光纤通讯属于什么技术

❶ 光通信原理与技术有那些

【光通信原理】光纤通信(Fiber-optic communication)，也作光纤通讯。光纤通信是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式，首先将电信号转换成光信号，再透过光纤将光信号进行传递，属于有线通信的一种。光经过调变后便能携带资讯。自1980年代起，光纤通讯系统对于电信工业产生了革命性 ，同时也在数位时代里扮演非常重要的角色。光纤通信传输容量大，保密性好等优点。光纤通信现在已经成为当今最主要的有线通信方式。
光纤通信的原理就是：在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤经过光的全反射原理传送;在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。
光通信正是利用了全反射原理，当光的注入角满足一定的条件时，光便能在光纤内形成全反射，从而达到长距离传输的目的。光纤的导光特性基于光射线在纤芯和包层界面上的全反射，使光线限制在纤芯中传输。光纤中有两种光线，即子午光线和斜射光线，子午光线是位于子午面上的光光线，而斜射光线是不经过光纤轴线传输的光线。
【全光网络】未来传输网络的最终目标，是构建全光网络，即在接入网、城域网、骨干网完全实现“光纤传输代替铜线传输”。而目前的一切研发进展，都是“逼近”这个目标的过程。
骨干网是对速度、距离和容量要求最高的一部分网络，将ASON技术应用于骨干网，是实现光网络智能化的重要一步，其基本思想是在过去的光传输网络上引入智能控制平面，从而实现对资源的按需分配。DWDM也将在骨干网中一显身手，未来有可能完全取代SDH，从而实现IPOVERDWDM。
城域网将会成为运营商提供带宽和业务的瓶颈，同时，城域网也将成为最大的市场机遇。目前基于SDH的MSTP技术成熟、兼容性好，特别是采用了RPR、GFP、LCAS和MPLS等新标准之后，已经可以灵活有效地支持各种数据业务。
对接入网来说，FTTH(光纤到户)是一个长远的理想解决方案。FTTx的演进路线将是逐渐将光纤向用户推近的过程，即从FTTN(光纤到小区)到FTTC(光纤到路边)和FTTB(光纤到公寓小楼)乃至最后到FTTP(光纤到驻地)。当然这将是一个很长的过渡时期，在这个过程中，光纤接入方式还将与ADSL/ADSL2+并存。
基于上述全光网络构架有很多核心技术，它们将引领光通信的未来发展。ASON、FTTH、DWM、RPR这四项目前是光通信行业最重要的技术。
【光通信技术】
1、ASON
无论从国内研发进展、试商用情况，还是从国外的发展经验来看，国内运营商在传送网中大规模引入ASON技术将是必然的趋势。ASON(，智能光网络)是一种光传送网技术。目前的产品和市场状况表明，ASON技术已经达到可商用的成熟程度，随着3G、NGN的大规模部署，业务需求将进一步带动传送网技术的发展，预计2007年ASON将得到更加广泛的商用。
2006年各大主要设备提供商华为、中兴、烽火、Lucent等已经推出了其可商用的ASON产品。中国电信、中国网通、中国移动、中国联通和中国铁通陆续开展了ASON的应用测试和小规模商用。
ASON在国外成功商用的经验表明，ASON将在骨干传送网发挥不可替代的作用。例如，AT&T的140个节点覆盖美国的骨干传送网；BT组建21CN网，目前已建40个ASON节点；Vodafone的131个节点覆盖英国的ASON骨干传送网，等等。
然而，目前ASON在路由、自动发现、ENNI接口等几方面的标准化工作还不完善，这成为制约ASON技术发展和商用的重要因素。未来我国将参与更多的ASON标准化工作，同时，ASON的标准化，尤其是其中ENNI的标准化，将在近年内取得突破性进展。
2、FTTH
FTTH(FiberToTheHome，光纤到户)是下一代宽带接入的最终目标。目前，实现FTTH的技术中，EPON将成为未来我国的主流技术，而GPON最具发展潜力。
EPON采用Ethernet封装方式，所以非常适于承载IP业务，符合IP网络迅猛发展的趋势。目前，国家已经将EPON作为“863”计划重大项目，并在商业化运作中取得了主动权。
GPON比EPON更注重对多业务的支持能力，因此更适合未来融合网络和融合业务的发展。但是它目前还不够成熟并且价格偏高，还无法在我国大规模推广。
我国的FTTH还处于市场启动阶段，离大规模的商业部署还有一段距离。在未来的产业化发展中，运营商对本地网“最后一公里”的垄断是制约FTTH发展的重要因素，采取“用户驻地网运营商与房地产开发商合作实施”的形式，更有利于FTTH产业的健康发展。从日本、美国、欧洲和韩国等国家的FTTH发展经验来看，FTTH的核心推动力在于网络所提供的丰富内容，而政府对应用和内容的监控和管理政策也会制约FTTH的发展。
3、WDM
WDM突破了传统SDH网络容量的极限，将成为未来光网络的核心传输技术。 按照通道间隔的不同，WDM(，波分复用)可以分为DWDM(密集波分复用)和CWDM(稀疏波分复用)这两种技术。DWDM是当今光纤传输领域的首选技术，但CWDM也有其用武之地。
2006年，烽火、华为等设备厂商都推出了自己的DWDM系统，国内运营商也开展了相关的测试和小规模商用。未来DWDM将在对传输速率要求苛刻的网络中发挥不可替代的作用，如利用DWDM来建设骨干网等。
相对于DWDM，CWDM具有成本低、功耗低、尺寸小、对光纤要求低等优点。未来几年，电信运营商将会严格控制网络建设成本，这时CWDM技术就有了自己的生存空间，它适合快速、低成本多业务网络建设，如应用于城域和本地接入网、中小城市的城域核心网等。
4、RPR
弹性分组环(ResilientPacketRing，RPR)将成为未来重要的光城域网技术。近年来许多国内外传输设备厂商都开发了内嵌RPR功能的MSTP设备，RPR技术得到了大量芯片制造商、设备制造商和运营商的支持和参与。
在标准化方面，IEEE802.17的RPR标准已经被整个业界认可，而国内的相关标准化工作还在进行中。未来RPR将主要应用于城域网骨干和接入方面，同时也可以在分散的政务网、企业网和校园网中应用，还可应用于IDC和ISP之中。

❷ 光纤通信技术的技术分类

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。
特种光纤具体有以下几种：
1. 有源光纤
这类光纤主要是指掺有稀土离子的光纤。如掺铒（Er3+）、掺钕（Nb3+）、掺镨（Pr3+）、掺镱（Yb3+）、掺铥（Tm3+）等，以此构成激光活性物质。这是制造光纤光放大器的核心物质。不同掺杂的光纤放大器应用于不同的工作波段，如掺饵光纤放大器(EDFA）应用于1550nm附近（C、L波段）；掺镨光纤放大器（PDFA）主要应用于1310nm波段；掺铥光纤放大器（TDFA）主要应用于S波段等。这些掺杂光纤放大器与喇曼（Raman）光纤放大器一起给光纤通信技术带来了革命性的变化。它的显着作用是：直接放大光信号，延长传输距离；在光纤通信网和有线电视网（CATV网）中作分配损耗补偿；此外，在波分复用（WDM）系统中及光孤子通信系统中是不可缺少的关键元器件。正因为有了光纤放大器，才能实现无中继器的百万公里的光孤子传输。也正是有了光纤放大器，不仅能使WDM传输的距离大幅度延长，而且也使得传输的性能最佳化。
2.色散补偿光纤(Dispersion Compensation Fiber，DCF)
常规G.652光纤在1550nm波长附近的色散为17ps/nm×km。当速率超过2.5Gb/s时，随着传输距离的增加，会导致误码。若在CATV系统中使用，会使信号失真。其主要原因是正色散值的积累引起色散加剧，从而使传输特性变坏。为了克服这一问题，必须采用色散值为负的光纤，即将反色散光纤串接入系统中以抵消正色散值，从而控制整个系统的色散大小。这里的反色散光纤就是所谓的色散补偿光纤。在1550nm处，反色散光纤的色散值通常在-50~200ps/nm×km。为了得到如此高的负色散值，必须将其芯径做得很小，相对折射率差做得很大，而这种作法往往又会导致光纤的衰耗增加（0.5~1dB/km）。色散补偿光纤是利用基模波导色散来获得高的负色散值，通常将其色散与衰减之比称作质量因数，质量因数当然越大越好。为了能在整个波段均匀补偿常规单模光纤的色散，又开发出一种既补偿色散又能补偿色散斜率的双补偿光纤（DDCF）。该光纤的特点是色散斜率之比（RDE）与常规光纤相同，但符号相反，所以更适合在整个波形内的均衡补偿。
3. 光纤光栅（Fiber Grating)
光纤光栅是利用光纤材料的光敏性在紫外光的照射（通常称为紫外光写入)下，于光纤芯部产生周期性的折射率变化（即光栅）而制成的。使用的是掺锗光纤，在相位掩膜板的掩蔽下，用紫外光照射（在载氢气氛中），使纤芯的折射率产生周期性的变化，然后经退火处理后可长期保存。相位掩膜板实际上为一块特殊设计的光栅，其正负一级衍射光相交形成干涉条纹，这样就在纤芯逐渐产生成光栅。光栅周期模板周期的二分之一。众所周知，光栅本身是一种选频器件，利用光纤光栅可以制作成许多重要的光无源器件及光有源器件。例如：色散补偿器、增益均衡器、光分插复用器、光滤波器、光波复用器、光模或转换器、光脉冲压缩器、光纤传感器以及光纤激光器等。
4. 多芯单模光纤（Multi-Coremono-Mode Fiber，MCF)
多芯光纤是一个共用外包层、内含有多根纤芯、而每根纤芯又有自己的内包层的单模光纤。这种光纤的明显优势是成本较低，生产成本较普通的光纤约低50%。此外，这种光纤可以提高成缆的集成密度，同时也可降低施工成本。以上是光纤技术在近几年里所取得的主要成就。至于光缆方面的成就，我们认为主要表现在带状光缆的开发成功及批量化生产方面。这种光缆是光纤接入网及局域网中必备的一种光缆。光缆的含纤数量达千根以上，有力地保证了接入网的建设。 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，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，已在下列几方面取得重大成就。
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(EAMD）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。
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，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. 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，探测器的响应谱半宽也应基本上达到这个要求。恰好窄带探测器有陡锐的响应谱特性，能够满足这一要求。集F-P腔滤波器和光吸收有源层于一体的共振腔增强（RCE）型探测器能提供一个重要的全面解决方案。
4. 基于硅基的异质材料的多量子阱器件与集成（SiGe/Si MQW)
这方面的研究是一大热点。众所周知，硅（Si）、锗（Ge）是间接带隙材料，发光效率很低，不适合作光电子器件，但是Si材料的半导体工艺非常成熟。于是人们设想，利用能带剪裁工程使物质改性，以达到在硅基基础上制作光电子器件及其集成（主要是实现光电集成，即OEIC）的目的，这方面已取得巨大成就。在理论上有众多的创新，在技术上有重大的突破，器件水平日趋完善。 光放大器的开发成功及其产业化是光纤通信技术中的一个非常重要的成果，它大大地促进了光复用技术、光孤子通信以及全光网络的发展。顾名思义，光放大器就是放大光信号。在此之前，传送信号的放大都是要实现光电变换及电光变换，即O/E/O变换。有了光放大器后就可直接实现光信号放大。光放大器主要有3种：光纤放大器、拉曼放大器以及半导体光放大器。光纤放大器就是在光纤中掺杂稀土离子（如铒、镨、铥等）作为激光活性物质。每一种掺杂剂的增益带宽是不同的。掺铒光纤放大器的增益带较宽，覆盖S、C、L频带； 掺铥光纤放大器的增益带是S波段；掺镨光纤放大器的增益带在1310nm附近。而喇曼光放大器则是利用喇曼散射效应制作成的光放大器，即大功率的激光注入光纤后，会发生非线性效应?喇曼散射。在不断发生散射的过程中，把能量转交给信号光，从而使信号光得到放大。由此不难理解，喇曼放大是一个分布式的放大过程，即沿整个线路逐渐放大的。其工作带宽可以说是很宽的，几乎不受限制。这种光放大器已开始商品化了，不过相当昂贵。半导体光放大器（S0A）一般是指行波光放大器，工作原理与半导体激光器相类似。其工作带宽是很宽的。但增益幅度稍小一些，制造难度较大。这种光放大器虽然已实用了，但产量很小。
到此，我们系统、全面地评论了光纤通信技术的重大进展，至于光纤通信技术的发展方向，可以概括为两个方面： 一是超大容量、超长距离的传输与交换技术； 二是全光网络技术。 随着通信网络逐渐向全光平台发展，网络的优化、路由、保护和自愈功能在光通信领域中越来越重要。采用光交换技术可以克服电子交换的容量瓶颈问题，实现网络的高速率和协议透明性，提高网络的重构灵活性和生存性，大量节省建网和网络升级成本。光交换技术可分成光的电路交换（OCS）和光分组交换（OPS）两种主要类型。光的电路交换类似于现存的电路交换技术，采用OXC、OADM等光器件设置光通路，中间节点不需要使用光缓存，对OCS的研究已经较为成熟。根据交换对象的不同OCS又可以分为：⑴ 光时分交换技术，时分复用是通信网中普遍采用的一种复用方式，时分光交换就是在时间轴上将复用的光信号的时间位置t1转换成另一个时间位置t2 ⑵ 光波分交换技术，是指光信号在网络节点中不经过光/电转换，直接将所携带的信息从一个波长转移到另一个波长上。⑶ 光空分交换技术，即根据需要在两个或多个点之间建立物理通道，这个通道可以是光波导也可以是自由空间的波束，信息交换通过改变传输路径来完成⑷ 光码分交换技术，光码分复用（OCDMA）是一种扩频通信技术，不同户的信号用互成正交的不同码序列填充，接受时只要用与发送方相同的法序列进行相关接受，即可恢复原用户信息。光码分交换的原理就是将某个正交码上的光信号交换到另一个正交码上，实现不同码子之间的交换。