光通信論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。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，好投稿為您帶來了七篇光通信論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，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一步發(fā)展。與此同時，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題的出現(xiàn)，以及近年來大功率半導(dǎo)體激光器技術(shù)、自適應(yīng)變焦技術(shù)、光學(xué)天線的設(shè)計制作及安裝校準技術(shù)的發(fā)展和成熟，自由空間光通信的研究重新得到重視。

在國外，F(xiàn)SO系統(tǒng)主要在美英等經(jīng)濟和技術(shù)發(fā)達的國家生產(chǎn)和使用。到目前為止，F(xiàn)SO己被多家電信運營商應(yīng)用于商業(yè)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，比較典型的有Terabeam和Airfiber公司。在悉尼奧運會上，Terabeam公司成功地使用FSO設(shè)備進行圖像傳送，并在西雅圖的四季飯店成功地實現(xiàn)了利用FSO設(shè)備向客戶提供10OMb/s的數(shù)據(jù)連接。該公司還計劃4年內(nèi)在全美建設(shè)100個FSO城市網(wǎng)絡(luò)。而Airfiber公司則在美國波士頓地區(qū)將FSO通信網(wǎng)與光纖網(wǎng)（SONET）通過光節(jié)點連接在一起，完成了該地區(qū)整個光網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。

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

（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直擴束后發(fā)射，這樣發(fā)射端的光學(xué)系統(tǒng)就較為復(fù)雜，體積也會相應(yīng)增大。

（2）在接收端，光斑經(jīng)光學(xué)天線會聚之后直接送入PD轉(zhuǎn)化為電信號。通常，我們需要提供點到點的，雙向的通信系統(tǒng)，這樣，F(xiàn)SO系統(tǒng)的每個終端都包括了激光器，探測器，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，完成一個簡單的點到點的鏈路需要6個OE轉(zhuǎn)換單元。隨著人們對帶寬的需求越來越高，PD的成本也越來越高，6個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，會給我們的安裝帶來了很多不方便。

（4）系統(tǒng)的可擴展性很小。如果用戶所需要的帶寬增加，那么封裝在一起的整個FSO系統(tǒng)終端都需要被新的終端取代，安裝新設(shè)備的過程需要再次對準，整個升級過程所需要的時間很長，給人們帶來巨大的損失。

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)（見圖2），激光器輸出的高斯光束耦合至光纖再經(jīng)準直出射，傳輸一定距離后，光束通過合適的聚焦光學(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。這樣我們通過在發(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)天線系統(tǒng)，而將其他的控制系統(tǒng)通過光纖放置于室內(nèi)就可以實現(xiàn)點到點的連接，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝。

這種新型的FSO系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：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OE接口即可，大大降低了成本。②光學(xué)系統(tǒng)較為簡單，光纖出射的光束一般為圓高斯光，不需要整形，簡化了光學(xué)系統(tǒng)，減小了體積，易于安裝。③易于升級及維護，當(dāng)用戶的帶寬增加時，我們只需要對放置在室內(nèi)的系統(tǒng)進行升級即可，免去了復(fù)雜繁瑣的對準過程。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)，進一步擴大系統(tǒng)的帶寬。

對于一個基于光纖耦合技術(shù)的FSO系統(tǒng)而言，以下2個因素必不可少：①體積小，重量輕的光學(xué)天線系統(tǒng)一個最佳的光學(xué)天線的設(shè)計首先必須使盡可能多的光耦合進單模光纖，獲得最大的耦合效率；其次要能通過粗跟蹤系統(tǒng)測出入射光的角度；另外，必須滿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)接收天線接收到的光能夠有效的耦合進纖芯和數(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國內(nèi)空間光通信系統(tǒng)研究現(xiàn)狀和進展

我國衛(wèi)星間光通信研究與歐、美、日相比起步較晚。國內(nèi)開展衛(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）。目前已完成了對國外研究情況的調(diào)研分析，進行了星間光通信系統(tǒng)的計算機模擬分析及初步的實驗室模擬實驗研究，大量的關(guān)鍵技術(shù)研究正在進行，與國外相比雖有一定的差距，但近些年來在光通信領(lǐng)域也取得了一些顯著的成就。

2002年哈爾濱工業(yè)大學(xué)成功地研制了國內(nèi)首套綜合功能完善的激光星間鏈路模擬實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)可模擬衛(wèi)星間激光鏈路瞄準、捕獲、跟蹤、通信及其性能指標的測試。所研制的激光星間鏈路模擬實驗系統(tǒng)的綜合功能、衛(wèi)星平臺振動對光通信系統(tǒng)性能的影響及對光通信關(guān)鍵單元技術(shù)的攻關(guān)研究有創(chuàng)新性，其技術(shù)水平為國內(nèi)領(lǐng)先，達到國際先進水平，目前該項研究已進入工程化研究階段。上海光機所研制出了點對點155M大氣激光通信機樣機，該所承擔(dān)的“無線激光通信系統(tǒng)”項目也在2003年1月份通過了驗收，該系統(tǒng)具有雙向高速傳輸和自動跟蹤功能，其傳輸速率可達622Mb/s，通信距離可以達到2km，自動跟蹤系統(tǒng)的跟蹤精度為0.1mrad，響應(yīng)時間為0.2s。中科院成都光電所于2004年在國內(nèi)率先推出了10M碼率、通信距離300m的點對點國產(chǎn)激光無線通信機商品。桂林激光通信研究所也在2003年正式推出FSO商品，最遠通信距離可達8km，速率為10~155M。武漢大學(xué)于2006年在國內(nèi)首先完成42M多業(yè)務(wù)大氣激光通信試驗，2007年3月又在國內(nèi)率先完成全空域FSO自動跟蹤伺服系統(tǒng)試驗，這為開發(fā)機載、星載激光通信系統(tǒng)和地面帶自動目標捕獲功能的FSO系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。另外在光無線通信系統(tǒng)設(shè)計、以太網(wǎng)光無線通信、USB接口光無線通信、大氣激光傳輸、大氣光通信收發(fā)模塊和信號復(fù)接/分接技術(shù)等方面都取得了多項成果。

3自由空間光通信技術(shù)的應(yīng)用與未來發(fā)展趨勢

自由空間光通信和其他無線通信相比，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。正是由于這些特點，F(xiàn)SO系統(tǒng)正受到電信運營商越來越多的關(guān)注與青睞。對于有線運營商，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個月才能拿到施工許可證。對于無線運營商，在昂貴的E1/T1租用線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經(jīng)濟的替代選擇。在目前這個競爭激烈的環(huán)境中，F(xiàn)SO無疑為電信運營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)的高帶寬和無線技術(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)和機構(gòu)都不具備光纖線路，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”瓶頸問題的有效途徑。

FSO產(chǎn)品目前最高速率可達2.5G，最遠可傳送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)用于一些不宜布線或是布線成本高、施工難度大、經(jīng)市政部門審批困難的地方，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)備也可用于移動基站的環(huán)路建設(shè)、場所比較分散的企業(yè)局域網(wǎng)子網(wǎng)之間的連接和應(yīng)急通信。對于銀行、證券、政府機關(guān)等需要穩(wěn)定服務(wù)的商業(yè)應(yīng)用來說，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)用過程中也存在一定的瓶頸，主要是會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/地震的影響。在惡劣的天氣下，光束傳輸?shù)木嚯x會下降，從而降低通信的可靠性，嚴重的甚至?xí)斐赏ㄐ胖袛唷?/p>

盡管存在不少問題，但自由空間光通信的技術(shù)優(yōu)勢更為明顯，其自身的特點決定了在一定的環(huán)境下，它可以最大發(fā)揮自身優(yōu)勢，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；又由于光纖成本過高，用戶無法在短期內(nèi)實現(xiàn)光纖接入，而他們卻渴望享受寬帶接入帶來的便利，結(jié)合我國現(xiàn)階段寬帶網(wǎng)絡(luò)的實際情況——許多企業(yè)和機構(gòu)都不具備光纖線路，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，實現(xiàn)了光纖到桌面，完成語音、數(shù)據(jù)、圖像的高速傳輸，拉動了聲訊服務(wù)業(yè)和互動影視傳播，實現(xiàn)了“三網(wǎng)融合”，有利于電子政務(wù)、電子商務(wù)、遠程教育及遠程醫(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)域和市場前景。

參考文獻：

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［3］張英海，霍澤人，王宏鋒等.自由空間光通信的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.中國數(shù)據(jù)通信，2004，6，（12）.

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［5］章志堅.讓光在無線空間自由的傳播（上）——自由空間光通信（FSO）簡介［J］.通信世界報，2006.

篇(2)

你的天方夜譚，我來成全

23年前，34歲的譚立英在北京圖書館查閱資料，準備她的碩士畢業(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，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無線光網(wǎng)絡(luò)，實時進行高速信息傳輸，這將是一件多么了不起的事情?。?/p>

這個想法令譚立英興奮不已，可當(dāng)她著手去做這件事情時，難度大于想象。彼時，她是哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理系的教師，一個5歲孩子的媽媽，每天一邊上課，一邊做碩士論文，還要照顧孩子。丈夫加同事馬晶遠在日內(nèi)瓦深造。在當(dāng)時那個年代，衛(wèi)星微波通信還不成熟，更不要說是衛(wèi)星激光通信，幾乎所有的人都認為譚立英的想法是天方夜譚，包括譚立英當(dāng)時的導(dǎo)師。

導(dǎo)師勸她：“方向雖好，但難度太大了，難以畢業(yè)。你要堅持做這個，碩士論文所需的研究費用還要你自己解決?！弊T立英點點頭，說：“會想到辦法的?！逼鋵?，她一點辦法都沒有，她只是怕絲毫猶豫都會讓心中燃燒的激情之火熄滅。她34歲了，不想在這個能有所成就的年紀里，提前老氣橫秋。

譚立英沒有想到，為了她的項目，丈夫提前回國。他把家里所有存款取出來，一共不到2萬元，對她說：“沒經(jīng)費，我們就用家里的錢，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歲的女兒聽得厭煩了，嫉妒地對爸爸說：“你都有一年多沒看到我了，我還是沒有你們的課題重要，我真想變成天上的衛(wèi)星，讓你們天天研究研究我?！迸畠旱脑?，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)之初的日子無比艱難。他們的實驗室設(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。馬晶放了一個除濕機，每天都能抽出三箱水來。

家里的積蓄和微薄的工資是全部科研經(jīng)費，譚立英不得不算計著花。為了節(jié)省費用，譚立英出門能步行絕不坐公交，坐火車也只買硬座，餐桌上長年是白菜土豆。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：“在咱們家，實驗是親生的，我是馬路上撿來的。”

盡管如此，困難依然接踵而至。建立理論模型需要實驗測試驗證，沒有經(jīng)費就沒有最基本的實驗設(shè)備，初步的原理驗證無法進行。一天，馬晶略帶得意地安慰妻子：“咱們的儀器有了?！彼u起關(guān)子說，這是個秘密。

兩天后，馬晶神秘地把妻子帶到實驗室。拉開實驗室門的一剎那，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)實驗室報廢的儀器，有些修一修興許能用?！弊T立英半信半疑。之后的幾天，夫妻倆在實驗室忙活開了。他們首先將這些破爛整理歸類，湊成了幾件“整尸”，然后“解剖”“移植”“再造”“重組”，它們重新變成了實驗設(shè)備。七天之后，實驗設(shè)備開始集體工作，半個月后，他們完成了測試驗證。譚立英獲得了有效的發(fā)射測試數(shù)據(jù)，完成了她的畢業(yè)論文。

論文寫下最后一個句號時，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題。為了安慰女兒，馬晶對女兒說：“媽媽的論文完成了，這是個非常值得祝賀的日子，按照行規(guī)，今天得吃白水煮面，意味著萬事順順利利?！币患胰谟瞄_水干杯，以白水煮面條充饑。

當(dāng)晚，女兒睡后，馬晶對譚立英說：“研究衛(wèi)星激光通信是一個從無到有的工作，以后還會有更多的困難，你要做好思想準備。你只要記住一條，我一直在你身邊，你不是一個人?！?/p>

譚立英看看熟睡的女兒，滿心愧疚。馬晶拍拍她的肩膀，說：“她會理解的，你應(yīng)該想到這個過程本身對她就是一種富養(yǎng)?！?/p>

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了北京阜成路8號航天部招待所。倔強的她要給這個研究項目跑出一筆經(jīng)費來。

跑經(jīng)費的日子也是譚立英哭得最多的日子。碰壁是常有的事情，冷言冷語也是常聽的，很多時候譚立英轉(zhuǎn)身出門時，淚水就滴在了衣襟上。作為一個知識分子，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，她都借口去衛(wèi)生間，哭夠了，再回來繼續(xù)陳述她的研究。

沒有任何門路的譚立英完全是用研究熱情打動了航天部的工作人員。幾乎每一個看了她論文的人都會驚奇地問：“是誰支持你做衛(wèi)星激光通信研究的？”“我丈夫。我們沒有項目經(jīng)費支持，是拿自己家里錢做的?！?/p>

陳芳允院士――中國衛(wèi)星測量、控制技術(shù)的奠基人之一，“兩彈一星功勛獎?wù)隆鲍@得者，863計劃的倡導(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，激動地說：“你們做得非常好！國家需要衛(wèi)星激光通信，也一定會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)獲得了來自哈爾濱工業(yè)大學(xué)和航天五院的科研基金，建立了團隊，研究工作也逐步進入正軌。

試驗進入收尾階段時，由于估計不足，科研經(jīng)費又一次出現(xiàn)了短缺。大家自帶行李，擠進了租來的簡易房。馬晶、譚立英把家里的電視機、窗簾、大米、土豆等一股腦地搬進了這個“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，那是中國首次星地激光鏈路雙向捕獲跟蹤試驗成功的日子。試驗現(xiàn)場的大屏幕上，“海洋二號”衛(wèi)星以時速2萬余千米的速度疾馳而來，它經(jīng)過試驗區(qū)域的時間只有幾分鐘。衛(wèi)星光信號與地面光信號準確對準，實現(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。這一刻，譚立英期盼了太久。馬晶說，20年，比他想象的時間還要短些，他甚至做好了打30年或者50年持久戰(zhàn)的準備。

這次試驗的成功是中國衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展史上的一個里程碑。它標志著中國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高速激光通信鏈路新技術(shù)試驗取得圓滿成功。這為在空中搭建無線光網(wǎng)做好了準備。

篇(3)

近日，在歐洲光通信會議（ECOC）期間，中興通訊宣布在400G高速傳輸領(lǐng)域創(chuàng)造了一項世界紀錄：試驗中采用其專利技術(shù)將40個波分信道的400Gb/s 單載波極化復(fù)用的QPSK信號，成功實現(xiàn)了2800 公里長距離標準單模光纖的傳輸，刷新了此前單載波400G的傳輸1200公里的世界紀錄。

歐洲光通信會議（ECOC）光通信領(lǐng)域最重要的、最有影響力的高水平國際學(xué)術(shù)會議之一，對光電子和光通信當(dāng)前及未來應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展進行探討。該實驗結(jié)果經(jīng)過全球知名專家的評選和推薦，被9月17日舉行的歐洲光通信會議（ECOC）會議論文收錄并于會議期間。

單載波傳輸具有收發(fā)結(jié)構(gòu)簡單、管理容易的特點，是業(yè)內(nèi)最看好的調(diào)制碼信號。此前單載波400G的傳輸紀錄是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，使用的中興通訊專利技術(shù)實現(xiàn)的40個波分信道的400Gb/s單載波極化復(fù)用的QPSK信號，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)用的標準單模光纖和普通摻鉺光纖放大器，也能實現(xiàn)超長距離的系統(tǒng)傳輸，試驗中成功實現(xiàn)了35跨段，每段80公里，共2800公里的長距離傳輸，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)單載波達到業(yè)內(nèi)最高頻譜效率，達到108Gbaud。

中興通訊多年來一直致力于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高速信號傳輸技術(shù)的尖端技術(shù)研究和開發(fā)，近年來攻克了該領(lǐng)域若干關(guān)鍵技術(shù)并持續(xù)多項成果：中興通訊全球首次在實驗中實現(xiàn)了單信道為11.2Tbit/s的光信號，并成功實現(xiàn)讓該信號在標準單模光纖中的640公里傳輸，刷新了此前單信道傳輸最高速率為1Tb/s光信號的世界記錄；實現(xiàn)了24Tb/s（24x1.3Tb/s）波分復(fù)用信號傳輸，是業(yè)界首次實現(xiàn)Terabit/s的波分復(fù)用技術(shù)；2012年2月，中興通訊與德國電信合作，在德國本土成功完成100G/400G/1T信號的2450公里超長距離混合傳輸，創(chuàng)造了迄今為止業(yè)內(nèi)高速信號混傳最長距離的現(xiàn)場試驗記錄。

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、路由器和波分OTN全系列100G產(chǎn)品，為客戶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議（OECC）上展示了全球首個1Tb/s的DWDM原型系統(tǒng)及試驗結(jié)果。2012年面向各類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的7種方案的400G/1T DWDM 原型樣機已對外。在100G、超100G專利方面，中興通訊已申請數(shù)十項專利，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、中國等區(qū)域和國家的主流運營商在100G、超100G領(lǐng)域完成了多項實驗網(wǎng)項目，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)開發(fā)上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纖上進行了55x20Gbit/s傳輸?shù)难芯?，實現(xiàn)了1.1Tbit/s的傳輸。NEC公司進行了132x20Gbit/s、120km傳輸?shù)难芯?，實現(xiàn)了2.64Thit/s的傳輸。NTT公司實現(xiàn)了3Thit/s的傳輸。目前，以日本為代表的發(fā)達國家，在光纖傳輸方面實現(xiàn)了10.96Thit/s(274xGbit/s)的實驗系統(tǒng)，對超長距離的傳輸已達到4000km無電中繼的技術(shù)水平。在光網(wǎng)絡(luò)方面，光網(wǎng)技術(shù)合作計劃(ONTC)、多波長光網(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)、波長捷變光傳送和接入網(wǎng)(WOTAN)等一系列研究項目的相繼啟動、實施與完成，為下一代寬帶信息網(wǎng)絡(luò)，尤其為承載未來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)實用化的關(guān)鍵，它具有對偏振不敏感、無串?dāng)_、噪聲接近量子噪聲極限等優(yōu)點。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信道數(shù)。進一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有：(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA)，它可實現(xiàn)75nm的放大帶寬；(2)碲化物光纖放大器，它可實現(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，可放大帶寬約80nm；(4)拉曼光纖放大器(RFA)，它可在任何波長處提供增益，將拉曼放大器與EDFA結(jié)合起來，可放大帶寬大于100nm。

(三)色散補償技術(shù)

對高速信道來說，在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導(dǎo)致脈沖展寬而引起誤碼，限制高速信號長距離傳輸。對采用常規(guī)光纖的10Gbit/s系統(tǒng)來說，色散限制僅僅為50km。因此，長距離傳輸中必須采用色散補償技術(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性來平衡光纖的色散，因而可以顯著增加無中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強、能抑制極化模色散等優(yōu)點。色散管理和孤子技術(shù)的結(jié)合，凸出了以往孤子只在長距離傳輸上具有的優(yōu)勢，繼而向高速、寬帶、長距離方向發(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)種類更加豐富。人們不僅需要語音業(yè)務(wù)，而且高速數(shù)據(jù)、高保真音樂、互動視頻等多媒體業(yè)務(wù)也已得到用戶青睞。這些業(yè)務(wù)不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，用戶接人部分更是關(guān)鍵。傳統(tǒng)的接入方式已經(jīng)滿足不了需求，只有帶寬能力強的光纖接人才能將瓶頸打開，核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮出來。光纖接入中極有優(yōu)勢的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)等問題，APON發(fā)展基本上停滯不前，甚至走下坡路。但有報道指出由于ATM交換在美國廣泛應(yīng)用，APON將用于實現(xiàn)FITH方案。GPON對電路交換性的業(yè)務(wù)支持最有優(yōu)勢，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，成本相對較低，但對TDM類業(yè)務(wù)的支持難度相對較大。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)?，F(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)是點對點的連接，在和光傳輸技術(shù)相結(jié)合后的EPON不再只限于局域網(wǎng)，還可擴展到城域網(wǎng)，甚至廣域網(wǎng)，EPON眾多的MAC技術(shù)是點對多點的連接。另外光纖到戶也采用EPON技術(shù)。

二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

對光纖通信而言，超高速度、超大容量、超長距離一直都是人們追求的目標，光纖到戶和全光網(wǎng)絡(luò)也是人們追求的夢想。

(一)光纖到戶

現(xiàn)在移動通信發(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占優(yōu)的固定終端，希望實現(xiàn)光纖到戶。光纖到戶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的實用化成為可能。據(jù)報道，1997年日本NTT公司就開始發(fā)展FTTH，2000年后由于成本降低而使用戶數(shù)量大增。美國在2002年前后的12個月中，F(xiàn)TTH的安裝數(shù)量增加了200％以上。在我國，光纖到戶也是勢在必行，光纖到戶的實驗網(wǎng)已在武漢、成都等市開展，預(yù)計2012年前后，我國從沿海到內(nèi)地將興起光纖到戶建設(shè)?？梢哉f光纖到戶是光纖通信的一個亮點，伴隨著相應(yīng)技術(shù)的成熟與實用化，成本降低到能承受的水平時，F(xiàn)TTH的大趨勢是不可阻擋的。

(二)全光網(wǎng)絡(luò)

傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了節(jié)點間的全光化，但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點處仍用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總?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)點代替電節(jié)點，節(jié)點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不再按比特進行，而是根據(jù)其波長來決定路由。全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴展性，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)簡單，組網(wǎng)非常靈活，可以隨時增加新節(jié)點而不必安裝信號的交換和處理設(shè)備。當(dāng)然全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展并不可能獨立于眾多通信技術(shù)，它必須要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動通信網(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)展趨勢上看，形成一個真正的、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光通信發(fā)展的必然趨勢，更是未來信息網(wǎng)絡(luò)的核心，也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級別，更是理想級別。

三、結(jié)語

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,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。

    一、前 言

    1966年,美籍華人高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham),預(yù)見了低損耗的光纖能夠用于通信,敲開了光纖通信的大門,引起了人們的重視。1970年,美國康寧公司首次研制成功損耗為20dB/km的光纖,光纖通信時代由此開始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數(shù)量級)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,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1萬倍,傳輸速度在過去的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)開發(fā)上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纖上進行了55x20Gbit/s傳輸?shù)难芯?實現(xiàn)了1.1Tbit/s的傳輸。NEC公司進行了132x20Gbit/s、120km傳輸?shù)难芯?實現(xiàn)了2.64Thit/s的傳輸。NTT公司實現(xiàn)了3Thit/s的傳輸。目前,以日本為代表的發(fā)達國家,在光纖傳輸方面實現(xiàn)了10.96Thit/s(274xGbit/s)的實驗系統(tǒng),對超長距離的傳輸已達到4000km無電中繼的技術(shù)水平。在光網(wǎng)絡(luò)方面,光網(wǎng)技術(shù)合作計劃(ONTC)、多波長光網(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)、波長捷變光傳送和接入網(wǎng)(WOTAN)等一系列研究項目的相繼啟動、實施與完成,為下一代寬帶信息網(wǎng)絡(luò),尤其為承載未來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)實用化的關(guān)鍵,它具有對偏振不敏感、無串?dāng)_、噪聲接近量子噪聲極限等優(yōu)點。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信道數(shù)。進一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有:(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA),它可實現(xiàn)75nm的放大帶寬;(2)碲化物光纖放大器,它可實現(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,可放大帶寬約80nm;(4)拉曼光纖放大器(RFA),它可在任何波長處提供增益,將拉曼放大器與EDFA結(jié)合起來,可放大帶寬大于100nm。

    (三)色散補償技術(shù)

    對高速信道來說,在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導(dǎo)致脈沖展寬而引起誤碼,限制高速信號長距離傳輸。對采用常規(guī)光纖的10Gbit/s系統(tǒng)來說,色散限制僅僅為50km。因此,長距離傳輸中必須采用色散補償技術(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性來平衡光纖的色散,因而可以顯著增加無中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強、能抑制極化模色散等優(yōu)點。色散管理和孤子技術(shù)的結(jié)合,凸出了以往孤子只在長距離傳輸上具有的優(yōu)勢,繼而向高速、寬帶、長距離方向發(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)種類更加豐富。人們不僅需要語音業(yè)務(wù),而且高速數(shù)據(jù)、高保真音樂、互動視頻等多媒體業(yè)務(wù)也已得到用戶青睞。這些業(yè)務(wù)不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò),用戶接人部分更是關(guān)鍵。傳統(tǒng)的接入方式已經(jīng)滿足不了需求,只有帶寬能力強的光纖接人才能將瓶頸打開,核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮出來。光纖接入中極有優(yōu)勢的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)等問題,APON發(fā)展基本上停滯不前,甚至走下坡路。但有報道指出由于ATM交換在美國廣泛應(yīng)用,APON將用于實現(xiàn)FITH方案。GPON對電路交換性的業(yè)務(wù)支持最有優(yōu)勢,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,成本相對較低,但對TDM類業(yè)務(wù)的支持難度相對較大。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)?，F(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)是點對點的連接,在和光傳輸技術(shù)相結(jié)合后的EPON不再只限于局域網(wǎng),還可擴展到城域網(wǎng),甚至廣域網(wǎng),EPON眾多的MAC技術(shù)是點對多點的連接。另外光纖到戶也采用EPON技術(shù)。

    三、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

    對光纖通信而言,超高速度、超大容量、超長距離一直都是人們追求的目標,光纖到戶和全光網(wǎng)絡(luò)也是人們追求的夢想。

    (一)光纖到戶

    現(xiàn)在移動通信發(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占優(yōu)的固定終端,希望實現(xiàn)光纖到戶。光纖到戶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的實用化成為可能。據(jù)報道,1997年日本NTT公司就開始發(fā)展FTTH,2000年后由于成本降低而使用戶數(shù)量大增。美國在2002年前后的12個月中,FTTH的安裝數(shù)量增加了200%以上。在我國,光纖到戶也是勢在必行,光纖到戶的實驗網(wǎng)已在武漢、成都等市開展,預(yù)計2012年前后,我國從沿海到內(nèi)地將興起光纖到戶建設(shè)?？梢哉f光纖到戶是光纖通信的一個亮點,伴隨著相應(yīng)技術(shù)的成熟與實用化,成本降低到能承受的水平時,FTTH的大趨勢是不可阻擋的。

    (二)全光網(wǎng)絡(luò)

    傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了節(jié)點間的全光化,但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點處仍用電器件,限制了目前通信網(wǎng)干線總?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)點代替電節(jié)點,節(jié)點之間也是全光化,信息始終以光的形式進行傳輸與交換,交換機對用戶信息的處理不再按比特進行,而是根據(jù)其波長來決定路由。全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴展性,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)簡單,組網(wǎng)非常靈活,可以隨時增加新節(jié)點而不必安裝信號的交換和處理設(shè)備。當(dāng)然全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展并不可能獨立于眾多通信技術(shù),它必須要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動通信網(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)展趨勢上看,形成一個真正的、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光通信發(fā)展的必然趨勢,更是未來信息網(wǎng)絡(luò)的核心,也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級別,更是理想級別。

篇(6)

10月6日下午,2009年諾貝爾物理學(xué)獎揭曉,高錕與美國貝爾實驗室的威拉德?博伊爾(Willard Boyle)、喬治?史密斯(George Smith)共獲殊榮。高錕的獲獎成果,是在英國標準電訊實驗室完成的。后來,他在香港中文大學(xué)做過九年校長(1987年至1996年),直至退休。

由于在光纖通信領(lǐng)域的開創(chuàng)性成就,高錕將獲得約140萬美元獎金的一半,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)下的信息時代,也為自己贏得了諾貝爾獎。

高錕與低損耗光纖

20世紀60年代初,激光器的發(fā)明給光通信研究帶來了新的希望――激光束不僅具有亮度高等優(yōu)點,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遙不可及的目標,因為光信號在當(dāng)時的光纖材料中只能傳輸20米。

當(dāng)時,高錕是國際電話電報公司旗下英國標準電訊實驗室的一名研究人員。他1933年11月出生在上海的一個書香門第,孩提時代的他就喜歡科學(xué)實驗,甚至自制過小型炸藥彈丸。

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

與不少同行因此對光纖傳輸?shù)募夹g(shù)前景產(chǎn)生懷疑不同,高錕研究團隊認為更值得關(guān)注的,是光纖原材料問題。

他后來回憶道:“那時面對的最大難題,就是玻璃的雜質(zhì)問題。玻璃看似透明,其實雜有不純的元素,所以我們構(gòu)想,假若有一種沒有雜質(zhì)的玻璃,光波的傳導(dǎo)就不會衰減?！?/p>

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)會學(xué)報》上發(fā)表題為“用于光頻的光纖表面波導(dǎo)”的論文指出,提純原材料后可制造出適合長距離通信使用的低損耗光纖:在純的玻璃纖維中,光信號可傳輸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,美國康寧公司研制出第一種超純光纖。1975年,英國安裝了世界上第一套光纖通信系統(tǒng)。

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

諾貝爾獎評委會在新聞公報中表示,這些低損耗的玻璃纖維推動了因特網(wǎng)等寬帶通信的發(fā)展,光在這些玻璃纖維中流動,文本、音樂、圖像和視頻可在瞬間進行全球傳輸,“如果我們拆開密布全球的玻璃纖維,將得到一條10億公里以上的長線,足夠環(huán)繞地球2.5萬多圈?！?/p>

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

貝爾實驗室和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,而這很大程度上要歸功于本年度諾貝爾物理學(xué)獎的另一項獲獎內(nèi)容――美國朗訊公司貝爾實驗室的威拉德?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年加入貝爾實驗室,并在1962年與同事首先發(fā)明了可以連續(xù)運行的紅寶石激光器。

史密斯1930年出生于美國,29歲時在美國芝加哥大學(xué)獲得博士學(xué)位后也進入貝爾實驗室。

1969年10月的一天,史密斯走進同在貝爾實驗室半導(dǎo)體研究部門工作的博伊爾的辦公室,兩人進行了一場“頭腦風(fēng)暴”。在不到兩個小時的時間里,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,還要追溯到愛因斯坦提出的光電效應(yīng),即通過光電效應(yīng),光可以被轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴Ｈ欢?如何在極短時間內(nèi)收集并讀出信號,看上去卻是一個無法逾越的技術(shù)挑戰(zhàn)。因此,一開始,很多同行都對CCD的概念嗤之以鼻。

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

信號電荷不僅可以在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,帶來了攝影的一場革命。光能夠被電子化捕捉,而不再需要傳統(tǒng)的感光膠卷,數(shù)碼相機也得以走進千家萬戶。

篇(7)

光纖通信技術(shù)的發(fā)展速度遠遠超過當(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世紀末將達到85%，但從目前光纖通信的整體水平來看，仍處于初級階段，光纖通信的巨大潛力還沒有完全開發(fā)出來。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)傳輸多路不同波長的光信號，以提高單根光纖的傳輸能力）、摻鉺光纖放大器技術(shù)（EDFA，可將光信號直接放大，具有輸出功率高、噪聲小，增益帶寬等優(yōu)點）已取得突破性進展并得到廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在DWDM系統(tǒng)和光傳輸設(shè)備中，光電技術(shù)的比例將從過去比重不到10%達到90%。一種全新的、無需進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)帶來蓬勃生機。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)已形成一個快速增長的、巨大的光電子產(chǎn)業(yè)，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著越來越大的作用。美國光電子產(chǎn)業(yè)振興協(xié)會估計，到2003年，光電子產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值將達2000億美元。

Internet應(yīng)用的飛速增長對電信骨干網(wǎng)帶寬提出越來越高的需求，為滿足需求的增長，人們可以鋪設(shè)更多的光纖，或靠提高單路光的信息運載量（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)用的實驗記錄已經(jīng)達到2.64Tbps）。波分復(fù)用技術(shù)的普遍運用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長的市場。無限戰(zhàn)略公司的報告指出：“信號傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場1999年達到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號放大用激光器1999年市場份額達到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號放大用激光器銷售額達2.9億美元，比去年增長121%。整個激光器市場的份額1999年達18億美元，預(yù)期2003年將達到30億美元”。美國通信工業(yè)研究公司（CIR）的研究預(yù)測，北美市場光電子部件的市場規(guī)模將由目前的28億美元增長到2003年的61億美元，約每年增長18.5%。密集波分復(fù)用設(shè)備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報告稱雖然10年內(nèi)全光通信還不會全面商業(yè)化，但是全光交換將在幾年內(nèi)成為市場主流，報告也指出盡管光學(xué)部件市場被大公司所占據(jù)，但仍有創(chuàng)新性公司進入的可能。

2我國的光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)

近10年來我國光電子技術(shù)研究在國家“863”計劃和有關(guān)部門的支持下有了突飛猛進的進展，在很多領(lǐng)域同國外先進國家只有兩三年的距離，個別領(lǐng)域還處于世界領(lǐng)先地位。

國內(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、探測器、光收發(fā)模塊、EDFA、無源光器件）等已經(jīng)占領(lǐng)了國內(nèi)較大的市場份額，初步具備同國外大公司競爭的能力，在毫無市場保護的情況下，靠自己的力量爭得了一席之地，市場營銷逐年有較大的增長，個別產(chǎn)品還取得國際市場相關(guān)產(chǎn)品中的銷量最大的成績。我國相應(yīng)研究發(fā)展基地和本領(lǐng)域高技術(shù)公司的許多產(chǎn)品填補了國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的空白，打破國外產(chǎn)品在市場上的壟斷地位，同時爭取進入國際市場。

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，國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品占國內(nèi)市場40%的份額。我國也是目前國際上少數(shù)幾個有能力研制PIC和OEIC的國家。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)國際市場。國內(nèi)移動通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國產(chǎn)器件，國產(chǎn)1.55μmDFB激光器戰(zhàn)勝了國外器件，占領(lǐng)了100%的國內(nèi)市場。

但是，我們應(yīng)當(dāng)認識到在我國光電子技術(shù)發(fā)展中，光電子器件、部件雖是光通信、光顯示、光存儲等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵部分，但在整個系統(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)?；a(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)目前還未有實質(zhì)突破；國內(nèi)研究生產(chǎn)的光電器件和部件有相當(dāng)部分還未能滿足整機和系統(tǒng)的要求，導(dǎo)致國外器件占據(jù)國內(nèi)市場相當(dāng)多的份額；在機制上仍未擺脫科研、生產(chǎn)、市場相互脫離的狀況。

我國在光電子技術(shù)方面是與國際水平差距相對較小的一個領(lǐng)域，與世界發(fā)達國家?guī)缀跬瑫r起步。但是我們應(yīng)該清醒地認識到我國制造技術(shù)的落后和材料水平有限，而國際上光電子產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入加速發(fā)展階段，留給我們的時間只有三到五年，如果我們不在目前產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)發(fā)展階段進入，就會失去大好時機。機不可失，時不再來，到產(chǎn)業(yè)化后期時將要花數(shù)倍的力量才能彌補，也許會徹底失去時機，受制于人。

如果一個國家在一代元件上沒有足夠的投資以發(fā)展自主能力，就會給外國競爭者提供進入并占領(lǐng)下幾代技術(shù)市場的機會。因而在關(guān)鍵器件、部件等方面，要通過引進社會資金和風(fēng)險投資，知識產(chǎn)權(quán)入股、開發(fā)人員持股等方式加快我國光電子成果的產(chǎn)業(yè)化步伐，鼓勵科研人員成果轉(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，按市場機制聯(lián)合國內(nèi)相關(guān)研究和開發(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，取得我國在該領(lǐng)域應(yīng)有的市場份額。