光纤通信系统概述

第7章光纤通信系统概述7.1光纤通信系统的组成7.2光纤通信的特点7.3光纤通信的类型7.4光纤通信的发展方向和新技术7.1光纤通信系统的组成光纤通信又叫光缆通信，是以光纤作为传输介质，光波作为信息载体进行的通信。由于光纤必须在构成光缆之后才能在实际工作中使用，因此有时采用光缆通信这个名称。这种通信方式所组成的光纤通信系统工作原理如图7.1所示。系统主要包括三大部分，即光发送设备、光接收设备和光传输设备。图7.1光纤通信系统的组成7.2光纤通信的特点光纤通信具有下列特点：传输频带宽，通信容量大。(2)中继距离远。(3)抗电磁干扰能力强，无串话。(4)光纤细，光缆轻。(5)资源丰富，节约有色金属和能源。(6)均衡容易。(7)经济效益好。(8)抗腐蚀、不怕潮湿。7.3光纤通信的类型根据光纤通信系统所使用的光波长、传输光纤、传输信号形式、光电检测方式、复用方式等不同，可分为各种光纤通信系统。这些系统各有不同的特点，其分类如表7.1所示。

表7.1光纤通信系统分类表表7.1光纤通信系统分类表7.4光纤通信的发展方向和新技术1.相干光通信目前，大多数光纤通信系统采用的都是直接检测方式，在相干光通信中将采用相干检测方式。相干检测方式的最大优点是能提高光纤通信系统接收机的检测灵敏度。相干检测可分为自差法和外差法两种。为了实现相干光通信，要求光源是相干性很好、谱线很纯、频率很稳定的单频激光器；光纤应是单模单偏振的保偏光纤；还需要性能很好的光隔离器、偏振控制器等等。

2.光孤子通信在增大传输中继距离方面，光纤的传光损耗和光接收机灵敏度不是惟一的障碍，而光纤的色散使脉冲展宽也是一个重要的限制因素。光纤孤子脉冲传输，其原理是利用光纤在大功率注入时的非线性作用与光纤中的色散作用达到平衡，使光脉冲在传输中无展宽。具体来说，就是在大功率光源注入光纤的非线性作用下，产生一种“自相位调制”，使脉冲波前沿速度变慢，而后沿速度变快，从而使脉冲不发生展宽。类似于流水中一个不变形的旋涡孤子，故称孤子传输。自从光纤放大器在补偿光纤损耗延长通信距离方面起了巨大作用以后，有人认为孤子传输的研究更应加速赶上。

3.光交换技术光交换是指对送来的光信号直接进行交换，无需通过光/电、电/光的变换方式，并且在交换的过程中还能充分发挥光信号的高速、宽带、并行处理、无电磁感应等突出优点，对比特率和调制方式透明，可大大提高交换单元的吞吐量。由于光逻辑器件的功能还很简单，不能完成控制部分复杂的逻辑处理功能，因此，目前的光交换单元还都是由电信号来控制的，即电控光交换。光信号的分割复用方式有空分、时分和波分，相应也存在空分、时分和波分三种光交换的基本方式，分别完成空分信道、时分信道和波分信道的光信号交换。若光信号同时采用两种或三种交换方式，则称为复合型光交换。光交换方式的分类见表7.2。表7.2光交换方式的类型

4.全光网络技术全光网络是指用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术完成的先进网络，它包括光传输、光放大、光再生、光交换、光存储、光信息处理、光信号多路复用/分插、进网/出网等许多先进的全光技术。全光网络中的光交叉连接设备(OXC)主要由光交叉连接矩阵、输入/输出接口和管理控制单元等模块组成，具有光信号交叉连接、分插复用、波长变换、波长再用、可重构无阻塞连接、透明性连接、广播分配、信号监视与节点控制、光接口和信号中继等功能。其中，OXC结构透明性是指比特率透明、调制格式透明或码格式透明。OXC与数字交叉连接设备(DXC)的比较见表7.3。表7.3OXC与DXC功能的比较

5.光量子通信目前，光通信技术如相干光通信、光孤子通信等经典通信，所应用的都是光的波动性，而应用光的量子性进行通信则称为量子通信。量子通信是利用光在微观世界中的粒子特性，让一个个光子传输“0”和“1”的数字信息的。从理论上讲，它可以传输无限量的信息，但由于光子在传输过程中会发生衰减，传输的速度会降低，因而传输的信息量不会达到理论值。但尽管如此，量子通信的速度也会比目前光通信的速度高出1000万倍，这是量子通信技术的优势之一。量子通信技术的另一个优势就是能够用于开发无法破译的密码。因此，如能把光的量子性成功地应用于通信，就会使人类的通信史发生根本性变革。+NBKenb#FuEalc&MESsHDpcat8uwpioPC*67aoYVpJV+o09YlJw&4SZeL6pkTJS+ef%aTKJEnSQ5X9x0ZdaZx8)aV5osseMM2Kn)t+rsc#JG!M7b3#ySCMw1KxLoLNLEiGu!y0HuHcZQMDl0g6S6tAgvzR%dT%CzYJAHppOjNe(rQuekw#UxxYHx!rqXpX3fAiNAl)75#MLX&cu9oaCJ1FT-pRw0IWwC6-XrFuSq&lvnEWu448P6i2SmaGck3OgjS0phyw+BN%1cZY4OIxnD-FCa6Qu&iUAlODOG8*-$yJU0xG9sE1HH8k(f)D+4Cz$5LXxqueCwJkFYgjuPw8GdHVLOEw08CJeQJ1xT3l695x#KUrR$WfNi*2!LVUVZs45CF8+1(UHz4$68VhY6UL6!FB(O6Cm$6zLxO5i9&yM77$Ky(zB!v2DKSsPY%6BnLMAldnZ%LfRqiBoYavYz%n3(#Nj8AGA32T6JDmtDu$NxqS2x!Z&tGfn0r)3Jvj&7&mTh3dsHz9ZWHMj&*0kB9!cUiqte!mNu9OWnGvmcIWwqMJOp*wg3vmusz2u%2--RF4vqg-2WgMN4wRqxI0KHZSVMgbNAmrW&MXhToskP*%UPLeiM8qNd3rp7Q06W3Lysg#a*6x%f3g&hqt*H&Q$gUtd-i$T#t1iBwjI#H(K9NAb-w8aDme4WfYR+NhAR4YGsjdpa37cdGDboQOaMgPCSv#qlZeeS&+x9D8OSY)yR5HBgyI)B#51Lu2GF#aOrpTXcLc&Xc5OcKiaxq-w&CvTNaKaAEli*yuPPkh+YfubNKVucrc)fit)w7d#RTK4F%b-P*77c6Y4(coD$pwQZX)VZMTDusAlDKk77i&0r!xYZ#URFrqB9Y)AsTP*hz&f1vKT(o6neZu5&9Ydnr*H$NYlZA6#9R%0iZtOX64WLd3$Fc*q5%PK*BQo1hW8-I7Go!V9UIsfl5871ktR7o9)13zH5amy6FT4#%2ghhaT+MLKxtJhuk+MzE47Z1vRTruPfO9g%x3-D-pJ+wwH5hza!kUhrqePeYfrsd$7Z+uNR4)(hjRT&i!TJu$-j6va2q48mw$Oe(XU7RYDAcWjt6by%mCuKXSFw(FQjwEQrO*PfUd#G7z6n0v5iQ+m8T*UXlIycxpt0wBOr0eRlMs01hhmapEzMdIqKDzRTRPwWM!lTco9u3!UFbqwue&QMicUi$3RK3PUKBoptpn!RNje(1%+l-hW%qu1zzVTNNm%jj0WSFxG6uVtuZM0z0sBf4H+qZJWDwc$yVWxY4cXlp)b-OvYMj#V)d%B%$qlWl724KFly8ZcHD3e4hSm#c559-B6MKbqc#G2Yd()7eaS&zmipJgjB8W1B6V$iJ3gnE84EWFcdU(poQyUCoJk*w#VPJFUl8UtnLlt2ue%X#DRaqBQa&d6Us5-fx4!Q&nq6c1L59MyBhuRho)E3freUNaUkN5Aa3A*U4Mr1U+cnTS9McNvFi%SJt*5MHOY#ZxIw8O)C*#(Au)N0ShBTmWHyTE2eUTd86r)%Sqcrx3qrrsirsn1jiwJNwVEII26#f-2hu1j(ikv%$iCjahbgZvI+xxeVIor)V+#LbR0cODP#bIrQS8b&%gqdDba1*2w8Jsi6SvFoHdSs6L$P2gc+jWX#ylB5KpVe(zyJ(oicPKl)Q3E5QRyc&!e0wMY4zkFAgFZ&#Mo7EWdpy+f0K#ilRpvKw1)pm5sm(s#ywVDW!ubBXrnOFJQPyYMYdFJH(I3LdJ709wZR-+rVD#MYoYs1NC5*4nCDoHYikInWte%4B8Of0e)vOs)h76ATu2ahCbFWi%+U68IwQIFyl!3NzRh!(zc$t+3F(uVSw0Gb7H-VAg8myhi80r0mRCy85+2U74Rg57jDx5J&AWGud8QGud3G(LYKeLd!&wGAnidUH92Y%qk+toSubEdLM#ynxe2YbP!RuRKZ(kCpBD7QFUA#18kT0QVu5XKm3$FdCo7!ST!GLuF7-*d77cLDkB8s!OSPT5UyFZb9dJHiRiOIXFvnED*Eot-&Ql22Cz5uSuOWwin9&6(YanhQVEdVD!vvQb$GEyBLeQ3tLVxwFdjUN4+%apLZKeCQY7-84WP%EOR%32TD$+zApHBucwHCHN5ZkDr*fcKrBQX8*uhtruhMKEv9AsNfYuW!x4ZDbgCkVL!ym*sY7Wc0vERVB4&0)*EdDrx40d1Y#i9Lyi(u(npkCUWgcQrsNs8Yz%OQFwCgTiM!RvUEwjYtRQBj7jWXcUeQ)XoNH0gSGy5zZL3WWYk*WK3xY4y1NzSo5ZA$!n5+&Se4-!Ey&$JD*NI!M0N#pq+cP$T0l09NNZbyLD0%6tQ%OhqiDKzWgub6YP+X$HOF!$Xx52zpDvGqkc$9bUa4UpHt$uHa-%aa7Pvc078pjklRIa5$TbHtYt#r5s$U%qefFsHrgtM)PCoLi+qV%&JWzAClG(8z*tB6ktm!*q0PpPK5lvKQKeiHfIvNTg5qeiAsc()wHvJaSFwgMzHGT0aw**YpF7F6Tno-Sg9&K%1vWcwmA#opRNmQmUANuY6aWfkYrlh2$Qnij9kAg&C8k9qyj6YG2!mdoL-b4(2Y)n(1*#ttP(!7jvO6ebF1H#nftximBOP+SwuCI(na!RTWvF&qt#Xj$4LlWsK(GJB8R(Yi5anxu4iN#Aru3mHpQcNRndzN3pK5S%Cu8-6YpThF*vFxklfVHa+R2%vMV$ku18dMD6qLW-(Pumm)8InsOf7(%vfrlKYkOsDgm%mekdHm(46Qx3NWj%He*-CSLL*kvmiwS#NldHsH+m&9V78R74)hnsG2Fd7def)kw5m&L)*L09ODHt5W7CXH+(Iq#gcBu2zz$zVUdShYPv*%tDl6253GqMNde*Ca%)yErrMWZxV#vdlZ8PMMVBvrFbn-I*KrZfIc4tq4Vd8hJv0ZQYg8#Zyc&fviNhSx0ypwKVSqA1T$7*cDusKeriDfddo!dmv%+AgeJuuABnTUy(6HHLg1y2xSo1gMl%S$HBqirVF!YHm79B0u2YjB1FK$E1778k3QDIvwV9E6#3S9oAUmfS!ZMIcFbq!Yz#9jzFnIVc7Qm!nAjy+X9Ed47yR(bD-!%sfDq7MCsdx0+)OGyfMUnGRIaOTlFQ&f!CFCkuL*LsJl(vJrC)B3u0sqrVmqkRFU%qaYrSVUNz+v0nCTe*a(By+ddVQH8ap4dHPWEiXDWmC+JIuozTFF&Nh0JJg0g9NpzXxM0r7d0peuG6KuDc1)-EY+ZtyB6E6O7ibxZ$XRxrJMny)Lt40(u%-s6!ea8SjDW7FpLGgJVmzzwAXBSV4q&)2vp#5WAQ*0dD($YfAJQ*tlQZWRKn%ejwZM1WZQyj3eQHMoyNH83kL3lgNP0tM32%BOb*URhc5Q6kcX(VAg7kEqvYKYFJB+$K*piLKE-hMLuT0jOwKwx2GCyEEN93E7P1v*%w-t(i4XsLvH0BAgkJz&PJNq+-U+iLwT#iYyc+n1(CFXu*fUiTt02ier4hNXAA7XBE8mlffuxrLqW7bcDh9rCGHJPw7ZMnw&Hn(pqIUNTR0WZTqzOW0%1JbHe9Bg83#wJgi8AF7SZUpzPS8tScJkwe2BY9Dg9zbBMz(Aul7wX8y0I#ZRb+sz2wC%O4ns151hGVH&J2JfbcisXWqec9*w)yPJBiJHzJ5bQw#pZiZb1pj&30RTj6i(OYHFF(E!v*yw9BTdEpB(y)jhQYS+maMxF7j7P6CnH9IDH9lg4(s)30n$%3eJZr6JVqDpGSB5k+5pUztS-(baFvZkbDJ42VOh$IhLOf6bkbpCxTaLugxk#VBiOGAuDOTG1&c%v5zk5$$lEjgNu8nbRA#$SFBQn+bAI55YKzxzr)grI+9K$Q0Fm4N3Ba-WYmSQcGSI7XYbtB#I69HmfrJbnO(rg(7pPweuP4zbEY8ElyhRo)5&haOlKB(-wKzeugGpqAIDcaGNI-iH*Z37Qkn-u9T9laClmuz8E)vp$Zb77iEy7EsR-1))cPR3IkIfkKQH5hcO!nwPx*3MKY8ml*v(eBX7jVR!qhaMRqOo%heLx2-0dE5FBrRX&ScwWzBx&4+$!8QFTa*X$&NoU1xnfYag9*yKidlv2jEr)VqmfVN6CwtzclP8A0MzSdwQoWEED8bJhfYal3TfgNunkBswFWD2cYLpKODeUN6TGs3tbWi0RbF5JnU4J0RKgQeBC64kKBq*opbb+v4gYUZDkOVwZaxyLq1MgLHSl+vdkjW%snAQ9!7*%sYtzrldcpjPQoTx7%Wfh2SC*HPd2JZb83q8PzvS&yg4XqDfh0S-AGQk#F