光纖通訊屬於什麼技術

❶ 光通信原理與技術有那些

【光通信原理】光纖通信(Fiber-optic communication)，也作光纖通訊。光纖通信是以光作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的通信方式，首先將電信號轉換成光信號，再透過光纖將光信號進行傳遞，屬於有線通信的一種。光經過調變後便能攜帶資訊。自1980年代起，光纖通訊系統對於電信工業產生了革命性 ，同時也在數位時代里扮演非常重要的角色。光纖通信傳輸容量大，保密性好等優點。光纖通信現在已經成為當今最主要的有線通信方式。
光纖通信的原理就是：在發送端首先要把傳送的信息(如話音)變成電信號，然後調制到激光器發出的激光束上，使光的強度隨電信號的幅度(頻率)變化而變化，並通過光纖經過光的全反射原理傳送;在接收端，檢測器收到光信號後把它變換成電信號，經解調後恢復原信息。
光通信正是利用了全反射原理，當光的注入角滿足一定的條件時，光便能在光纖內形成全反射，從而達到長距離傳輸的目的。光纖的導光特性基於光射線在纖芯和包層界面上的全反射，使光線限制在纖芯中傳輸。光纖中有兩種光線，即子午光線和斜射光線，子午光線是位於子午面上的光光線，而斜射光線是不經過光纖軸線傳輸的光線。
【全光網路】未來傳輸網路的最終目標，是構建全光網路，即在接入網、城域網、骨幹網完全實現「光纖傳輸代替銅線傳輸」。而目前的一切研發進展，都是「逼近」這個目標的過程。
骨幹網是對速度、距離和容量要求最高的一部分網路，將ASON技術應用於骨幹網，是實現光網路智能化的重要一步，其基本思想是在過去的光傳輸網路上引入智能控制平面，從而實現對資源的按需分配。DWDM也將在骨幹網中一顯身手，未來有可能完全取代SDH，從而實現IPOVERDWDM。
城域網將會成為運營商提供帶寬和業務的瓶頸，同時，城域網也將成為最大的市場機遇。目前基於SDH的MSTP技術成熟、兼容性好，特別是採用了RPR、GFP、LCAS和MPLS等新標准之後，已經可以靈活有效地支持各種數據業務。
對接入網來說，FTTH(光纖到戶)是一個長遠的理想解決方案。FTTx的演進路線將是逐漸將光纖向用戶推近的過程，即從FTTN(光纖到小區)到FTTC(光纖到路邊)和FTTB(光纖到公寓小樓)乃至最後到FTTP(光纖到駐地)。當然這將是一個很長的過渡時期，在這個過程中，光纖接入方式還將與ADSL/ADSL2+並存。
基於上述全光網路構架有很多核心技術，它們將引領光通信的未來發展。ASON、FTTH、DWM、RPR這四項目前是光通信行業最重要的技術。
【光通信技術】
1、ASON
無論從國內研發進展、試商用情況，還是從國外的發展經驗來看，國內運營商在傳送網中大規模引入ASON技術將是必然的趨勢。ASON(，智能光網路)是一種光傳送網技術。目前的產品和市場狀況表明，ASON技術已經達到可商用的成熟程度，隨著3G、NGN的大規模部署，業務需求將進一步帶動傳送網技術的發展，預計2007年ASON將得到更加廣泛的商用。
2006年各大主要設備提供商華為、中興、烽火、Lucent等已經推出了其可商用的ASON產品。中國電信、中國網通、中國移動、中國聯通和中國鐵通陸續開展了ASON的應用測試和小規模商用。
ASON在國外成功商用的經驗表明，ASON將在骨幹傳送網發揮不可替代的作用。例如，AT&T的140個節點覆蓋美國的骨幹傳送網；BT組建21CN網，目前已建40個ASON節點；Vodafone的131個節點覆蓋英國的ASON骨幹傳送網，等等。
然而，目前ASON在路由、自動發現、ENNI介面等幾方面的標准化工作還不完善，這成為制約ASON技術發展和商用的重要因素。未來我國將參與更多的ASON標准化工作，同時，ASON的標准化，尤其是其中ENNI的標准化，將在近年內取得突破性進展。
2、FTTH
FTTH(FiberToTheHome，光纖到戶)是下一代寬頻接入的最終目標。目前，實現FTTH的技術中，EPON將成為未來我國的主流技術，而GPON最具發展潛力。
EPON採用Ethernet封裝方式，所以非常適於承載IP業務，符合IP網路迅猛發展的趨勢。目前，國家已經將EPON作為「863」計劃重大項目，並在商業化運作中取得了主動權。
GPON比EPON更注重對多業務的支持能力，因此更適合未來融合網路和融合業務的發展。但是它目前還不夠成熟並且價格偏高，還無法在我國大規模推廣。
我國的FTTH還處於市場啟動階段，離大規模的商業部署還有一段距離。在未來的產業化發展中，運營商對本地網「最後一公里」的壟斷是制約FTTH發展的重要因素，採取「用戶駐地網運營商與房地產開發商合作實施」的形式，更有利於FTTH產業的健康發展。從日本、美國、歐洲和韓國等國家的FTTH發展經驗來看，FTTH的核心推動力在於網路所提供的豐富內容，而政府對應用和內容的監控和管理政策也會制約FTTH的發展。
3、WDM
WDM突破了傳統SDH網路容量的極限，將成為未來光網路的核心傳輸技術。 按照通道間隔的不同，WDM(，波分復用)可以分為DWDM(密集波分復用)和CWDM(稀疏波分復用)這兩種技術。DWDM是當今光纖傳輸領域的首選技術，但CWDM也有其用武之地。
2006年，烽火、華為等設備廠商都推出了自己的DWDM系統，國內運營商也開展了相關的測試和小規模商用。未來DWDM將在對傳輸速率要求苛刻的網路中發揮不可替代的作用，如利用DWDM來建設骨幹網等。
相對於DWDM，CWDM具有成本低、功耗低、尺寸小、對光纖要求低等優點。未來幾年，電信運營商將會嚴格控制網路建設成本，這時CWDM技術就有了自己的生存空間，它適合快速、低成本多業務網路建設，如應用於城域和本地接入網、中小城市的城域核心網等。
4、RPR
彈性分組環(ResilientPacketRing，RPR)將成為未來重要的光城域網技術。近年來許多國內外傳輸設備廠商都開發了內嵌RPR功能的MSTP設備，RPR技術得到了大量晶元製造商、設備製造商和運營商的支持和參與。
在標准化方面，IEEE802.17的RPR標准已經被整個業界認可，而國內的相關標准化工作還在進行中。未來RPR將主要應用於城域網骨乾和接入方面，同時也可以在分散的政務網、企業網和校園網中應用，還可應用於IDC和ISP之中。

❷ 光纖通信技術的技術分類

光纖技術的進步可以從兩個方面來說明： 一是通信系統所用的光纖； 二是特種光纖。早期光纖的傳輸窗口只有3個，即850nm（第一窗口）、1310nm（第二窗口）以及1550nm（第三窗口）。近幾年相繼開發出第四窗口（L波段）、第五窗口（全波光纖）以及S波段窗口。其中特別重要的是無水峰的全波窗口。這些窗口開發成功的巨大意義就在於從1280nm到1625nm的廣闊的光頻范圍內，都能實現低損耗、低色散傳輸，使傳輸容量幾百倍、幾千倍甚至上萬倍的增長。這一技術成果將帶來巨大的經濟效益。另一方面是特種光纖的開發及其產業化，這是一個相當活躍的領域。
特種光纖具體有以下幾種：
1. 有源光纖
這類光纖主要是指摻有稀土離子的光纖。如摻鉺（Er3+）、摻釹（Nb3+）、摻鐠（Pr3+）、摻鐿（Yb3+）、摻銩（Tm3+）等，以此構成激光活性物質。這是製造光纖光放大器的核心物質。不同摻雜的光纖放大器應用於不同的工作波段，如摻餌光纖放大器(EDFA）應用於1550nm附近（C、L波段）；摻鐠光纖放大器（PDFA）主要應用於1310nm波段；摻銩光纖放大器（TDFA）主要應用於S波段等。這些摻雜光纖放大器與喇曼（Raman）光纖放大器一起給光纖通信技術帶來了革命性的變化。它的顯著作用是：直接放大光信號，延長傳輸距離；在光纖通信網和有線電視網（CATV網）中作分配損耗補償；此外，在波分復用（WDM）系統中及光孤子通信系統中是不可缺少的關鍵元器件。正因為有了光纖放大器，才能實現無中繼器的百萬公里的光孤子傳輸。也正是有了光纖放大器，不僅能使WDM傳輸的距離大幅度延長，而且也使得傳輸的性能最佳化。
2.色散補償光纖(Dispersion Compensation Fiber，DCF)
常規G.652光纖在1550nm波長附近的色散為17ps/nm×km。當速率超過2.5Gb/s時，隨著傳輸距離的增加，會導致誤碼。若在CATV系統中使用，會使信號失真。其主要原因是正色散值的積累引起色散加劇，從而使傳輸特性變壞。為了克服這一問題，必須採用色散值為負的光纖，即將反色散光纖串接入系統中以抵消正色散值，從而控制整個系統的色散大小。這里的反色散光纖就是所謂的色散補償光纖。在1550nm處，反色散光纖的色散值通常在-50~200ps/nm×km。為了得到如此高的負色散值，必須將其芯徑做得很小，相對折射率差做得很大，而這種作法往往又會導致光纖的衰耗增加（0.5~1dB/km）。色散補償光纖是利用基模波導色散來獲得高的負色散值，通常將其色散與衰減之比稱作質量因數，質量因數當然越大越好。為了能在整個波段均勻補償常規單模光纖的色散，又開發出一種既補償色散又能補償色散斜率的雙補償光纖（DDCF）。該光纖的特點是色散斜率之比（RDE）與常規光纖相同，但符號相反，所以更適合在整個波形內的均衡補償。
3. 光纖光柵（Fiber Grating)
光纖光柵是利用光纖材料的光敏性在紫外光的照射（通常稱為紫外光寫入)下，於光纖芯部產生周期性的折射率變化（即光柵）而製成的。使用的是摻鍺光纖，在相位掩膜板的掩蔽下，用紫外光照射（在載氫氣氛中），使纖芯的折射率產生周期性的變化，然後經退火處理後可長期保存。相位掩膜板實際上為一塊特殊設計的光柵，其正負一級衍射光相交形成干涉條紋，這樣就在纖芯逐漸產生成光柵。光柵周期模板周期的二分之一。眾所周知，光柵本身是一種選頻器件，利用光纖光柵可以製作成許多重要的光無源器件及光有源器件。例如：色散補償器、增益均衡器、光分插復用器、光濾波器、光波復用器、光模或轉換器、光脈沖壓縮器、光纖感測器以及光纖激光器等。
4. 多芯單模光纖（Multi-Coremono-Mode Fiber，MCF)
多芯光纖是一個共用外包層、內含有多根纖芯、而每根纖芯又有自己的內包層的單模光纖。這種光纖的明顯優勢是成本較低，生產成本較普通的光纖約低50%。此外，這種光纖可以提高成纜的集成密度，同時也可降低施工成本。以上是光纖技術在近幾年裡所取得的主要成就。至於光纜方面的成就，我們認為主要表現在帶狀光纜的開發成功及批量化生產方面。這種光纜是光纖接入網及區域網中必備的一種光纜。光纜的含纖數量達千根以上，有力地保證了接入網的建設。 光有源器件的研究與開發本來是一個最為活躍的領域，但由於前幾年已取得輝煌的成果，所以當今的活動空間已大大縮小。超晶格結構材料與量子阱器件，已完全成熟，而且可以大批量生產，已完全商品化，如多量子阱激光器（MQW-LD，MQW-DFBLD）。
除此之外，已在下列幾方面取得重大成就。
1. 集成器件
這里主要指光電集成（OEIC）已開始商品化，如分布反饋激光器(DFB-LD）與電吸收調制器(EAMD）的集成，即DFB-EA，已開始商品化；其它發射器件的集成，如DFB-LD、MQW-LD分別與MESFET或HBT或HEMT的集成；接收器件的集成主要是PIN、金屬、半導體、金屬探測器分別與MESFET或HBT或HEMT的前置放大電路的集成。雖然這些集成都已獲得成功，但還沒有商品化。
2. 垂直腔面發射激光器(VCSEL)
由於便於集成和高密度應用，垂直腔面發射激光器受到廣泛重視。這種結構的器件已在短波長（ALGaAs/GaAs）方面取得巨大的成功，並開始商品化；在長波長（InGaAsF/InP）方面的研製工作早已開始進行，也有少量商品。可以斷言，垂直腔面發射激光器將在接入網、區域網中發揮重大作用。
3. 窄帶響應可調諧集成光子探測器
由於DWDM光網路系統信道間隔越來越小，甚至到0.1nm。為此，探測器的響應譜半寬也應基本上達到這個要求。恰好窄帶探測器有陡銳的響應譜特性，能夠滿足這一要求。集F-P腔濾波器和光吸收有源層於一體的共振腔增強（RCE）型探測器能提供一個重要的全面解決方案。
4. 基於硅基的異質材料的多量子阱器件與集成（SiGe/Si MQW)
這方面的研究是一大熱點。眾所周知，硅（Si）、鍺（Ge）是間接帶隙材料，發光效率很低，不適合作光電子器件，但是Si材料的半導體工藝非常成熟。於是人們設想，利用能帶剪裁工程使物質改性，以達到在硅基基礎上製作光電子器件及其集成（主要是實現光電集成，即OEIC）的目的，這方面已取得巨大成就。在理論上有眾多的創新，在技術上有重大的突破，器件水平日趨完善。 光放大器的開發成功及其產業化是光纖通信技術中的一個非常重要的成果，它大大地促進了光復用技術、光孤子通信以及全光網路的發展。顧名思義，光放大器就是放大光信號。在此之前，傳送信號的放大都是要實現光電變換及電光變換，即O/E/O變換。有了光放大器後就可直接實現光信號放大。光放大器主要有3種：光纖放大器、拉曼放大器以及半導體光放大器。光纖放大器就是在光纖中摻雜稀土離子（如鉺、鐠、銩等）作為激光活性物質。每一種摻雜劑的增益帶寬是不同的。摻鉺光纖放大器的增益帶較寬，覆蓋S、C、L頻帶； 摻銩光纖放大器的增益帶是S波段；摻鐠光纖放大器的增益帶在1310nm附近。而喇曼光放大器則是利用喇曼散射效應製作成的光放大器，即大功率的激光注入光纖後，會發生非線性效應?喇曼散射。在不斷發生散射的過程中，把能量轉交給信號光，從而使信號光得到放大。由此不難理解，喇曼放大是一個分布式的放大過程，即沿整個線路逐漸放大的。其工作帶寬可以說是很寬的，幾乎不受限制。這種光放大器已開始商品化了，不過相當昂貴。半導體光放大器（S0A）一般是指行波光放大器，工作原理與半導體激光器相類似。其工作帶寬是很寬的。但增益幅度稍小一些，製造難度較大。這種光放大器雖然已實用了，但產量很小。
到此，我們系統、全面地評論了光纖通信技術的重大進展，至於光纖通信技術的發展方向，可以概括為兩個方面： 一是超大容量、超長距離的傳輸與交換技術； 二是全光網路技術。 隨著通信網路逐漸向全光平台發展，網路的優化、路由、保護和自愈功能在光通信領域中越來越重要。採用光交換技術可以克服電子交換的容量瓶頸問題，實現網路的高速率和協議透明性，提高網路的重構靈活性和生存性，大量節省建網和網路升級成本。光交換技術可分成光的電路交換（OCS）和光分組交換（OPS）兩種主要類型。光的電路交換類似於現存的電路交換技術，採用OXC、OADM等光器件設置光通路，中間節點不需要使用光緩存，對OCS的研究已經較為成熟。根據交換對象的不同OCS又可以分為：⑴ 光時分交換技術，時分復用是通信網中普遍採用的一種復用方式，時分光交換就是在時間軸上將復用的光信號的時間位置t1轉換成另一個時間位置t2 ⑵ 光波分交換技術，是指光信號在網路節點中不經過光/電轉換，直接將所攜帶的信息從一個波長轉移到另一個波長上。⑶ 光空分交換技術，即根據需要在兩個或多個點之間建立物理通道，這個通道可以是光波導也可以是自由空間的波束，信息交換通過改變傳輸路徑來完成⑷ 光碼分交換技術，光碼分復用（OCDMA）是一種擴頻通信技術，不同戶的信號用互成正交的不同碼序列填充，接受時只要用與發送方相同的法序列進行相關接受，即可恢復原用戶信息。光碼分交換的原理就是將某個正交碼上的光信號交換到另一個正交碼上，實現不同碼子之間的交換。