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光纤通信技术

发布时间:2007/4/23 0:00:00 访问次数:540

英文名称;Optical Fiber Communication Technique
检索词:光纤 .;通信

[定义] 
  光纤通信技术系指通过光学纤维传输信息的技术。在发信端,信息被转换成电信号,电信号控制光源,使发出的光信号具有所要传输的信号的特点,从而实现信号的电-光转换。发信端发出的光信号,通过光纤传输到远方的收信端,经光-电转换成电信号,再经过处理和转换而恢复为与原发信端相同的信息。光纤通信技术主要研究光纤、器件、系统以及组网各方面的技术。

[相关技术]通信技术

[技术难点]

[国外概况] 
  随着光纤通信的广泛使用,光纤光缆已布满全球。光缆除在陆地上敷设外,还有海底光缆连接大西洋、太平洋等,现在光缆已环绕了整个地球,当今世界上商用的高速光纤通信系统容量为2.5Gb/s(相当于30000路电话),10Gb/s的系统也开始进入实用化。
  虽然光纤的容量很大,但由于目前电子技术的限制,仅利用了光纤容量的1/1000左右。要充分利用光纤的容量,除提高电子线路的速度外,正在开发光时分复用(OTDM)和光频分复用(OFDM或WDM)技术。由于光时分复用难度较大,所以目前只有少数大公司能开发,大多数在开发生产WDM,所以WDM是当前的热点,要继续挖掘光纤通信潜力,就必须开发新技术,特别是新器件。所以器件也是当今发展的热点。
  下面分别介绍光纤、器件和系统的情况。
  1. 光纤的进展
  虽然光纤比较成熟,但仍在开发新型光纤,这主要是为了更好地适应长距离超大容量系统的需要。为了克服WDM系统中由于光纤的非线性产生的四波混频(FWM)干扰,国际电信联盟(ITU)推荐G。655光纤(非零色散位移光纤),如Lucent公司开发的TWF光纤,Corning公司的LS光纤,其实最根本的是降低光纤中的非线性,各大公司正开发大有效面积-非零色散-色散位移光纤(LEA-NZ-DSF),如Corning公司的Leaf 光纤等。
  (LEAF 光纤(CORNING)
 
  表1 Leaf 光纤数据
 
 模场直径: 9-10μ m
 零色散波长: 1500 -1586nm
 衰减: 0.20-0.25dB/km
 波长-衰减差: 0.05dB/km(1525~1575nm)
 弯曲损失: <0.50dB(φ=32mm,1圈)
 偏振模色散: <0.08ps/(km
 接续损失: 平均0.05dB/个
 
  (大有效面积色散平坦光纤
  为了保证在WDM系统中波长-色散平坦以便补偿,开发了大有效面积-非零色散-色散平坦光纤(LEA-NZ-DFF)。
 
  表2 LEA-NZ-DFF光纤的数据
 
 有效面积: LEA-NZ-DSF 80μm2
 模场直径: 9.12μm
 损失: 0.21dB/km
 λc: 830nm
 色散: 2.66ps/(nm km)
 色散斜率: 0.035ps/(nm2 km)
 偏振模色散: 0.061ps/(km
  ( 同轴环型光纤(coaxial-ring: ALCATEL)
 为了得到更大的有效面积,如果继续增大光纤的芯径,将不能保持单模的传输条件。设计环状光纤可以增大有效面积。Alcatel 公司对几种新型光纤进行了理论设计,数据如表3。在有效面积增大时,应注意弯曲损失是否增大。其中同轴环型光纤(coaxial-ring)在允许弯曲损失0.01dB时,有效面积可达90μm2。同轴环型光纤的折射率分布比较复杂,它的生产工艺难,与光源的耦合、与光纤的接续问题尚待解决。如用微波等离子气相沉积工艺(PCVD)去生产同轴光纤效果可能更好,因为PCVD工艺精度较高。
  表3 同轴环型光纤数据
 
 有效面积: 95μm2
 色散: +4ps/(nm km)
 色散斜率: 0.065ps/(nm2 km)
 弯曲损失: 0.01dB
 
  2. 器件的进展
  器件发展很快。一方面在大量开发新器件,主要是WDM和高速系统的新器件。另一主面是开发商用的光电模快,并趋于集成、廉价、小型化。
  ( 155Mb/s STM-1的发、收模块(NEC)--体积各为26(3(10mm3,接收模块中包括了时钟抽出和判决。2.5Gb/s,10Gb/s的发、收模块均有出售,但价格昂贵。传统是采用镀金的金属壳封装、成本高,塑料包装可大大降低成本。是日本OKI公司开发的。
 
  表4 塑料馐的光发送机数据
 
 LD: 工作在1.3μm
 LD: 距光纤100μm
 耦合损失: 9.9dB
 工作温度: -40。C (+85。C
 
  ( 速度达60Gb/s的半导体EA调制器模块(OKI)--尺寸:13(21(11mm3,EA长度370μm,吸收区100μm,包含微带匹配线路。
  ( 在一个管芯内实现收发(ALCATEL)--发的波长为1.3μm,收的波长为1.55μm,可在单纤双向工作。芯片中的吸收段是用以吸收LD发出的后向1.3μm光能,以免干扰接收。
 
  表

英文名称;Optical Fiber Communication Technique
检索词:光纤 .;通信

[定义] 
  光纤通信技术系指通过光学纤维传输信息的技术。在发信端,信息被转换成电信号,电信号控制光源,使发出的光信号具有所要传输的信号的特点,从而实现信号的电-光转换。发信端发出的光信号,通过光纤传输到远方的收信端,经光-电转换成电信号,再经过处理和转换而恢复为与原发信端相同的信息。光纤通信技术主要研究光纤、器件、系统以及组网各方面的技术。

[相关技术]通信技术

[技术难点]

[国外概况] 
  随着光纤通信的广泛使用,光纤光缆已布满全球。光缆除在陆地上敷设外,还有海底光缆连接大西洋、太平洋等,现在光缆已环绕了整个地球,当今世界上商用的高速光纤通信系统容量为2.5Gb/s(相当于30000路电话),10Gb/s的系统也开始进入实用化。
  虽然光纤的容量很大,但由于目前电子技术的限制,仅利用了光纤容量的1/1000左右。要充分利用光纤的容量,除提高电子线路的速度外,正在开发光时分复用(OTDM)和光频分复用(OFDM或WDM)技术。由于光时分复用难度较大,所以目前只有少数大公司能开发,大多数在开发生产WDM,所以WDM是当前的热点,要继续挖掘光纤通信潜力,就必须开发新技术,特别是新器件。所以器件也是当今发展的热点。
  下面分别介绍光纤、器件和系统的情况。
  1. 光纤的进展
  虽然光纤比较成熟,但仍在开发新型光纤,这主要是为了更好地适应长距离超大容量系统的需要。为了克服WDM系统中由于光纤的非线性产生的四波混频(FWM)干扰,国际电信联盟(ITU)推荐G。655光纤(非零色散位移光纤),如Lucent公司开发的TWF光纤,Corning公司的LS光纤,其实最根本的是降低光纤中的非线性,各大公司正开发大有效面积-非零色散-色散位移光纤(LEA-NZ-DSF),如Corning公司的Leaf 光纤等。
  (LEAF 光纤(CORNING)
 
  表1 Leaf 光纤数据
 
 模场直径: 9-10μ m
 零色散波长: 1500 -1586nm
 衰减: 0.20-0.25dB/km
 波长-衰减差: 0.05dB/km(1525~1575nm)
 弯曲损失: <0.50dB(φ=32mm,1圈)
 偏振模色散: <0.08ps/(km
 接续损失: 平均0.05dB/个
 
  (大有效面积色散平坦光纤
  为了保证在WDM系统中波长-色散平坦以便补偿,开发了大有效面积-非零色散-色散平坦光纤(LEA-NZ-DFF)。
 
  表2 LEA-NZ-DFF光纤的数据
 
 有效面积: LEA-NZ-DSF 80μm2
 模场直径: 9.12μm
 损失: 0.21dB/km
 λc: 830nm
 色散: 2.66ps/(nm km)
 色散斜率: 0.035ps/(nm2 km)
 偏振模色散: 0.061ps/(km
  ( 同轴环型光纤(coaxial-ring: ALCATEL)
 为了得到更大的有效面积,如果继续增大光纤的芯径,将不能保持单模的传输条件。设计环状光纤可以增大有效面积。Alcatel 公司对几种新型光纤进行了理论设计,数据如表3。在有效面积增大时,应注意弯曲损失是否增大。其中同轴环型光纤(coaxial-ring)在允许弯曲损失0.01dB时,有效面积可达90μm2。同轴环型光纤的折射率分布比较复杂,它的生产工艺难,与光源的耦合、与光纤的接续问题尚待解决。如用微波等离子气相沉积工艺(PCVD)去生产同轴光纤效果可能更好,因为PCVD工艺精度较高。
  表3 同轴环型光纤数据
 
 有效面积: 95μm2
 色散: +4ps/(nm km)
 色散斜率: 0.065ps/(nm2 km)
 弯曲损失: 0.01dB
 
  2. 器件的进展
  器件发展很快。一方面在大量开发新器件,主要是WDM和高速系统的新器件。另一主面是开发商用的光电模快,并趋于集成、廉价、小型化。
  ( 155Mb/s STM-1的发、收模块(NEC)--体积各为26(3(10mm3,接收模块中包括了时钟抽出和判决。2.5Gb/s,10Gb/s的发、收模块均有出售,但价格昂贵。传统是采用镀金的金属壳封装、成本高,塑料包装可大大降低成本。是日本OKI公司开发的。
 
  表4 塑料馐的光发送机数据
 
 LD: 工作在1.3μm
 LD: 距光纤100μm
 耦合损失: 9.9dB
 工作温度: -40。C (+85。C
 
  ( 速度达60Gb/s的半导体EA调制器模块(OKI)--尺寸:13(21(11mm3,EA长度370μm,吸收区100μm,包含微带匹配线路。
  ( 在一个管芯内实现收发(ALCATEL)--发的波长为1.3μm,收的波长为1.55μm,可在单纤双向工作。芯片中的吸收段是用以吸收LD发出的后向1.3μm光能,以免干扰接收。
 
  表

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