光纖通信現(xiàn)狀與發(fā)展狀況
闡述了光纖通信在國內(nèi)外的發(fā)展歷程,并分析了其工作原理和優(yōu)勢所在,為我國光纖通信技術(shù)的應用提出了相應發(fā)展方向和對策。
光纖通信是用光作為信息的載體,以光纖作為傳輸介質(zhì)通信方式[1]。 光纖的發(fā)明,引起了通信技術(shù)的一場革命。1966年英籍華人高錕博士發(fā)表了一篇劃時代性的論文--《光頻率介質(zhì)纖維表面波導》,他提出利用帶有包層材料的石英玻璃光學纖維(光纖)傳送光信號來進行通信,可實現(xiàn)長距離、大容量通信。只要解決好玻璃純度和成分等問題,就能夠利用玻璃制作光學纖維,從而高效傳輸信息。從此,開創(chuàng)了光纖通信領域的研究工作。于1970年損失為20db/km的光纖研制出來了。據(jù)說康寧公司花費3000萬美元,得到30米光纖樣品,認為非常值得。這一突破,引起整個通信界的震動,世界發(fā)達國家開始投入巨大力量研究光纖通信。1976年,美國貝爾實驗室在亞特蘭大到華盛頓間建立了世界第一條實用化的光纖通信線路,速率為45Mb/s,采用的是多模光纖,光源用的是發(fā)光管LED,波長是0.85微米的紅外光。在上世紀70年代末,大容量的單模光纖和長壽命的半導體激光器研制成功。光纖通信系統(tǒng)開始顯示出長距離、大容量無比的優(yōu)越性。 在70年代國外的低損耗光纖獲得突破以后,我國從1974年開始了低損耗光纖和光通信的研究工作,并于70年代中期研制出低損耗光纖和室溫下可連續(xù)發(fā)光的半導體激光器。1979年分別在北京和上海建成了市話光纜通信試驗系統(tǒng),這比世界上第一次現(xiàn)場試驗只晚兩年多。這些成果成為我國光通信研究的良好開端,并使我國成為當時少有的幾個擁有光纜通信系統(tǒng)試驗段的幾個國家之一。到80年代末,我國的光纖通信的關鍵技術(shù)已達到國際先進水平。 從1991年起,我國已不再建長途電纜通信系統(tǒng),而大力發(fā)展光纖通信。在“八五”期間,建成了含22條光纜干線、總長達33000公里的“八橫八縱”大容量光纖通信干線傳輸網(wǎng)。現(xiàn)在,中國已敷設光纜總長約250萬公里。光纖通信已成為中國通信的主要手段。在國家科技部、計委、經(jīng)委的安排下,1999年中國生產(chǎn)的8×2.5Gb/sWDM系統(tǒng)首次在青島至大連開通,隨之沈陽至大連的32×2.5Gb/sWDM光纖通信系統(tǒng)開通。2005年3.2Tbps超大容量的光纖通信系統(tǒng)在上海至杭州開通,是至今世界容量最大的實用線路。 從原理上看,構(gòu)成光纖通信的基本物質(zhì)要素是光纖、光源和光檢測器。光纖通信系統(tǒng)可分為三個基本單元:光發(fā)送設備、光接收設備和光傳輸設備。光發(fā)送設備主要有驅(qū)動器和光源,其作用是把電端機輸入的電信號對光源進行調(diào)制,使光源產(chǎn)生出與電信號相對應的光信號進入光纖。光接收設備主要有光檢測器和放大器。當光信號通過光纖到達光接收設備時,光檢測器把光信號轉(zhuǎn)換為相應的電信號,經(jīng)過放大后進入電端機。在沒有中繼器的短距離通信系統(tǒng)中,傳輸設備指的是光纜。在遠距離通信系統(tǒng)中,為了補償光纖的損耗并消除信號失真的影響,光纜經(jīng)過一定距離需加裝中繼器。中繼器由光檢測器、電信號放大器、判決再生電路、驅(qū)動器和光源等組成,其作用是將光信號變成電信號,經(jīng)過放大和再生,然后再變換成光信號送入下一段光纖中。[2] 相較于電通信技術(shù),光纖通信技術(shù)具有以下優(yōu)點:(1)傳輸頻帶極寬,通信容量很大;(2)由于光纖衰減小,無中繼設備,故傳輸距離遠;(3)串擾小,信號傳輸質(zhì)量高;(4)光纖抗電磁干擾,保密性好;(5)光纖尺寸小,重量輕,便于傳輸和鋪設;(6)耐化學腐蝕;(7)光纖是石英玻璃拉制成形,原材料來源豐富,并節(jié)約了大量有色金屬[3]。總之,由于通信用光纖都用石英玻璃和塑料制成,是極好的電絕緣體,而且光信號在光纜中傳輸時不產(chǎn)生泄漏,所以不存在電氣危害、電磁干擾、接地、屏蔽和保密性差等問題。再加上傳輸特性好的優(yōu)點,使光纖成為迄今為止最好的信息傳輸媒質(zhì)。 由于光纖具備以上一系列優(yōu)點,所以在短短的三十幾年中,不管是在干線網(wǎng)上,還是在接入網(wǎng)上,光纖通信技術(shù)都獲得了迅速的發(fā)展。因此光纖通信被廣泛應用于公用通信、有線電視圖像傳輸、計算機、空航、航天、船艦內(nèi)的通信控制、電力及鐵道通信交通控制信號、核電站通信、油田、煉油廠、礦井等區(qū)域內(nèi)的通信。所以,大力發(fā)展光纖通信已成趨勢。 目前中國已建立了一定規(guī)模的光纖通信產(chǎn)業(yè)。中國生產(chǎn)的光纖光纜、半導體光電子器件和光纖通信系統(tǒng)能供國內(nèi)建設,并有少量出口。 有人認為,我國光纖通信主要干線已經(jīng)建成,光纖通信容量達到Tbps,幾乎用不完,再則2000年的IT泡沫,使光纖的價格低到每公里100元,幾乎無利可圖。因此不要發(fā)展光纖通信技術(shù)了。 但光纖本身制造屬性決定,光纖仍然有較大的發(fā)展空間:新光纖研制,光子晶體。 |

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