能承受的水平时，FTTH的大趋势是不可阻挡的。

(二)全光网络

传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍用电器件，限制了目前通信网干线总容量的提高，因此真正的全光网络成为非常重要的课题。全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。

全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性、可扩展性，并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度、较低的误码率，网络结构简单，组网非常灵活，可以随时增加新节点而不必安装信号的交换和处理设备。当然全光网络的发展并不可能独立于众多通信技术，它必须要与因特网、ATM网、移动通信网等相融合。目前全光网络的发展仍处于初期阶段，但已显示出良好的发展前景。从发展趋势上看，形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电光瓶颈已成未来光通信发展的必然趋势，更是未来信息网络的核心，也是通信技术发展的最高级别，更是理想级别。

四光纤通信技术的趋势及展望

目前在光通信领域有几个发展热点即超高速传输系统、超大容量WDM系统、光传送联网技术、新一代的光纤、IPoverOptical以及光接入网技术。

（一）向超高速系统的发展

目前10Gbps系统已开始大批量装备网络，主要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。但是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通。它的比较现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用(WDM)方式进入了大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。

（二）向超大容量WDM系统的演进

采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用率低于1％，还有99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一级光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用(WDM)的基本思路。基于WDM应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。目前全球实际铺设的WDM系统已超过3000个，而实用化系统的最大容量已达

320Gbps(2×16×10Gbps)，美国朗讯公司已宣布将推出80个波长的WDM系统，其总容量可达200Gbps(80×2.5Gbps)或400Gbps(40×10Gbps)。实验室的最高水平则已达到2.6Tbps(13×20Gbps)。预计不久的将来，实用化系统的容量即可

达到1Tbps的水平。[来源:论文天下论文网 lunwentianxia

（三）实现光联网

上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光光联网既可以实现超大容量光网络和网络扩展性、重构性、透明性，又允许网络的节点数和业务量的不断增长、互连任何系统和不同制式的信号。

由于光联网具有潜在的巨大优势，美欧日等发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研，特别是美国国防部预研局(DARPA)资助了一系列光联网项目。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮。建设一个最大透明的、高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络，不仅可以为未来的国家信息基础设施(NJJ)奠定一个坚实的物理基础，而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的战略意义。

（四）开发新代的光纤

传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势，开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前，为了适应干线网和城域网的不同发展需要，已出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。其中，全波光纤将是以后开发的重点，也是现在研究的热点。从长远来看，BPON技术无可争议地将是未来宽带接入技术的发展方向，但从当前技术发展、成本及应用需求的实际状况看，它距离实现广泛应用于电信接入网络这一最终目标还会有一个较长的发展过程。

（五）IPoverSDH与IpoverOptical

以lP业务为主的数据业务是当前世界信息业发展的主要推动力，因而能否有效地支持JP业务已成为新技术能否有长远技术寿命的标志。目前，ATM和SDH均能支持lP，分别称为IPoverATM和IPoverSDH两者各有千秋。但从长远看，当IP业务量逐渐增加，需要高于2．4吉位每秒的链路容量时，则有可能最终会省掉中间的SDH层，IP直接在光路上跑，形成十分简单统一的IP网结

构(IPoverOptical)。三种IP传送技术都将在电信网发展的不同时期和网络的不同部分发挥自己应有的历史作用。但从面向未来的视角看。IPoverOptical将是最具长远生命力的技术。特别是随着IP业务逐渐成为网络的主导业务后，这种对JP业务最理想的传送技术将会成为未来网络特别是骨干网的主导传送技术。

（六）解决全网瓶颈的手段一光接入网

近几年，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换，还是传输都己更新了好几代。不久，网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络，而另一方面，现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的(90％以上)、原始落后的模拟系统。两者在技术上存在巨大的反差，制约全网的进一步发展。为了能从根本上彻底解决这一问题，必须大力发展光接入网技术。因为光接入网有以下几个优点：（1）减少维护管理费用和故障率；（2）配合本地网络结构的调整，减少节点，扩大覆盖；（3）充分利用光纤化所带来的一系列好处；（4）建设透明光网络，迎接多媒体时代。

四结 语

光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重要作用。在国内各研发机构、科研院所、大学的科研人员的共同努力下，我国已研制开发了一些具有自主知识产权的光通信高技术产品，取得了一批重要的研究与应用成果。这些研究工作和突出成果为O-TIME(光时代)计划的实施奠定了坚实的基础，为我国的信息基础设施建设做出贡献。