光纤通信系统概述

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光纤通信系统概述

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  光纤通信经过30多年的发展,经历了五个发展阶段,其中有三代光纤通信系统由试验研究已进入了实用阶段。

  1、代光纤通信系统

  1978年,代光纤通信系统,即0.85um多模光纤通信系统,正式投入商用,光源为半导体激光器(LD)或发光二极管(LED),工作波长λ=0.85μm,该光纤通信系统称为短波通信系统。比特率为20Mb/s~100Mb/s,中继距离为10Km,容量约为500(MB/S)Km。

  2、第二代光纤通信系统

  20世纪80年代初,第二代早期多模光纤通信系统(1.3um)多模光纤通信系统问世。光源为半导体激光器,工作波长λ=1.3μm,该波段为石英系光纤第二代低损耗窗口,有较低的损耗和色散。信道均为均匀多模光纤。由于多模光纤的横向色散,故该早期多模光纤的比特限制在100Mb/S以下。随着光纤由多模光纤发展到单模光纤,单模光纤比多模光纤的色散系数更低,损耗更小,因此,采用单模光纤则可进一步提高中继距离。1981年,英国贝尔实验室演示了一个单模光纤通信系统,其传输距离为44Km,传输速率为2Gb/s,并且很快引入到商业系统。1987年第二代单模光纤通信系统(1.3μm)引入到商业系统,速率为1.7 Gb/s,中继距离为50Km左右。

  3、第三代光纤通信系统

  1990年,第三代光纤通信系统已能商业应用,光源为铟鐌砷磷半导体激光器,单模光纤工作波长为1.55um,称为长波系统。1979年其损耗达到0.2dB/Km,是石英光纤的第三个低损耗工作窗口,由于在1.55um处,光纤的色散较高,损耗较小,终于在1990年第三代光纤通信系统引入商业系统。传输速率在2.4~2.5Gb/S,中继距离可达100Km左右。另外,最近几年,又将1.30um和1.55um合用,即单模光纤具有二个工作波长窗口,因此传输速率可达到10Gb/S,传输距离为100-200Km左右

  4、第四代光纤通信系统

  此代通信系统又称相干光纤通信系统,它是利用激光的相干性,将无线通信中采用的“外差”或“容差”接收和先进的调幅键控制,相移键控制,频移键控制等应用到光纤通信系统中,相干光纤系统已在实验室中得到成功,可用于长途骨干和综合业务的数字网,日本已在1990年实现了2223KM的中继距离。

  5、第五代光纤通信系统

  该代又称光弧子通信系统,它是利用光纤的非线性进行超大容量,超常距离的通信方式。光弧子(Soli ton),又称光弧粒子,它是一种特殊的波,在经过长距离传输后,仍保持波形不失真,而且,即使两侧光弧子波相互碰撞后,依然保持各自原来的形状不变。弧子的概念,首先在流体力学中提到,早在1834年,英国一个科学家拉塞耳,发现一艘船在狭窄的苏格兰运河中快速行进,当突然停止时,船头发现了一股水柱滚滚向前,水柱形状不变,当它和其它幅度较低速度的波相遇时,这个波可以不失真地穿过。于是,它首先引进了弧子这个概念来描述这个现象。

  光弧子是一种非常窄,并具有很强地光脉冲。光弧子的存在是光纤速度色和自位调制平衡的结果,它的产生是由于在单模光纤中,当光的强度增加到一定程度时,将出现非线性效应。光弧子脉冲很窄,达0.2ps,因此,可实现大容量长距离的通信。

  先后由美国、英国、日本等国家试验,到1995年试验可以达到8100Km(20Gb/S)、40Gb/S,可达5000Km。

  光弧子通信是一种潜在应用前景的传输方式,能否迅速实现商业化,取决于技术发展和市场的需求及其经济性。

  全光交换机、微型光纤等也相继在研究和试验中。

  30余年来,光纤通信获得了迅猛地发展,对通信技术产生了深远影响,光纤通信技术已成为信息社会的支柱,已成为信息“高速公路”的骨干网,是用户、接入网及今后世界通信发展的主体。目前,光纤技术,大量的理论研究正在研究中,未来前景可观,可以讲是通信领域的第二次革命。



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