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《光纖通信技術和發(fā)展趨勢》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、主題詞或關鍵詞:信息科學光波光纖通信技術 光纖由內芯和包層組成,內芯一般為幾十微米或幾微米,比一根頭發(fā)絲還細;外面層稱為包層,包層的作用就是保護光纖。編輯本段發(fā)展歷史 光纖通信是利用光波作載波,以光纖作為傳輸媒質將信息從一處傳至另一處的通信方式。1966年英籍華人高錕博士發(fā)表了一篇劃時代性的論文,他提出利用帶有包層材料的石英玻璃光學纖維,能作為通信媒質。從此,開創(chuàng)了光纖通信領域的研究工作。1977年美國在芝加哥相距7000米的兩電話局之間,首次用多模光纖成功地進行了光纖通信試驗。85微米波段的多模光纖為第一代光纖通信系統。1981年又實現
2、了兩電話局間使用1.3微米多模光纖的通信系統,為第二代光纖通信系統。1984年實現了1.3微米單模光纖的通信系統,即第三代光纖通信系統。80年代中后期又實現了1.55微米單模光纖通信系統,即第四代光纖通信系統。用光波分復用提高速率,用光波放大增長傳輸距離的系統,為第五代光纖通信系統。新系統中,相干光纖通信系統,已達現場實驗水平,將得到應用。光孤子通信系統可以獲得極高的速率,20世紀末或21世紀初可能達到實用化。在該系統中加上光纖放大器有可能實現極高速率和極長距離的光纖通信。編輯本段組成結構 就光纖通信技術本身來說,應該包括以下幾個主要部分:
3、光纖光纜技術、光交換技術傳輸技術、光有源器件、光無源器件以及光網絡技術等。光纖光纜技術 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(fā)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(fā)成功的巨大意義就在于從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
4、大的經濟效益。另一方面是特種光纖的開發(fā)及其產業(yè)化,這是一個相當活躍的領域?! √胤N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。這是制造光纖光放大器的核心物質。不同摻雜的光纖放大器應用于不同的工作波段,如摻餌光纖放大器(EDFA)應用于1550nm附近(C、L波段);摻鐠光纖放大器(PDFA)主要應用于1310nm波段;摻銩光纖放大器(TDFA)主要應用于S波段等。這些摻雜光纖放大器與喇曼(Rama
5、n)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(DispersionCompensationFiber,DCF) 常規(guī)G.652光纖在1550nm波長附近的色散為17ps/nm×km。當速率超過2
6、.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,必須采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
7、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(guī)單模光纖的色散,最近又開發(fā)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(guī)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?! ?.光纖光柵(FiberGrating) 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,于光纖芯部產生周期性的折射率變化(即光柵)而制成的。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
8、的變化,然后經退火處理后可長期保存。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。