光通信研究論文精選(九篇)

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第1篇：光通信研究論文范文

[關(guān)鍵詞]光纖通信核心網(wǎng)接入網(wǎng)光孤子通信全光網(wǎng)絡(luò)

近年來，光纖通信技術(shù)得到了長足的發(fā)展，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這大幅提高了通信能力，并使光纖通信的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。

一、我國光纖光纜發(fā)展的現(xiàn)狀

1.普通光纖

普通單模光纖是最常用的一種光纖。隨著光通信系統(tǒng)的發(fā)展，光中繼距離和單一波長信道容量增大，G..652.A光纖的性能還有可能進(jìn)一步優(yōu)化，表現(xiàn)在1550rim區(qū)的低衰減系數(shù)沒有得到充分的利用和光纖的最低衰減系數(shù)和零色散點(diǎn)不在同一區(qū)域。符合ITUTG.654規(guī)定的截止波長位移單模光纖和符合G..653規(guī)定的色散位移單模光纖實(shí)現(xiàn)了這樣的改進(jìn)。

2.核心網(wǎng)光纜

我國已在干線(包括國家干線、省內(nèi)干線和區(qū)內(nèi)干線)上全面采用光纜，其中多模光纖已被淘汰，全部采用單模光纖，包括G..652光纖和G..655光纖。G..653光纖雖然在我國曾經(jīng)采用過，但今后不會(huì)再發(fā)展。G..654光纖因其不能很大幅度地增加光纖系統(tǒng)容量，它在我國的陸地光纜中沒有使用過。干線光纜中采用分立的光纖，不采用光纖帶。干線光纜主要用于室外，在這些光纜中，曾經(jīng)使用過的緊套層絞式和骨架式結(jié)構(gòu)，目前已停止使用。

3.接入網(wǎng)光纜

接入網(wǎng)中的光纜距離短，分支多，分插頻繁，為了增加網(wǎng)的容量，通常是增加光纖芯數(shù)。特別是在市內(nèi)管道中，由于管道內(nèi)徑有限，在增加光纖芯數(shù)的同時(shí)增加光纜的光纖集裝密度、減小光纜直徑和重量，是很重要的。接入網(wǎng)使用G..652普通單模光纖和G..652.C低水峰單模光纖。低水峰單模光纖適合于密集波分復(fù)用，目前在我國已有少量的使用。

4.室內(nèi)光纜

室內(nèi)光纜往往需要同時(shí)用于話音、數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)的傳輸。并且還可能用于遙測與傳感器。國際電工委員會(huì)(IEC)在光纜分類中所指的室內(nèi)光纜，筆者認(rèn)為至少應(yīng)包括局內(nèi)光纜和綜合布線用光纜兩大部分。局用光纜布放在中心局或其他電信機(jī)房內(nèi)，布放緊密有序和位置相對(duì)固定。結(jié)合布線光纜布放在用戶端的室內(nèi)，主要由用戶使用，因此對(duì)其易損性應(yīng)比局用光纜有更嚴(yán)格的考慮。

5.電力線路中的通信光纜

光纖是介電質(zhì)，光纜也可作成全介質(zhì)，完全無金屬。這樣的全介質(zhì)光纜將是電力系統(tǒng)最理想的通信線路。用于電力線桿路敷設(shè)的全介質(zhì)光纜有兩種結(jié)構(gòu):即全介質(zhì)自承式(ADSS)結(jié)構(gòu)和用于架空地線上的纏繞式結(jié)構(gòu)。ADSS光纜因其可以單獨(dú)布放，適應(yīng)范圍廣，在當(dāng)前我國電力輸電系統(tǒng)改造中得到了廣泛的應(yīng)用。ADSS光纜在國內(nèi)的近期需求量較大，是目前的一種熱門產(chǎn)品。

二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

對(duì)光纖通信而言，超高速度、超大容量和超長距離傳輸一直是人們追求的目標(biāo)，而全光網(wǎng)絡(luò)也是人們不懈追求的夢(mèng)想。

1.超大容量、超長距離傳輸技術(shù)波分復(fù)用技術(shù)極大地提高了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，在未來跨海光傳輸系統(tǒng)中有廣闊的應(yīng)用前景。近年來波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展迅猛，目前1.6Tbit/的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大量商用，同時(shí)全光傳輸距離也在大幅擴(kuò)展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù)，與WDM通過增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)來提高其傳輸容量不同，OTDM技術(shù)是通過提高單信道速率來提高傳輸容量，其實(shí)現(xiàn)的單信道最高速率達(dá)640Gbit/s。

僅靠OTDM和WDM來提高光通信系統(tǒng)的容量畢竟有限，可以把多個(gè)OTDM信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用，從而大幅提高傳輸容量。偏振復(fù)用(PDM)技術(shù)可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零(RZ)編碼信號(hào)在超高速通信系統(tǒng)中占空較小，降低了對(duì)色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對(duì)光纖的非線性和偏振模色散(PMD)的適應(yīng)能力較強(qiáng)，因此現(xiàn)在的超大容量WDM/OTDM通信系統(tǒng)基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)基本上都包括在OTDM和WDM通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)中。

2.光孤子通信。光孤子是一種特殊的ps數(shù)量級(jí)的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區(qū)，群速度色散和非線性效應(yīng)相互平衡，因而經(jīng)過光纖長距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實(shí)現(xiàn)長距離無畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達(dá)萬里之遙。

光孤子技術(shù)未來的前景是:在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信，時(shí)域和頻域的超短脈沖控制技術(shù)以及超短脈沖的產(chǎn)生和應(yīng)用技術(shù)使現(xiàn)行速率10-20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時(shí)、整形、再生技術(shù)和減少ASE，光學(xué)濾波使傳輸距離提高到100000km以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。當(dāng)然實(shí)際的光孤子通信仍然存在許多技術(shù)難題，但目前已取得的突破性進(jìn)展使人們相信，光孤子通信在超長距離、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系統(tǒng)中，有著光明的發(fā)展前景。

3.全光網(wǎng)絡(luò)。未來的高速通信網(wǎng)將是全光網(wǎng)。全光網(wǎng)是光纖通信技術(shù)發(fā)展的最高階段，也是理想階段。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化，但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍采用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康倪M(jìn)一步提高，因此真正的全光網(wǎng)已成為一個(gè)非常重要的課題。

全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間也是全光化，信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換，交換機(jī)對(duì)用戶信息的處理不再按比特進(jìn)行，而是根據(jù)其波長來決定路由。

目前，全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段，但它已顯示出了良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢上看，形成一個(gè)真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層，建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò)，消除電光瓶頸已成為未來光通信發(fā)展的必然趨勢，更是未來信息網(wǎng)絡(luò)的核心，也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級(jí)別，更是理想級(jí)別。

三、結(jié)語

光通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺(tái)，在未來信息社會(huì)中將起到重要作用，雖然經(jīng)歷了全球光通信的“冬天”，但今后光通信市場仍然將呈現(xiàn)上升趨勢。從現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢來看，光纖通信也將成為未來通信發(fā)展的主流。人們期望的真正的全光網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代也會(huì)在不遠(yuǎn)的將來到來。

參考文獻(xiàn):

[1]辛化梅，李忠.論光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2003，(04).

第2篇：光通信研究論文范文

信息通信技術(shù)的發(fā)展和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速普及，使得包括筆記本電腦、智能手機(jī)和平板電腦等終端使用呈現(xiàn)爆炸式的增長。根據(jù)工信部電信研究院的《移動(dòng)終端白皮書2012》，2011年全國移動(dòng)智能終端出貨量超過1.1億部，超過了2011年之前中國移動(dòng)智能終端出貨量的總和。而目前包括智能手機(jī)和平板電腦等在內(nèi)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端的全球年出貨量已經(jīng)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的PC出貨量[1]。根據(jù)全球權(quán)威的技術(shù)研究和咨詢公司Gartner最新預(yù)測，2014年全球IT終端設(shè)備（個(gè)人電腦、平板電腦和智能手機(jī)）出貨量預(yù)計(jì)將超過25億臺(tái)，與2013年相比，增長7.6%[2]。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，人們無時(shí)不刻地需要保持網(wǎng)絡(luò)連接，這與乘坐飛機(jī)旅行中不能使用各種移動(dòng)終端之間產(chǎn)生了極大的矛盾，對(duì)此國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都給予了高度的關(guān)注，文獻(xiàn)[3]提出了一種面向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的主動(dòng)重傳擴(kuò)頻時(shí)隙ALOHA多址接入控制方法。目前已有多家航空公司嘗試在飛機(jī)上安裝機(jī)載衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)，并開始試點(diǎn)基于機(jī)載衛(wèi)星通信系統(tǒng)向乘客提供無線接入的測試和試運(yùn)營的工作，國內(nèi)民航公司也已經(jīng)開始計(jì)劃利用衛(wèi)星通信技術(shù)，為客艙提供寬帶通信服務(wù)，解決飛行中的信息孤島問題[4]。傳統(tǒng)上而言，在飛機(jī)飛行的全程中都不允許使用各類電子設(shè)備、特別是包括帶有無線和射頻等功能模塊的手機(jī)、平板電腦和筆記本電腦等。飛機(jī)起降期間是飛行中事故最易發(fā)的時(shí)間段，此時(shí)如果手機(jī)或電腦嘗試登錄或連接地面無線網(wǎng)絡(luò)，會(huì)發(fā)射較強(qiáng)的無線信號(hào)，可能超出了航空環(huán)境的輻射信號(hào)安全允許范圍，繼而對(duì)飛機(jī)上的通信、導(dǎo)航和飛行控制等電子設(shè)備造成影響和干擾。即使在機(jī)艙內(nèi)建立一個(gè)小型無線網(wǎng)絡(luò)，降低地面無線網(wǎng)絡(luò)的影響，但現(xiàn)行的法律法規(guī)仍然嚴(yán)格限定在飛機(jī)起飛和降落時(shí)不允許使用各類電子設(shè)備，只有在平飛階段旅客才可使用機(jī)載無線網(wǎng)絡(luò)，盡可能地減小對(duì)飛行安全的影響。另一方面，已經(jīng)提出的機(jī)載無線網(wǎng)絡(luò)解決方案僅支持筆記本電腦和平板電腦等配置了無線局域網(wǎng)（WLAN）的終端設(shè)備，依然不能使用手機(jī)等傳統(tǒng)的移動(dòng)通信終端。對(duì)于經(jīng)常搭乘飛機(jī)出行的商務(wù)乘客而言，他們對(duì)于機(jī)票價(jià)格的敏感性比較低，但是對(duì)于航班途中能夠提供的服務(wù)敏感性比較高。特別對(duì)于搭載國際和長途航班的商務(wù)乘客而言，在數(shù)小時(shí)乃至十幾個(gè)小時(shí)航程的航班上無法與外界溝通，可能造成非常大的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。如果能夠在飛行中提供通信和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，即使增加一定的成本，但與長時(shí)間失去外界聯(lián)系造成的損失相比仍是可以接受的。顯然，對(duì)于商務(wù)乘客而言會(huì)傾向于優(yōu)先選擇可以提供地空互聯(lián)的航班。而對(duì)于航空公司而言，提供額外的通信和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)也會(huì)給其帶來附加的收入或通過降低航班票價(jià)的折扣比例獲得收入增加，而飛機(jī)制造商和維護(hù)廠商也能從設(shè)備采購、安裝和維護(hù)等環(huán)節(jié)中獲得收益。不難看出，提供機(jī)載通信和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)對(duì)于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈都具有顯著的正面影響，在飛機(jī)上安裝地空互聯(lián)和機(jī)載無線接入系統(tǒng)將是未來航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要趨勢，結(jié)合拓?fù)淇刂萍夹g(shù)和功率控制技術(shù)，采用定向天線代替全向天線的通訊機(jī)制有效地緩解了無線骨干網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)干擾問題。[5]目前已經(jīng)提出的機(jī)載無線網(wǎng)絡(luò)的主要實(shí)現(xiàn)方式是首先由飛機(jī)通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)接后與地面主站實(shí)現(xiàn)通信，飛機(jī)機(jī)艙內(nèi)建立無線局域網(wǎng)（WLAN），并使機(jī)上乘客通過WLAN接入機(jī)艙局域網(wǎng)。這種方案的主要缺點(diǎn)是WLAN使用的多為2.4GHz~5GHz的電磁波段，頻譜資源非常有限，對(duì)于乘客密集的飛機(jī)機(jī)艙應(yīng)用場景而言，較多用戶同時(shí)使用網(wǎng)絡(luò)的帶寬很難保證；同時(shí)該頻段還有包括藍(lán)牙等其他短距無線網(wǎng)絡(luò)的干擾?？紤]到飛機(jī)上空間非常有限，大量各類通信、控制和傳感等電子裝置及其線纜密集地集中在較小的布線空間內(nèi)，而增加WLAN接入點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)布線無疑會(huì)遇到許多困難，更重要的是WLAN的無線信號(hào)也可能對(duì)一些電磁干擾敏感的電子設(shè)備造成影響，機(jī)艙的電子環(huán)境發(fā)生變化使得飛機(jī)制造商和航空公司不得不投入巨資重新考慮機(jī)上的電磁兼容問題?？梢姽馔ㄐ牛╒LC）技術(shù)是利用發(fā)光二極管（LED）等發(fā)出的肉眼覺察不到的高速明暗閃爍信號(hào)來傳輸信息的，即將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)調(diào)制在LED發(fā)出的光并進(jìn)行傳輸，利用光電轉(zhuǎn)換器件接收光載波信號(hào)并解調(diào)以獲取信息?？梢姽馔ㄐ畔到y(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍就是燈光所能達(dá)到的范圍，不需要電線或其他的連接。與WLAN技術(shù)相比，可見光通信系統(tǒng)利用照明設(shè)備代替WLAN中的基站或熱點(diǎn)，采用MIMO-OFDM技術(shù)其傳輸容量可達(dá)數(shù)Gbit/s。[6]可見光通信同時(shí)實(shí)現(xiàn)了照明和通信，將其引入機(jī)載無線通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)可以直接利用原有的機(jī)艙中的閱讀燈，無需增加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)布線和熱點(diǎn)等設(shè)施，從而實(shí)現(xiàn)低成本的機(jī)艙內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)，不僅對(duì)飛行安全而且實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保。本文針對(duì)基于VLC的機(jī)艙無線網(wǎng)絡(luò)的信道和布局進(jìn)行了研究，論文第二節(jié)給出了VLC系統(tǒng)原理及關(guān)鍵技術(shù)，第三節(jié)是機(jī)艙內(nèi)VLC系統(tǒng)的布局模型研究和性能分析。

2VLC系統(tǒng)原理和關(guān)鍵技術(shù)

人們使用的照明光源已經(jīng)歷經(jīng)了白熾燈、節(jié)能燈和LED三代，其中白光LED因其能耗低、壽命長、尺寸小、亮度高等特點(diǎn)迅速占領(lǐng)了市場，得到人們的廣泛認(rèn)可，成為理想的照明光源。正是因?yàn)長ED照明燈將在未來普及，人們想到在LED燈泡照明的同時(shí)，將信息加載到燈光上，而通信所使用的較高調(diào)制頻率人眼無法察覺，從而在照明的同時(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。可見光作為信息傳輸介質(zhì)與傳統(tǒng)的射頻及無線通信方式相比，有著諸多優(yōu)勢，其中最主要的就是可見光通信不需要復(fù)雜的電磁波頻譜分配，可以作為現(xiàn)有射頻無線通信的補(bǔ)充，極大地?cái)U(kuò)展通信所使用的電磁波頻譜范圍。傳統(tǒng)的射頻和無線通信技術(shù)最大的一個(gè)缺點(diǎn)是需要對(duì)所使用的電磁波頻譜進(jìn)行仔細(xì)劃分和規(guī)劃，特別是使用較多的射頻和微波頻段，可以使用頻譜資源非常有限。同時(shí)，射頻和無線通信的空中接口是開放的，存在難以完全解決的安全問題。而可見光通信使用的頻率約在400~800THz（波長約為375~780nm），其信道的使用是完全免費(fèi)的，不需要購買或授權(quán)使用許可。在信息安全方面，可見光通信也有其獨(dú)特的優(yōu)勢，可見光傳輸是視距（LOS）模式，只要信道被遮擋信號(hào)就會(huì)中斷，減小了信息被竊取的機(jī)會(huì)。同時(shí)，可見光通信還具有高度的安全性，不會(huì)涉及如射頻和無線信號(hào)可能存在的對(duì)人體健康產(chǎn)生的影響或傷害。基于LED的可見光通信最早由日本的中川研究室于20世紀(jì)初提出，國內(nèi)在2006前后開始跟蹤相關(guān)的研究進(jìn)展，并對(duì)可見光通信的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了初步研究[7]-[9]；文獻(xiàn)[10]提出了一種基于光碼分多址（OCDMA）的可見光通信的無線局域網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案；文獻(xiàn)[11]和[12]提出了一種基于USB接口的室內(nèi)可見光無線接入電路；文獻(xiàn)[13]和[14]分別就如何削弱VLC系統(tǒng)中多徑串?dāng)_和背景光噪聲的影響，以及室內(nèi)光照度的分布等進(jìn)行了研究?？梢姽馔ㄐ抛鳛橐环N新型的無線通信方式，在一些特殊情形下有著突出的優(yōu)勢，例如一些對(duì)于電磁干涉敏感的環(huán)境如醫(yī)院和航空器等，一個(gè)典型的可見光通信系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示。如圖可知，一個(gè)典型的VLC系統(tǒng)主要包括光源與驅(qū)動(dòng)、光檢測與放大、調(diào)制與解調(diào)、信號(hào)處理等部分組成?？梢姽馔ㄐ畔到y(tǒng)利用LED光源發(fā)出的光信號(hào)傳遞信息，現(xiàn)階段的白光LED相比于白熾燈具有極好的響應(yīng)性能（白熾燈響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)，LED響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí)），且LED電光轉(zhuǎn)化效率高（接近100%），非常適合高頻電信號(hào)的調(diào)制。使用RGB-LED可以滿足比傳統(tǒng)白光LED更加多元的需求，當(dāng)需要用到某一波段的燈光時(shí)，RGB的混色可以隨心所欲[15]?？梢姽馔ㄐ畔到y(tǒng)中最基本的調(diào)制方式是幅移鍵控（ASK），隨著對(duì)系統(tǒng)容量需求的不斷提升，也開始逐步引入包括正交頻分復(fù)用（OFDM）等先進(jìn)的調(diào)制方案。調(diào)制后的光載波信號(hào)直接在大氣中傳輸，因此需要考慮信道中可能的外部影響。對(duì)于室外和室內(nèi)使用的VLC系統(tǒng)而言，干擾源及其影響不盡相同。例如對(duì)于室外VLC應(yīng)用場景，主要的干擾源是太陽光等自然光的強(qiáng)背景輻射噪聲，而在室內(nèi)環(huán)境中，則是各種照明光源帶來的干擾。對(duì)于特定的應(yīng)用場景而言，兩種干擾可能會(huì)同時(shí)存在。例如對(duì)于基于VLC技術(shù)的機(jī)艙通信系統(tǒng)而言，機(jī)艙照明燈和窗戶照進(jìn)來的陽光會(huì)對(duì)VLC信號(hào)同時(shí)產(chǎn)生影響。另一方面，對(duì)于無線信道的傳輸通常需要考到多徑效應(yīng)等影響，但是對(duì)于機(jī)艙閱讀燈等特定應(yīng)用場景而言，由于其照射范圍比較集中，受鄰座閱讀燈干擾很小，可以只考慮直射光信號(hào)。經(jīng)過信道傳輸后，VLC系統(tǒng)接收端通過光檢測器（如光電二極管PD）來檢測光信號(hào)，把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后經(jīng)過解調(diào)還原處原始信息。對(duì)于VLC系統(tǒng)而言，一般需要在為了保證接收到足夠的光信號(hào)，VLC系統(tǒng)一般在PD前配置了透鏡用以對(duì)接收到的光功率進(jìn)行聚焦。特別是對(duì)于室內(nèi)VLC應(yīng)用環(huán)境，由于PD有效檢測面積很小，接收到的光信號(hào)較弱，考慮到相鄰光源可能的干擾，用透鏡，把光信號(hào)會(huì)聚到PD上，可以有效增加PD接收到的光信號(hào)強(qiáng)度，并且減小相鄰信號(hào)的干擾。PD將光信號(hào)轉(zhuǎn)成電信號(hào)后，需要經(jīng)過信號(hào)放大、濾波整形、定時(shí)再生后、解調(diào)后可恢復(fù)出原始信號(hào)。

3基于VLC的機(jī)載無線通信系統(tǒng)

3.1系統(tǒng)模型和基本參數(shù)由于基于VLC的機(jī)載通信系統(tǒng)應(yīng)用的基本前提是不對(duì)已有的飛機(jī)機(jī)艙格局進(jìn)行改變，因此我們通過對(duì)典型民用客機(jī)的機(jī)艙環(huán)境進(jìn)行調(diào)研和資料查閱，初步構(gòu)建了基于乘客獨(dú)立閱讀燈的通信+照明合一的VLC系統(tǒng)模型。以民用航空中使用最普及的波音系列客機(jī)座椅作為參照進(jìn)行系統(tǒng)建模，一般情況下認(rèn)為前排座椅背面放下的小桌板為乘客理想的工作平面，而小桌板的尺寸為400×2402mm。因此，只要滿足在這個(gè)平面區(qū)域內(nèi)照明和通信即可。圖2和表1分別給出了機(jī)艙座椅模型和主要參數(shù)。如果不考慮外部遮擋，當(dāng)光源位于工作平面的正上方時(shí)，該模型為最佳模型，此時(shí)光源到小桌板的垂直距離為850mm。但是基于VLC的機(jī)載通信系統(tǒng)中一個(gè)重要的問題是必須考慮到遮擋效應(yīng)，即當(dāng)前排乘客放倒座椅時(shí)，此時(shí)座椅角度會(huì)增大至傾斜約38°（初始傾斜角度為15°）。此時(shí)若VLC光源仍位于工作平面正上方，則將會(huì)有一部分區(qū)域?yàn)檎彰魍ㄐ抨幱?。因此需要將光源位置水平后移一定距離，保證工作區(qū)域始終處于照明條件下。通過計(jì)算得到完全無遮擋的并且光源距離工作平面中心最近的水平距離為544mm，光源的發(fā)射角約為11.5°，如圖3所示。

3.2性能分析

基于VLC的機(jī)載無線通信系統(tǒng)的基本要求，是所使用的LED光源的光照強(qiáng)度滿足相關(guān)的機(jī)艙照明標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)構(gòu)建的機(jī)艙VLC通信系統(tǒng)模型，根據(jù)HB6491-91《飛機(jī)內(nèi)部照明設(shè)備通用要求》，并參考《飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》的相關(guān)章節(jié)，其有效照度的指標(biāo)要求光照度應(yīng)達(dá)到300～500lx之間[17]。由此可見，點(diǎn)光源在面元ds上所產(chǎn)生的光照度與光源的發(fā)光強(qiáng)度I成正比，與距離的平方成反比，并且與面元相對(duì)于光束的傾角θ有關(guān)，這個(gè)即為點(diǎn)光源光照度的距離平方反比定律。由于白光LED是一種非相干光源，不會(huì)形成光的干涉現(xiàn)象，因此多個(gè)LED構(gòu)成陣列時(shí)遵循疊加原理，即總的光照度1NiiEE???，其中iE為每個(gè)LED的光照度，N代表總LED燈的個(gè)數(shù)。結(jié)合現(xiàn)有機(jī)載照明燈的尺寸和文獻(xiàn)中一般采用的LED陣列，本文使用的模型中為光功率1W，中心發(fā)光強(qiáng)度為55cd的LED芯片。當(dāng)光源距離工作平面中心554mm時(shí)，采取3?3的陣列模式，等效發(fā)光面積大小為60×602mm。當(dāng)光源位于工作平面中心正上方時(shí)，采取3?2的陣列模式，等效發(fā)光面積大小為60×362mm。根據(jù)以上建立的模型，可以計(jì)算得出機(jī)載VLC系統(tǒng)中接收平面（小桌板）處的光照度分布以及最值。當(dāng)光源距離工作平面中心554mm（如圖5a所示）時(shí)，與光源位于工作平面中心正上方（如圖5b所示）相比，工作平面靠近乘客的一端有更大光照度。另一方面，由機(jī)閱讀燈照明范圍一般只覆蓋到每位乘客小桌板范圍，不會(huì)影響到其他乘客，所以這里我們只考慮光線直射情況。從圖中我們可以看出，該光源模式下，靠近光源的小桌板一側(cè)會(huì)出現(xiàn)光照度最大值，小桌板的兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)光照度最小值，這符合飛機(jī)閱讀燈只給單個(gè)乘客提供照明而又不影響其他乘客的要求，也保證了來自相鄰座位的通信干擾相對(duì)較低。圖6給出了中心光源對(duì)相鄰座位的影響，只有中心光源照明時(shí)，相鄰座位接收到的光照度不足300lx，并且可以通過調(diào)整接收機(jī)的接收角，以達(dá)到完全屏蔽來自相鄰座位光源的信號(hào)。同時(shí)小桌板中心區(qū)域照明度滿足國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）提出的工作照明300-500lx的要求。圖7給出了本文提出模型的工作平面處接收光功率計(jì)算結(jié)果，可以看出在工作平面內(nèi)，光線入射角處于光探測器接收范圍內(nèi)。與圖5給出的光照度分布圖對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，光電探測器的接收功率分布大致類似于光照度分布，但相對(duì)于光照度分布值相對(duì)陡峭，這是由于接收角的存在，LED陣列正下方的光線很容易進(jìn)入探測器的接受范圍之內(nèi)，而邊緣的光線因?yàn)榻邮战堑脑蜉^難進(jìn)入探測器接收范圍之內(nèi)。

4結(jié)束語

第3篇：光通信研究論文范文

（一）普通光纖

普通單模光纖是最常用的一種光纖。隨著光通信系統(tǒng)的發(fā)展，光中繼距離和單一波長信道容量增大，G.652.A光纖的性能還有可能進(jìn)一步優(yōu)化，表現(xiàn)在1550rim區(qū)的低衰減系數(shù)沒有得到充分的利用和光纖的最低衰減系數(shù)和零色散點(diǎn)不在同一區(qū)域。符合ITUTG.654規(guī)定的截止波長位移單模光纖和符合G.653規(guī)定的色散位移單模光纖實(shí)現(xiàn)了這樣的改進(jìn)。

（二）核心網(wǎng)光纜

我國已在干線(包括國家干線、省內(nèi)干線和區(qū)內(nèi)干線)上全面采用光纜，其中多模光纖已被淘汰，全部采用單模光纖，包括G.652光纖和G.655光纖。G.653光纖雖然在我國曾經(jīng)采用過，但今后不會(huì)再發(fā)展。G.654光纖因其不能很大幅度地增加光纖系統(tǒng)容量，它在我國的陸地光纜中沒有使用過。干線光纜中采用分立的光纖，不采用光纖帶。干線光纜主要用于室外，在這些光纜中，曾經(jīng)使用過的緊套層絞式和骨架式結(jié)構(gòu)，目前已停止使用。

（三）接入網(wǎng)光纜

接入網(wǎng)中的光纜距離短，分支多，分插頻繁，為了增加網(wǎng)的容量，通常是增加光纖芯數(shù)。特別是在市內(nèi)管道中，由于管道內(nèi)徑有限，在增加光纖芯數(shù)的同時(shí)增加光纜的光纖集裝密度、減小光纜直徑和重量，是很重要的。接入網(wǎng)使用G.652普通單模光纖和G.652.C低水峰單模光纖。低水峰單模光纖適合于密集波分復(fù)用，目前在我國已有少量的使用。

（四）室內(nèi)光纜

室內(nèi)光纜往往需要同時(shí)用于話音、數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)的傳輸。并目還可能用于遙測與傳感器。國際電工委員會(huì)(IEC)在光纜分類中所指的室內(nèi)光纜，筆者認(rèn)為至少應(yīng)包括局內(nèi)光纜和綜合布線用光纜兩大部分。局用光纜布放在中心局或其他電信機(jī)房內(nèi)，布放緊密有序和位置相對(duì)固定。綜合布線光纜布放在用戶端的室內(nèi)，主要由用戶使用，因此對(duì)其易損性應(yīng)比局用光纜有更嚴(yán)格的考慮。

（五）電力線路中的通信光纜

光纖是介電質(zhì)，光纜也可作成全介質(zhì)，完全無金屬。這樣的全介質(zhì)光纜將是電力系統(tǒng)最理想的通信線路。用于電力線桿路敷設(shè)的全介質(zhì)光纜有兩種結(jié)構(gòu)：即全介質(zhì)自承式(ADSS)結(jié)構(gòu)和用于架空地線上的纏繞式結(jié)構(gòu)。ADSS光纜因其可以單獨(dú)布放，適應(yīng)范圍廣，在當(dāng)前我國電力輸電系統(tǒng)改造中得到了廣泛的應(yīng)用。ADSS光纜在國內(nèi)的近期需求量較大，是目前的一種熱門產(chǎn)品。

二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

對(duì)光纖通信而言，超高速度、超大容量和超長距離傳輸一直是人們追求的目標(biāo)，而全光網(wǎng)絡(luò)也是人們不懈追求的夢(mèng)想。

（一）超大容量、超長距離傳輸技術(shù)波分復(fù)用技術(shù)極大地提高了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，在未來跨海光傳輸系統(tǒng)中有廣闊的應(yīng)用前景。近年來波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展迅猛，目前1.6Tbit/的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大量商用，同時(shí)全光傳輸距離也在大幅擴(kuò)展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù)，與WDM通過增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)來提高其傳輸容量不同，OTDM技術(shù)是通過提高單信道速率來提高傳輸容量，其實(shí)現(xiàn)的單信道最高速率達(dá)640Gbit/s。

僅靠OTDM和WDM來提高光通信系統(tǒng)的容量畢竟有限，可以把多個(gè)OTDM信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用，從而大幅提高傳輸容量。偏振復(fù)用（PDM）技術(shù)可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號(hào)在超高速通信系統(tǒng)中占空較小，降低了對(duì)色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對(duì)光纖的非線性和偏振模色散（PMD）的適應(yīng)能力較強(qiáng)，因此現(xiàn)在的超大容量WDM/OTDM通信系統(tǒng)基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)基本上都包括在OTDM和WDM通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)中。

（二）光孤子通信。光孤子是一種特殊的ps數(shù)量級(jí)的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區(qū)，群速度色散和非線性效應(yīng)相互平衡，因而經(jīng)過光纖長距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實(shí)現(xiàn)長距離無畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達(dá)萬里之遙。

光孤子技術(shù)未來的前景是：在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信，時(shí)域和頻域的超短脈沖控制技術(shù)以及超短脈沖的產(chǎn)生和應(yīng)用技術(shù)使現(xiàn)行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時(shí)、整形、再生技術(shù)和減少ASE，光學(xué)濾波使傳輸距離提高到100000km以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。當(dāng)然實(shí)際的光孤子通信仍然存在許多技術(shù)難題，但目前已取得的突破性進(jìn)展使人們相信，光孤子通信在超長距離、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系統(tǒng)中，有著光明的發(fā)展前景。

（三）全光網(wǎng)絡(luò)。未來的高速通信網(wǎng)將是全光網(wǎng)。全光網(wǎng)是光纖通信技術(shù)發(fā)展的最高階段，也是理想階段。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化，但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍采用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康倪M(jìn)一步提高，因此真正的全光網(wǎng)已成為一個(gè)非常重要的課題。

全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間也是全光化，信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換，交換機(jī)對(duì)用戶信息的處理不再按比特進(jìn)行，而是根據(jù)其波長來決定路由。

目前，全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段，但它已顯示出了良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢上看，形成一個(gè)真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層，建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò)，消除電光瓶頸已成為未來光通信發(fā)展的必然趨勢，更是未來信息網(wǎng)絡(luò)的核心，也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級(jí)別，更是理想級(jí)別。

三、結(jié)語

光通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺(tái)，在未來信息社會(huì)中將起到重要作用。雖然經(jīng)歷了全球光通信的“冬天”但今后光通信市場仍然將呈現(xiàn)上升趨勢。從現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢來看，光纖通信也將成為未來通信發(fā)展的主流。人們期望的真正的全光網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代也會(huì)在不遠(yuǎn)的將來到來。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王磊、裴麗，光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀和未來[J].中國科技信息，2006，（4）：59-60.

第4篇：光通信研究論文范文

【關(guān)鍵詞】光纖通信；發(fā)展；前景

1. 光纖通信概念和特點(diǎn)

光纖通信是以光波為信息載體，通過光纖來傳遞的一種通信設(shè)施。光纖通信的特點(diǎn)：（1）光纖通信容量大；傳輸距離長；一根細(xì)細(xì)的光纖可以承載很多個(gè)光信息，而它的傳輸時(shí)以光速傳播，并且損耗非常小。（2）由于光纖較細(xì)，質(zhì)量輕，所以便于鋪設(shè)和運(yùn)輸。（3）光纖通信具有抗電磁干擾能力，傳輸信息不易丟失和失真。（4）信號(hào)串?dāng)_小、保密性能好；（5）光纖通信用材少，而且不污染環(huán)境 。（6）光纜適應(yīng)性強(qiáng)，壽命比較長。

2. 光纖通信技術(shù)的形成

2.1早期的光通信。

光無處不在，這句話毫不夸張。在人類發(fā)展的早期，人類已經(jīng)開始使用光傳遞信息了，這樣的例子有很多。打手勢是一種目視形式的光通信，在黑暗中不能進(jìn)行。另外，3000多年前就有的烽火臺(tái)，直到目前仍然使用的信號(hào)燈、旗語等都可以看作是原始形式的光通信。望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)則又極大地延長了這類目視形式的光通信的距離。這類光通信方式有一個(gè)顯著的缺點(diǎn)，就是它們能夠傳輸?shù)娜萘繕O其有限。近代歷史上，早在1880年，美國的貝爾（Bell）發(fā)明了“光電話”。光電話并未能在人類生活中得到實(shí)際的使用，這主要是因?yàn)楫?dāng)時(shí)沒有合適的光源和傳輸介質(zhì)。然而，我們不得不說，光電話仍是一項(xiàng)偉大的發(fā)明，它的出現(xiàn)證明了用光波作為載波傳輸信息是可行的，因此，把貝爾光電話稱為現(xiàn)代光通信的雛形毫不過分。

2.2現(xiàn)代光纖通信技術(shù)的形成。

隨著社會(huì)的發(fā)展，信息傳輸與交換量與日俱增，傳統(tǒng)的通信方式已不能滿足人們的需要。為了擴(kuò)大通信容量，通信方式從中波、短波發(fā)展到微波、毫米波，這實(shí)際上就是通過提高通通信載波頻率來擴(kuò)大通信容量的。繼續(xù)提高頻率，達(dá)到光波波段，用光波作為載波進(jìn)行通信，通信容量將大大超過傳統(tǒng)通信方式。要發(fā)展光通信，最重要的問題就是要尋找適用于光通信的光源和傳輸介質(zhì)。1970年，光纖和激光器這兩個(gè)科研成果同時(shí)問世，拉開了光纖通信的帷幕，所以我們把1970年稱為光纖通信的“元年”。

2.2.1光源。

1960年，美國的梅曼（T.H.Maiman）發(fā)明了紅寶石激光器，它可以產(chǎn)生單色相干光，使高速信息的光調(diào)制成為可能。和普通光相比，激光具有波譜寬度窄，方向性極好，亮度極高，以及頻率和相位較一致的良好特性。激光是一種高度相干光，它的特性和無線電波相似，是一種理想的光載波。但是，紅寶石激光器發(fā)出的光束不容易耦合進(jìn)光纖中傳輸，其耦合效率是極低的，因此需要研制小型化的激光光源。1979年美國電報(bào)電話（AT&T）公司和日本電報(bào)電話公司研制成功發(fā)射波長為1.55 的連續(xù)振蕩半導(dǎo)體激光器。激光器的發(fā)明和應(yīng)用，使沉睡了80年的光通信進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。

2.2.2傳輸介質(zhì)。

2.2.2.1大氣。

1961～1970年，人們主要研究利用大氣傳輸光信號(hào)。美國麻省理工學(xué)院利用He-Ne激光器和 激光器進(jìn)行了大氣激光通信試驗(yàn)。試驗(yàn)證明用承載信息的光波通過大氣的傳播實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信是可行的，但是大氣傳輸光通信存在很多嚴(yán)重的問題：（1）通信能力和質(zhì)量受氣候影響十分嚴(yán)重。（2） 大氣的密度和溫度很不均勻，造成折射率的變化，加上大氣湍流的影響，光束位置可能會(huì)發(fā)生偏移和抖動(dòng)。（3）大氣傳輸設(shè)備要求設(shè)在高處，收、發(fā)設(shè)備必須直線可見。這種地理?xiàng)l件使得大氣傳輸通信的適用范圍具有很大的局限性。

2.2.2.2光纖。

為了發(fā)展光通信技術(shù)，人們又考慮和嘗試了各種傳輸介質(zhì)，其中包括利用玻璃材料制成光導(dǎo)纖維來傳輸光信號(hào)，但是當(dāng)時(shí)最好的光學(xué)玻璃材料的損耗在1000dB/Km以上，這么高的傳輸損耗根本就無法用于通信。1966年，美籍華人高錕（C.K.Kao）和霍克哈姆（C.A.Hockham）發(fā)表了關(guān)于傳輸介質(zhì)新概念的論文，指出了利用光纖進(jìn)行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g(shù)途徑，奠定了光纖通信的基礎(chǔ)。1970年，光纖研制取得了重大突破。美國康寧（Corning）公司研制成功損耗20dB/Km的石英光纖。與此同時(shí)，為促進(jìn)光纖通信系統(tǒng)的實(shí)用化，人們又及時(shí)地開發(fā)出適用于長波長的光源，即激光器、發(fā)光管和光檢測器。應(yīng)運(yùn)而生的光纖成纜、光無源器件、性能測試及工程應(yīng)用儀表等技術(shù)的日趨成熟，都為光纖光纜作為新的通信傳輸媒質(zhì)奠定了良好的基礎(chǔ)。1981年以后，世界各發(fā)達(dá)國家將光纖通信技術(shù)大規(guī)模地推入商用。歷經(jīng)20余年的突飛猛進(jìn)的發(fā)展，光纖通信速率已由1978年的45Mbit/s（例如美國MCI于1991年開通了Chicago至St.Louis全長275英里的4×10Gbit/s的商用光纖通信系統(tǒng)等）。

3. 光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

3.1波分復(fù)用技術(shù)。波分復(fù)用技術(shù)可以充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的巨大帶寬資源。根據(jù)每一信道光波的頻率（或波長）不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，把光波作為信號(hào)的載波，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器（合波器），將不同規(guī)定波長的信號(hào)光載波合并起來送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端，再由一波分復(fù)用器（分波器）將這些不同波長承載不同信號(hào)的光載波分開。由于不同波長的光載波信號(hào)可以看作互相獨(dú)立（不考慮光纖非線性時(shí)），從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。

3.2光纖接入技術(shù)。光纖接入網(wǎng)是信息高速公路的“最后一公里”。實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)母咚倩?，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，用戶接入部分更是關(guān)鍵，光纖接入網(wǎng)是高速信息流進(jìn)千家萬戶的關(guān)鍵技術(shù)。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達(dá)位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應(yīng)用，統(tǒng)稱FTTx。FTTH（光纖到戶）是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纖的寬帶特性，為用戶提供所需要的不受限制的帶寬，充分滿足寬帶接入的需求。目前，國內(nèi)的技術(shù)可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對(duì)大中型企業(yè)用戶來說，是比較理想的接入方式。

4. 光纖通信發(fā)展趨勢及前景

（1）超高速系統(tǒng)：傳統(tǒng)光纖通信的發(fā)展始終按照電的時(shí)分復(fù)用（TDM）方式進(jìn)行，而如今要滿足社會(huì)發(fā)展需要，光纖通信應(yīng)該按照光的時(shí)分復(fù)用方式進(jìn)行。

（2）超大容量WDM系統(tǒng)：如果將多個(gè)發(fā)送波長適當(dāng)錯(cuò)開的光源信號(hào)同時(shí)在一路光纖上傳送，則可大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復(fù)用（WDM）的基本思路。

（3）全光網(wǎng)絡(luò)：WDM波分復(fù)用技術(shù)的實(shí)用化，提供了利用光纖帶寬的有效途徑，使大容量光纖傳輸技術(shù)取得了突破性進(jìn)展。點(diǎn)到點(diǎn)之間的光纖傳輸容量的提高，為高速大容量寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的傳輸提供了有效途徑，而傳輸容量的飛速增長對(duì)現(xiàn)存看交換系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生了壓力。全光網(wǎng)絡(luò)是指信號(hào)只是在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)時(shí)才進(jìn)行電/光和光/電的變換，而在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和交換的過程中始終以光的形式存在。因?yàn)樵谡麄€(gè)傳輸過程中沒有電的處理，所以PDH、SDH、ATM等各種傳送方式均可使用，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。

5. 結(jié)束語

光纖通信的應(yīng)用給人們帶來了一場信息的革命。是整個(gè)社會(huì)進(jìn)入了一個(gè)信息高速發(fā)展的時(shí)代。而光纖通信帶給我們的不僅僅是高速，還有更為客觀的前景，它將帶給我們無盡的方便。電話網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在不遠(yuǎn)的未來，必將由于光纖通信的高速發(fā)展而完美的結(jié)合起來，那將是光纖通信給人們帶來的第二次震撼。

參考文獻(xiàn)

[1]劉增基，周洋溢，胡遼林，周綺麗編著.光纖通信.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001.8.

[2]Joseph C，Palais著；王江平等譯.光纖通信（第五版）.北京：電子工業(yè)出版社，2006.1.

第5篇：光通信研究論文范文

【關(guān)鍵詞】光纖Bragg光柵光通信PZT

一、引言

光纖通信是人類20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一。自從本世紀(jì)70年代初第一根實(shí)用化光纖問世以來，光纖通信這項(xiàng)高技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，并對(duì)人類社會(huì)生活產(chǎn)生了巨大的影響。人類社會(huì)正邁步進(jìn)入信息時(shí)代，光纖無可質(zhì)疑地成為信息交換中最重要的傳輸媒介。1978年，加拿大通信研究中心的K. O. Hill等人首次利用窄帶488 nm的激光制作了光纖Bragg光柵（Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG）。光纖特性如張力、溫度、偏振發(fā)生變化，將會(huì)使光柵有效折射率或柵距改變，從而影響B(tài)ragg波長，這是光纖光柵應(yīng)用于傳感器的基礎(chǔ)。

二、光纖Bragg光柵的制作

目前，光纖光柵的制作技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。但是全息干涉制作光纖光柵方法的提出，預(yù)示著光纖光柵具有實(shí)用化的商業(yè)前途，激起了研究者們的極大興趣，加、美、日、澳等國相繼投入了相當(dāng)?shù)难芯苛α俊＠^全息干涉法制作光纖光柵后，光纖光柵制作技術(shù)朝方便靈活、穩(wěn)定可靠、光柵參數(shù)可控等方向發(fā)展，新的制作技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如相位Mask技術(shù)、單脈沖技術(shù)、點(diǎn)-點(diǎn)光柵寫入技術(shù)。其中相位Mask技術(shù)普遍被人們看好，且目前的工藝較為成熟。相位掩模板是經(jīng)刻蝕的玻璃光柵，對(duì)紫外光透明，并且相位掩模板經(jīng)特殊處理，使得零級(jí)衍射光被抑制，大部分衍射光集中在+ 1級(jí)和- 1級(jí)。紫外光照射時(shí)，掩模板的±1級(jí)衍射光互相干涉，沿光纖方向就形成了周期性的光強(qiáng)調(diào)制，從而形成光纖光柵。

相位Mask技術(shù)不僅能高效、可靠地制作光纖光柵，還能用于制作有特定頻譜響應(yīng)特性要求的光柵。比如，普通均勻光柵的反射頻譜在主峰兩側(cè)會(huì)有次極大（即旁瓣）的存在，在用于波分復(fù)用時(shí)，上述效應(yīng)會(huì)降低通道隔離度，引起串?dāng)_。但是，通過被稱為變跡的過程，使沿光纖長度方向的折射率調(diào)制呈鐘形曲線分布，可以有效地抑制旁瓣。因此本實(shí)驗(yàn)采用Mask技術(shù)制作光纖Bragg光柵。相位Mask技術(shù)還可用于制作所謂的啁啾光柵，啁啾是指沿光纖長度方向改變光柵周期以期展寬反射譜或改善時(shí)域、譜域特性。光纖光柵用于色散補(bǔ)償時(shí)，啁啾顯得特別重要。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

光纖Bragg光柵通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。寬帶光源出射的激光通過光隔離器進(jìn)入3dB耦合器，在經(jīng)過FBG時(shí)由于其高反射特性，而被反射回3dB耦合器，通過光電探測器接收反射信號(hào)光，光電探測器將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，供計(jì)算機(jī)提供參考光的作用。FBG與壓電陶瓷（PZT）緊密粘貼在一起，計(jì)算機(jī)通過鋸齒波掃描電壓驅(qū)動(dòng)PZT而影響FBG的折射率。而FBG收到外部應(yīng)力過程中會(huì)產(chǎn)生反射中心波長的漂移，因此光電探測器接收到新的反射信號(hào)，再經(jīng)由計(jì)算機(jī)對(duì)PZT重新驅(qū)動(dòng)。

通信系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)PZT時(shí)FBG和未驅(qū)動(dòng)PZT時(shí)的反射譜并不一樣。計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)PZT導(dǎo)致的形變會(huì)引起FBG中心反射波長的變化，其中心波長在1553.2nm。在PZT加載驅(qū)動(dòng)電壓后，其中心波長漂移到1553.6nm，其漂移范圍在400nm。因此，根據(jù)通信系統(tǒng)所需要的有效波長而給出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓，可以很好的解決通信系統(tǒng)中噪聲對(duì)信號(hào)的干擾。光纖Bragg光柵制作方式簡單，材料來源廣泛，其成本很低。在大規(guī)模光通信系統(tǒng)中，可以使用光纖Bragg光柵陣列來實(shí)現(xiàn)多個(gè)通信波長的調(diào)制。其波長漂移范圍較大，完全可以實(shí)現(xiàn)未來的長距離、大容量、寬信道的通信系統(tǒng)。

四、結(jié)論

本文對(duì)光纖Bragg光柵的制備技術(shù)進(jìn)行了闡述，并采用Mask技術(shù)制作光纖Bragg光柵。利用光纖Bragg光柵的窄帶濾波和高反射特性，設(shè)計(jì)了以光纖Bragg光柵為基礎(chǔ)的光纖通信系統(tǒng)，并分析了該系統(tǒng)的工作原理以及未來的發(fā)展趨勢。本論文的提出，可以為未來光纖通信技術(shù)提供實(shí)驗(yàn)支持。

參考文獻(xiàn)

第6篇：光通信研究論文范文

【關(guān)鍵詞】通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展與趨勢

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的研究及其標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)早已成為眾所關(guān)注和大力研究的焦點(diǎn)。目前一些新興技術(shù)和新興網(wǎng)絡(luò)的紛紛涌現(xiàn)，使通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)成為大家研究與開發(fā)的熱點(diǎn)內(nèi)容；與此同時(shí)，這些新技術(shù)、新網(wǎng)絡(luò)滿足了通信技術(shù)的極大需求，并為通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展注入了新動(dòng)力。

當(dāng)我們分析面對(duì)之前樣式繁多的通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展時(shí)，不得不讓我們留心關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容是通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演變過程以及在此基礎(chǔ)上的未來發(fā)展方向、基本技術(shù)特征等內(nèi)容。早期的通信技術(shù)是使用模擬技術(shù)的通信系統(tǒng)，因?yàn)橛蟹涓C小區(qū)結(jié)構(gòu)、終端移動(dòng)管理、漫游及切換等技術(shù)的提出，所以使通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在移動(dòng)中通信以及在通信中移動(dòng)；隨后發(fā)展的通信系統(tǒng)成為使用數(shù)字技術(shù)的系統(tǒng)，它是利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和專用芯片，使信息處理盡量軟件化，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化以及允許大量用戶接入的形式；之后通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)是充分發(fā)揮自適應(yīng)技術(shù)的作用實(shí)現(xiàn)寬帶高速的通信系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了調(diào)制自適應(yīng)、編碼自適應(yīng)、信道自適應(yīng)、接入自適應(yīng)、業(yè)務(wù)自適應(yīng)等，還實(shí)現(xiàn)了傳輸鏈路和通信系統(tǒng)的高效率。在上述通信技術(shù)和系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)將會(huì)飛速發(fā)展，其內(nèi)容也將會(huì)不斷擴(kuò)充，一些未被充分利用的資源：頻率、時(shí)間、編碼、功率、空間等將會(huì)被更有效的利用，使之發(fā)展成為更高寬帶和更高速率的通信系統(tǒng)。對(duì)空間資源的有效利用是4G通信網(wǎng)絡(luò)開發(fā)利用的新天地，對(duì)空間地理分布下的分布技術(shù)和系統(tǒng)的充分利用，或?qū)⒖赡艹蔀槲磥頍o線移動(dòng)通信的首要技術(shù)特征。

一、通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展迅速，3G技術(shù)日益成熟

作為通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)發(fā)展主要產(chǎn)物之一的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，目前已成為發(fā)展最為迅速的通信技術(shù)之一。我們所說的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)主要是指使用者通信不會(huì)受到時(shí)間、地域等其他方面的影響，能夠應(yīng)用不同的方式進(jìn)行通信。全球移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展過程分為三個(gè)階段，首先是第一代為模擬技術(shù)，到第二代成為CDMA技術(shù)和GSM技術(shù)，直到現(xiàn)在大力推廣的的3G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，目前3G用戶已經(jīng)超過3.6億。這一發(fā)展過程不僅只是代表了電信領(lǐng)域中的技術(shù)進(jìn)步，也同時(shí)體現(xiàn)了通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的卓越發(fā)展。

1.2光通信穩(wěn)步發(fā)展

隨著數(shù)據(jù)傳輸量不斷加大以及對(duì)處理數(shù)據(jù)的層次要求不斷提高，原先的線路傳輸在一定范圍內(nèi)已經(jīng)不能滿足用戶需求，因此光通信技術(shù)得到了受到了關(guān)注并得到廣泛的應(yīng)用，從而滿足了用戶對(duì)數(shù)據(jù)處理的高要求。光通信主要包括了光纖、光纜、光節(jié)點(diǎn)、光傳輸系統(tǒng)及光接入技術(shù)等五大領(lǐng)域。

1.3不斷豐富與完善的多媒體技術(shù)

多媒體通信技術(shù)應(yīng)用主要?dú)w功于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸速度在不斷的提高，能夠同時(shí)滿足用戶對(duì)語音、數(shù)據(jù)及視頻三方面的綜合需求。音頻技術(shù)的發(fā)展比較早，很多技術(shù)都已經(jīng)成熟并且已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，其主要包括以下四個(gè)方面：音頻數(shù)字化、語音處理、語音合成及語音識(shí)別。其中音頻數(shù)字化技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟，數(shù)字音響就是因?yàn)椴捎昧舜思夹g(shù)而達(dá)到了理想的音響效果，多媒體聲卡也是采用此技術(shù)而設(shè)計(jì)的。音頻處理技術(shù)主要集中在音頻壓縮上，目前最新的MPEG語音壓縮算法可將聲音壓縮六倍。語音合成是指將正文合成為語言播放，漢語合成這幾年來也有突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在音頻技術(shù)中難度最大最吸引人的技術(shù)當(dāng)屬語音識(shí)別，雖然目前只是處于實(shí)驗(yàn)研究階段，但是廣闊的應(yīng)用前景使之一直成為研究關(guān)注的熱點(diǎn)之一。視頻技術(shù)包括視頻數(shù)字化和視頻編碼技術(shù)兩個(gè)方面。視頻數(shù)字化后的色彩、清晰度及穩(wěn)定性有了明顯的改善，是下一代產(chǎn)品的發(fā)展方向。視頻編碼技術(shù)是將數(shù)字化的視頻信號(hào)經(jīng)過編碼成為電視信號(hào)，目前從低檔的游戲機(jī)到電視臺(tái)廣播級(jí)的編碼技術(shù)都已成熟。圖像壓縮技術(shù)是計(jì)算機(jī)處理圖像和視頻以及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹匾A(chǔ)，目前ISO制訂了兩個(gè)壓縮標(biāo)準(zhǔn)即JPEG和MPEG；MJPEG按照25幀/秒速度使用JPEG算法壓縮視頻信號(hào)，完成動(dòng)態(tài)視頻的壓縮。MPEG算法是適用于動(dòng)態(tài)視頻的壓縮算法，通常保持較高的圖像質(zhì)量而壓縮比高達(dá)100倍。

1.4網(wǎng)絡(luò)與信息安全不斷受到挑戰(zhàn)

通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展的同時(shí)也給網(wǎng)絡(luò)安全性帶來了新問題，互聯(lián)網(wǎng)的開放性和互聯(lián)性使網(wǎng)絡(luò)安全性和信息安全性受到威脅。目前，信息網(wǎng)絡(luò)常用的基礎(chǔ)性安全技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：身份認(rèn)證技術(shù)、加解密技術(shù)、邊界防護(hù)技術(shù)、訪問控制技術(shù)、主機(jī)加固技術(shù)、安全審計(jì)技術(shù)、檢測監(jiān)控技術(shù)等。信息網(wǎng)絡(luò)安全經(jīng)歷了三個(gè)階段，首先是以邊界保護(hù)、主機(jī)防毒為特點(diǎn)的縱深防御階段，主要是采用堵漏洞、作高墻、防外攻等防范方法；第二階段是以設(shè)備聯(lián)動(dòng)、功能融合為特點(diǎn)的安全免疫階段，采用積極防御，綜合防范的理念；第三階段是以資產(chǎn)保護(hù)、業(yè)務(wù)增值為特點(diǎn)的可信增值階段，通過建立統(tǒng)一的平臺(tái)，完善的網(wǎng)絡(luò)接入認(rèn)證機(jī)制，保證設(shè)備、用戶、應(yīng)用等各個(gè)層面的可信，從而提供一個(gè)可信的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

二、通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢

2.1移動(dòng)通信技術(shù)持續(xù)快速發(fā)展

移動(dòng)通信技術(shù)在今后的發(fā)展趨勢還是以增強(qiáng)型3G技術(shù)為主，以增強(qiáng)型WCDMA技術(shù)HSDPA、TD-SCDMA及CDMA20001xEV-DO三種形式作為主流。將繼續(xù)提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，提高聲音傳輸?shù)馁|(zhì)量，更加完善對(duì)音樂、圖像、視頻等各方面數(shù)據(jù)的處理，使得通信更加人性化。

2.2網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合力度加大

就目前而言，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行通信的應(yīng)用方式得到了廣泛的使用，因此提高通信技術(shù)完善網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用效率，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)融合是今后的發(fā)展趨勢。隨著IMS標(biāo)準(zhǔn)的日益完善與成熟，網(wǎng)絡(luò)融合將會(huì)在固定與移動(dòng)領(lǐng)域中首先展開，并在業(yè)務(wù)層面、控制層面、接入層面和傳送層面等全面實(shí)行，使廣播電視網(wǎng)、電信網(wǎng)以及計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)之間相互兼容與滲透，發(fā)揮其各自的優(yōu)勢。

2.3光通信仍將穩(wěn)步前行

對(duì)于ASON網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，以其標(biāo)準(zhǔn)化程度的發(fā)展之快，最終將會(huì)實(shí)現(xiàn)不同廠商設(shè)備的互聯(lián)、互通和互操作，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也會(huì)從環(huán)狀網(wǎng)向網(wǎng)狀網(wǎng)發(fā)展，所以網(wǎng)狀網(wǎng)物理平臺(tái)的建設(shè)及系統(tǒng)資源的完善和優(yōu)化將成為重點(diǎn)，隨著ASON技術(shù)的逐步成熟，未來幾年將進(jìn)入實(shí)用化階段。

三、結(jié)論

綜上所述，我國通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用將會(huì)不斷發(fā)展與完善，應(yīng)用領(lǐng)域也將會(huì)進(jìn)一步拓展，使得通信技術(shù)越來越普遍、越來越來廣泛，更好的服務(wù)于人們的工作和生活。

參考文獻(xiàn)

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[3]蘇宏德，黃靜波.網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析.計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2011（16）：89-91

第7篇：光通信研究論文范文

近年來，國內(nèi)許多重點(diǎn)高校和普通高校都相繼開設(shè)光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，并逐步形成具有自身特點(diǎn)的人才培養(yǎng)模式和培養(yǎng)方案[5].重點(diǎn)高校具有深厚的學(xué)科基礎(chǔ)和優(yōu)質(zhì)資源，有的還有光學(xué)碩士和博士點(diǎn)；普通高校特別是新開設(shè)此專業(yè)，開始階段從師資力量、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，以及學(xué)生的整體水平等都與重點(diǎn)高校相比存在差距.當(dāng)前有企業(yè)反映高校畢業(yè)生存在理論脫離實(shí)際、缺乏實(shí)踐的傾向，社會(huì)急需的是能勝任研究、開發(fā)、設(shè)計(jì)策劃等工作高素質(zhì)、應(yīng)用型的復(fù)合型人才.那么，如何完善具有自身特點(diǎn)的人才培養(yǎng)模式和培養(yǎng)方案，如何培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)不同層次需要的人才，如何提高畢業(yè)生的競爭力等，就成為必須認(rèn)真思考的問題.蚌埠學(xué)院的光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)已正式招生，該專業(yè)的人才培養(yǎng)方案、教學(xué)體系設(shè)置、師資隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方面都需要認(rèn)真思考與實(shí)踐，不斷完善和創(chuàng)新[2-5].

1.1人才培養(yǎng)模式的改革探討

社會(huì)的發(fā)展對(duì)高校人才的發(fā)展提出新的挑戰(zhàn)，要培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展需要的高素質(zhì)、應(yīng)用型的復(fù)合人才，就必須改革人才的培養(yǎng)模式.結(jié)合蚌埠學(xué)院的特點(diǎn)，構(gòu)建適合社會(huì)發(fā)展、學(xué)生發(fā)展的人才培養(yǎng)模式，成為專業(yè)建設(shè)中的首要問題.隨著科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，各種學(xué)科之間的相互滲透已成為學(xué)科發(fā)展的主要趨勢.面向21世紀(jì)，我校提出了加強(qiáng)基礎(chǔ)，拓寬知識(shí)面，注重培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，增強(qiáng)適應(yīng)性和競爭性的總體要求，推進(jìn)學(xué)科建設(shè).實(shí)現(xiàn)專業(yè)與基礎(chǔ)的結(jié)合，理論與實(shí)際的結(jié)合，相鄰、相關(guān)學(xué)科的交叉、滲透和融合.其目的就是培養(yǎng)具有堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)和創(chuàng)新能力的復(fù)合型人才.致力于光電子學(xué)在信息領(lǐng)域的科學(xué)研究與技術(shù)應(yīng)用，結(jié)合本校特點(diǎn)，本專業(yè)辦學(xué)指導(dǎo)思想是：實(shí)基礎(chǔ)、適口徑、重應(yīng)用、強(qiáng)素質(zhì)、理工結(jié)合.培養(yǎng)學(xué)生具有堅(jiān)定的社會(huì)主義政治方向、較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)、良好的職業(yè)道德和身心素質(zhì)，并系統(tǒng)掌握光信息科學(xué)與技術(shù)的基本理論和基本知識(shí)，受到電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)、光信息專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等方面的基本訓(xùn)練，具備從事光電子、光信息、光電技術(shù)及其相關(guān)學(xué)科工作的基本能力.本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是：培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的德智體美全面發(fā)展的，具備光信息科學(xué)與技術(shù)的基本理論、基本知識(shí)、基本技能和專業(yè)知識(shí)，能在光電子學(xué)、光通信、光學(xué)信息處理、光電檢測、光電信息顯示與存儲(chǔ)，以及相關(guān)的電子信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等技術(shù)領(lǐng)域，從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)、生產(chǎn)制造與管理、科學(xué)研究、教學(xué)工作的應(yīng)用型高級(jí)專門人才.按照社會(huì)需求，結(jié)合學(xué)生興趣和學(xué)院辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)規(guī)格等，我們需要努力不斷探討和改革人才培養(yǎng)模式，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才.

1.2合理構(gòu)建課程體系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

由于光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在國家目錄上編列的時(shí)間不長以及社會(huì)日新月異的需求，目前課程體系中還存在一些問題，例如課程大綱、教材內(nèi)容不統(tǒng)一和怎樣符合不同學(xué)校的辦學(xué)特色，不同課程內(nèi)容相互重復(fù)，課程設(shè)置時(shí)課程先后順序、學(xué)時(shí)分配的矛盾等.合理構(gòu)建課程體系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，對(duì)人才培養(yǎng)具有決定性的作用，因此要以知識(shí)全面性和學(xué)習(xí)者為中心，結(jié)合學(xué)校辦學(xué)特色來設(shè)計(jì)課程和培養(yǎng)環(huán)節(jié)，要合理安排通識(shí)課程、專業(yè)課程以及其它諸如實(shí)驗(yàn)課程等的比例，安排應(yīng)突出學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化組合，強(qiáng)化學(xué)生應(yīng)用和工程意識(shí)，另外要更多渠道優(yōu)化，為學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供較大的時(shí)間和空間，諸如校選課制、網(wǎng)絡(luò)課堂等.光信息科學(xué)與技術(shù)更新和發(fā)展飛速，在課程建設(shè)方面，我們要以構(gòu)建“適應(yīng)需求為導(dǎo)向的課程體系”為龍頭，帶動(dòng)教學(xué)內(nèi)容的更新，合理動(dòng)態(tài)更新教學(xué)內(nèi)容，淘汰過時(shí)的，促進(jìn)課程質(zhì)量的提高；其次根據(jù)課程設(shè)置對(duì)光學(xué)和光電子技術(shù)系列課程進(jìn)行修訂、整合，使課程體系少重復(fù)、層次清晰、拓寬知識(shí)面；再次為了反映當(dāng)代科技的重大成就和前沿，我們除了完善光通信原理、光電子技術(shù)、激光原理與技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)課，還考慮研究生課程打通，考慮實(shí)際應(yīng)用，增設(shè)了光信息科學(xué)與技術(shù)方面的選修課，如激光光譜技術(shù)、非線性光學(xué)、信號(hào)與系統(tǒng)、光信息存儲(chǔ)與現(xiàn)實(shí)、MATLAB光學(xué)模擬技術(shù)、太陽能基礎(chǔ)、傳感器與檢測技術(shù)等，以適應(yīng)國內(nèi)外迅速發(fā)展的光電子技術(shù)的要求，培養(yǎng)“理實(shí)交融”的復(fù)合型的光信息科學(xué)與技術(shù)人才.另外，由于光信息科學(xué)與技術(shù)屬于應(yīng)用面廣,實(shí)戰(zhàn)性強(qiáng)的專業(yè)，建立光學(xué)與光電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程新體系也尤為重要.圍繞本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和市場對(duì)人才需求的特點(diǎn)，結(jié)合本院學(xué)科特點(diǎn)，經(jīng)過反復(fù)調(diào)研、醞釀和會(huì)議討論，我們?cè)O(shè)置光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的主要課程為高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理光學(xué)、應(yīng)用光學(xué)、電磁場與電磁波、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、原子物理、量子力學(xué)、數(shù)學(xué)物理方法、光電子學(xué)、信息光學(xué)、光通信原理、光電子技術(shù)、光電檢測技術(shù)及應(yīng)用等.學(xué)位課程中的專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課，從以上主要課程中選取.

1.3實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)科學(xué)和技術(shù)關(guān)系密切

理論知識(shí)與實(shí)踐能力并重，所以圍繞專業(yè)方向和培養(yǎng)目標(biāo)，以深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)以及實(shí)踐鍛煉、注重實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐能力、鼓勵(lì)創(chuàng)新能力作為指導(dǎo)思想，加強(qiáng)校內(nèi)外教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)的實(shí)效性，注重建立高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教師隊(duì)伍和教學(xué)考核辦法，努力構(gòu)建創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)體系[1,6,7].圍繞本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和市場對(duì)人才需求的特點(diǎn)，根據(jù)本專業(yè)特點(diǎn)以及我校專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)指導(dǎo)思想和發(fā)展目標(biāo)，全面考慮主要實(shí)驗(yàn)課程包括大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、光學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)、光電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、光通信與光信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)、激光原理與技術(shù)實(shí)驗(yàn)和光電檢測技術(shù)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)室.實(shí)驗(yàn)室要建出特色、建出水平、形成優(yōu)勢，發(fā)揮示范作用.基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)室要提高建設(shè)水平和教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)重視專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，重視用高新技術(shù)提高實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平，強(qiáng)度基礎(chǔ)性和完整性建設(shè)的同時(shí)，增加有利于學(xué)生動(dòng)手能力培養(yǎng)的設(shè)計(jì)性、探究性、創(chuàng)新性類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目.我們利用已有光學(xué)實(shí)驗(yàn)室、數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室、電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，強(qiáng)化建設(shè)信號(hào)與系統(tǒng)、EDA、電子工藝設(shè)計(jì)、近代光學(xué)實(shí)驗(yàn)、信息光學(xué)實(shí)驗(yàn)、激光實(shí)驗(yàn)室、光通信實(shí)驗(yàn)室、電子線路實(shí)驗(yàn)、光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)等專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，需要努力爭取校領(lǐng)導(dǎo)及各職能部門的支持，確保經(jīng)費(fèi)到位，計(jì)劃1年內(nèi)基本建成，可以滿足新專業(yè)教學(xué)和研究工作的需要.本專業(yè)主要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括軍事訓(xùn)練、社會(huì)實(shí)踐、金工實(shí)習(xí)、電工電子實(shí)習(xí)、光信息專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、光電子學(xué)課程設(shè)計(jì)、光通信原理課程設(shè)計(jì)、光電檢測課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等.我們需要進(jìn)一步努力在原有校內(nèi)、外實(shí)習(xí)基地的基礎(chǔ)上，通過更多知名光電信息企業(yè)和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室爭取建立實(shí)踐能力強(qiáng)、技術(shù)前沿以及管理一流的實(shí)習(xí)基地，主動(dòng)與相關(guān)企業(yè)聯(lián)系調(diào)研，理論聯(lián)系實(shí)際，實(shí)現(xiàn)學(xué)校培養(yǎng)與市場需求的有機(jī)結(jié)合.此外，爭取實(shí)施校園網(wǎng)進(jìn)教室和實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃，增加圖書館館藏文獻(xiàn)資料數(shù)量，豐富教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生興趣和創(chuàng)新動(dòng)力.

1.4務(wù)必?fù)碛凶约旱暮诵馁Y源

開辦新專業(yè)僅有良好的課程設(shè)置和合理的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是不夠的，還需要優(yōu)良的師資隊(duì)伍建設(shè).進(jìn)一步加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)，教師隊(duì)伍的數(shù)量、結(jié)構(gòu)、素質(zhì)、水平達(dá)到較高先進(jìn)水平.計(jì)劃到2014年，在學(xué)歷結(jié)構(gòu)上，教師中具有博士學(xué)位的比例達(dá)到30%左右；35歲以下專任教師中具有碩士學(xué)位的占90%以上.在職稱結(jié)構(gòu)上，教授占教師總數(shù)20%以上，副教授占教師總數(shù)40%以上.全力推進(jìn)科學(xué)研究工作，以科研促教學(xué)，走產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的路子.充分發(fā)揮學(xué)科帶頭人的作用，多出一些高質(zhì)量的研究成果.深入到蚌埠市及周邊地區(qū)的企業(yè)，了解他們?cè)谏a(chǎn)中碰到的技術(shù)難題，尋找一些我們可以解決的問題作為研究課題，進(jìn)行合作研究，為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù).同時(shí)建立與本地區(qū)科研院所的聯(lián)系，加強(qiáng)合作，共同申報(bào)科研課題.建立科研激勵(lì)機(jī)制，培養(yǎng)合理的科研梯隊(duì).廣泛開展學(xué)術(shù)研討、學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，形成濃厚的學(xué)術(shù)氛圍，加大科技開發(fā)和成果轉(zhuǎn)化力度.目前存在一個(gè)問題是該專業(yè)課教師數(shù)量不夠，迫切需要加入新生力量充實(shí)教師隊(duì)伍，加強(qiáng)教學(xué)和科研實(shí)力，還要注重在職教師的教學(xué)和學(xué)術(shù)進(jìn)修.光信息科學(xué)與技術(shù)的建設(shè)必須擁有大量的人才資源，包括高素質(zhì)的師資隊(duì)伍、各種教輔人員、高效精干的行政管理人員.必須擁有較好的辦學(xué)“硬件設(shè)施”和“軟件平臺(tái)”，包括教學(xué)和科研設(shè)施和服務(wù)、與外界交流的各種平臺(tái)和渠道，以及各項(xiàng)政策法規(guī)、規(guī)章制度等.

2結(jié)語

第8篇：光通信研究論文范文

【關(guān)鍵詞】SDH光通信；設(shè)備選型；保護(hù)方式；時(shí)鐘同步

1.同步數(shù)字體系原理

1.1　SDH光通信技術(shù)特點(diǎn)

同步數(shù)字體系（SDH—Synchronous　digital　hierarchy）是為在物理傳輸網(wǎng)上傳送適配的凈負(fù)荷而標(biāo)準(zhǔn)化的一系列數(shù)字傳送結(jié)構(gòu)，其基礎(chǔ)設(shè)備是同步傳送模塊（STM），它采用復(fù)用映射原理將各種不同等級(jí)的低速信號(hào)復(fù)用映射進(jìn)STM模塊并以同步于網(wǎng)路的速率進(jìn)行傳輸。

同步傳送模塊（STM）是用來支持在SDH中進(jìn)行段層連接的信息結(jié)構(gòu)，它是一個(gè)帶有線路終端功能的準(zhǔn)同步數(shù)字復(fù)用器，它將63個(gè)2Mbit/s信號(hào)（或3個(gè)34Mbit/s　信號(hào)或1個(gè)140Mbit/s信號(hào)）復(fù)用或適配為155.52Mbit/s（STM-1等級(jí)）。它由塊狀幀結(jié)構(gòu)中的信息凈負(fù)荷和段開銷（SOH）信息字段組成，并在選定的媒體上以同步于網(wǎng)路的速率進(jìn)行串行傳輸。SDH基本的同步傳送模塊速率為155.52Mbit/s（STM-1等級(jí)）。更大容量的STM是以等于該基本速率N倍的速率構(gòu)成（現(xiàn)已規(guī)定了N=4，N=16和N=64的STM容量）。

光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)主要的特點(diǎn)是：

（1）采用了同步復(fù)用方式和靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，避免了PDH系統(tǒng)從高速信號(hào)中分插低速信號(hào)需多次解復(fù)用的過程，使得上下業(yè)務(wù)非常方便，有利于容納各種新的寬帶業(yè)務(wù)的引入。

（2）網(wǎng)絡(luò)具有標(biāo)準(zhǔn)的光接口，開放型的標(biāo)準(zhǔn)光接口可滿足多廠家產(chǎn)品環(huán)境，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的橫向兼容性，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)成本，有利于網(wǎng)絡(luò)的后期管理。

（3）SDH幀結(jié)構(gòu)中安排有豐富的開銷比特用于網(wǎng)絡(luò)的管理，故網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、管理、維護(hù)能力強(qiáng)大，有利于新特性、新功能的開發(fā)。

由于采用了指針調(diào)整技術(shù)，SDH具有了定時(shí)透明性，網(wǎng)絡(luò)能在準(zhǔn)同步環(huán)境下工作、其凈負(fù)荷可以在不同的同步點(diǎn)之間進(jìn)行傳送而不影響業(yè)務(wù)質(zhì)量，并有能力經(jīng)受定時(shí)基準(zhǔn)的丟失，網(wǎng)絡(luò)性能比PDH光通信系統(tǒng)有了很大改善。

1.2　SDH傳送網(wǎng)復(fù)用映射原理

SDH網(wǎng)絡(luò)采用復(fù)用映射原理將各種不同等級(jí)的低速信號(hào)組合進(jìn)STM模塊并在網(wǎng)路中進(jìn)行傳輸。

各種不同等級(jí)的低速信號(hào)裝入SDH幀結(jié)構(gòu)凈負(fù)荷區(qū)，一般需經(jīng)過映射、定位校準(zhǔn)和復(fù)用三個(gè)階段。

為使各種支路信號(hào)與相應(yīng)的虛容器（VC）容量同步，使VC成為可以獨(dú)立地進(jìn)行傳送、復(fù)用和交叉連接的實(shí)體，在映射階段，在SDH網(wǎng)絡(luò)邊界處應(yīng)將支路信號(hào)適配至虛容器（VC）。

在復(fù)用階段，多個(gè)低階通道層信號(hào)適配進(jìn)入到高階通道，或多個(gè)高階通道層的信號(hào)適配進(jìn)入到復(fù)用段。

為防止復(fù)用映射過程中的抖動(dòng)造成系統(tǒng)誤碼率增加，系統(tǒng)采用了指針技術(shù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)處于同步工作狀態(tài)時(shí)，指針進(jìn)行同步信號(hào)間的相位校準(zhǔn)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)失去同步時(shí)，指針進(jìn)行頻率和相位校準(zhǔn)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)處于異步工作時(shí)，指針用作頻率跟蹤校準(zhǔn)。SDH幀結(jié)構(gòu)中的指針是一種指示器，其值定義虛容器相對(duì)于支持它的傳送實(shí)體的幀基準(zhǔn)的幀偏移。

2.SDH傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

2.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇

網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)的形狀，即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備和傳輸線路的幾何排列。它對(duì)網(wǎng)絡(luò)的效能、可靠性及經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。

在SDH網(wǎng)絡(luò)中，通常采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈狀，星形、樹形、環(huán)形。

根據(jù)以上對(duì)SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)四種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的比較并結(jié)合本市具體實(shí)際情況，此設(shè)計(jì)決定選用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2.2設(shè)備選型

在對(duì)國內(nèi)本地網(wǎng)光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、使用情況進(jìn)行多方研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合本市通信信息量的具體情況，本設(shè)計(jì)決定先上STM-4等級(jí)，傳輸設(shè)備選定為ZXSM-622。

2.2.1　ZXSM-622的組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

ZXSM-622是STM-4的復(fù)用設(shè)備，系統(tǒng)主要包含光線路板OL、交叉板CS、支路板TR、勤務(wù)板OW、時(shí)鐘板SC、主控板NCP、和電源板PWR。其中光線路板、交叉板、時(shí)鐘板、電源板可實(shí)現(xiàn)單板熱備份功能。另外系統(tǒng)中包含有兩組支路板（A組、B組），因此與其他各功能單板配合時(shí)，可組成雙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)的容量在原有的基礎(chǔ)上增加了一倍。這兩套系統(tǒng)也可相互保護(hù)（1+1，1：1）或相互交叉，并能增強(qiáng)組網(wǎng)的靈活性。輔助系統(tǒng)包含的勤務(wù)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)呼、群呼以及三方通話功能；定時(shí)系統(tǒng)完成整個(gè)系統(tǒng)的同步；控制系統(tǒng)完成對(duì)本系統(tǒng)各單板的控制。

2.2.2系統(tǒng)功能概述

（1）ZXSM-622設(shè)備具有靈活的網(wǎng)元配置功能，可通過不同的單板配置和軟件控制而將設(shè)備配置成終端復(fù)用器（TM）、分插復(fù)用器（ADM）、再生中繼器（REG）。

（2）TM設(shè)備在其線路側(cè)終結(jié)SDH622Mbit/s線路信號(hào)，在起終端側(cè)分出或進(jìn)入SDH支路或PDH支路光、電信號(hào)。

（3）ADM設(shè)備在每個(gè)方向均可上下支路信號(hào)，不上下的部分無損傷穿過。ADM的收端終結(jié)SOH，發(fā)端重新起始SOH。

（4）REG設(shè)備對(duì)信號(hào)進(jìn)行再生和放大，從中提取時(shí)鐘，收端終結(jié)RSOH，發(fā)端重新起始RSOH。

3.SDH網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)方案設(shè)計(jì)

3.1　SDH網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的基本原理

隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)信息的依賴性越來越強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)傳送的信息容量也急劇增長，通信網(wǎng)一旦出現(xiàn)故障將會(huì)帶來不可估量的損失。因此，如今在網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中要求網(wǎng)絡(luò)具有較高的生存能力，從而產(chǎn)生了自愈網(wǎng)的概念。所謂自愈網(wǎng)就是在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)意外故障時(shí)無需人為干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)就能在極短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)業(yè)務(wù)。使用戶感覺不到網(wǎng)絡(luò)已出了故障。環(huán)行網(wǎng)就是SDH網(wǎng)絡(luò)中最常用的自愈網(wǎng)之一。稱之為自愈環(huán)。

根據(jù)自愈環(huán)的結(jié)構(gòu)自愈環(huán)可以分為通道倒換環(huán)和復(fù)用段倒換環(huán)現(xiàn)兩大類。對(duì)于通道倒換環(huán)，業(yè)務(wù)量的保護(hù)是以通道為基礎(chǔ)的，倒換與否由離開環(huán)的某一個(gè)別通道信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)劣而定。而對(duì)于復(fù)用段倒換環(huán)，業(yè)務(wù)量的保護(hù)是以復(fù)用段為基礎(chǔ)的，倒換與否由每一對(duì)節(jié)點(diǎn)之間的復(fù)用段信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)劣來決定，當(dāng)復(fù)用段有故障時(shí)，故障范圍內(nèi)整個(gè)線路倒換到保護(hù)回路。

通道倒換環(huán)和復(fù)用段倒換環(huán)的一個(gè)重要區(qū)別是：通道倒換環(huán)使用專用保護(hù)，即正常情況下保護(hù)段也在傳業(yè)務(wù)信號(hào)，保護(hù)時(shí)隙為整個(gè)環(huán)專用；而復(fù)用段倒換環(huán)使用共享保護(hù)，正常情況下保護(hù)段是空閑的，保護(hù)時(shí)隙由每對(duì)節(jié)點(diǎn)共享。

3.2某市SDH傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)設(shè)計(jì)方案

經(jīng)以上四種自愈環(huán)特性比較，本設(shè)計(jì)決定采用二纖單向通道倒換環(huán)。

二纖單向通道倒換環(huán)原理：環(huán)中兩根光纖，一根用于傳送業(yè)務(wù)信號(hào)（主用信號(hào)），稱為S纖，另一根用于傳送備用保護(hù)信號(hào)，稱為P纖。環(huán)中任一節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)都同時(shí)送到S纖和P纖上，在S纖上沿一方向（如順時(shí)針方向）傳送到目的節(jié)點(diǎn)，在P纖上沿另一方向（如逆時(shí)針方向）傳送到目的節(jié)點(diǎn)。正常時(shí)，目的節(jié)點(diǎn)將S纖傳送過來的主信號(hào)接收下來，由于對(duì)同一節(jié)點(diǎn)來說，正常時(shí)發(fā)送出的信號(hào)和接收回的信號(hào)均是在S纖上沿同一方向傳送的，故稱為單向環(huán)；當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)收不到S纖送來的主信號(hào)或其信號(hào)已劣化時(shí)，此節(jié)點(diǎn)接收端將倒換開關(guān)倒換到P纖上，將P纖送來的備用信號(hào)取出，以保證信號(hào)不丟失。這種保護(hù)恢復(fù)方式可稱之為“并發(fā)優(yōu)收”，倒換不需要APS協(xié)議。　[科]

【參考文獻(xiàn)】

第9篇：光通信研究論文范文

中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所“寬帶微波信號(hào)產(chǎn)生與傳輸?shù)墓庾蛹夹g(shù)”項(xiàng)目摘得2016年中國光學(xué)工程學(xué)會(huì)科技創(chuàng)新獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)的桂冠。消息一出，人們?cè)陉P(guān)注和熱議這項(xiàng)創(chuàng)新成果的同時(shí)，對(duì)于其背后的科研團(tuán)隊(duì)，也是好奇心泛濫。

據(jù)了解，完成這項(xiàng)科研成果的牽頭單位，是中科院半導(dǎo)體研究所微波光電子團(tuán)隊(duì)，由祝寧華研究員組建于1998年，是集成光電子學(xué)國家聯(lián)合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和中國科學(xué)院固態(tài)光信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的重要組成部分，目前有核心成員16人，在讀博士和碩士研究生30余人，主要致力于光電子技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的研究。

可以說，這是一支碩果累累的研究團(tuán)隊(duì)――至今為止，他們研制的高速激光器、高速探測器、窄線寬激光器等系列產(chǎn)品在中國電科集團(tuán)、航天集團(tuán)等50余家大型知名企業(yè)成功應(yīng)用，好評(píng)連連；他們?cè)诟咚倌M直調(diào)激光器的研究上已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平；他們出版了3部專著，發(fā)表了200余篇高質(zhì)量學(xué)術(shù)論文，僅獲得的國家授權(quán)發(fā)明專利就有近百項(xiàng)。

也可以說，這是一支低調(diào)的科研隊(duì)伍――在有點(diǎn)事兒就要“上熱搜”、“上頭條”的今天，他們瞄準(zhǔn)國家重大任務(wù)需求，專注探索前沿基礎(chǔ)科學(xué)和高新技術(shù)。就連這次獲獎(jiǎng)，除了象征性地發(fā)了通稿之外，媒體上就再?zèng)]見關(guān)于他們的過多描述。

這種“猶抱琵琶半遮面”的神秘感，更是增加了人們的好奇和猜測，他們?yōu)槭裁慈绱说驼{(diào)？他們究竟在研究什么？

瞄準(zhǔn)行業(yè)缺口

事實(shí)上，微波光電子團(tuán)隊(duì)的研究對(duì)象―微波光電子技術(shù)、高速光電子技術(shù)―并不像人們想象的那樣神秘，嚴(yán)格來說都屬于光電子技術(shù)的交叉方向，目前在很多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。而這種交叉融合的方式，也是近年來光電子技術(shù)的發(fā)展趨勢。

光電子技術(shù)，確切地應(yīng)該稱為信息光電子技術(shù)，是光子技術(shù)和電子技術(shù)結(jié)合而成的高新技術(shù)，涉及光顯示、光儲(chǔ)存、激光等領(lǐng)域，是未來信息產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)，也是我國的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，在國防工業(yè)、能源、汽車、信息技術(shù)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著戰(zhàn)略性的作用。

1998年，受中科院“百人計(jì)劃”感召，祝寧華舉家從德國回到中國，并在中科院半導(dǎo)體所組建微波光電子研究團(tuán)隊(duì)。此后近20年，這支隊(duì)伍在祝寧華的帶領(lǐng)下，逐漸成為我國光電子技術(shù)領(lǐng)域的代表性研究團(tuán)隊(duì)之一，并在高速半導(dǎo)體激光器等光電子器件及應(yīng)用研究領(lǐng)域不斷取得創(chuàng)新突破，有效提高了我國光電子器件及應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展水平。

最為稱道的成績之一，是他們提出了高速光電子器件動(dòng)態(tài)特性精確測試方法。祝寧華表示，芯片高頻特性的精確測試，一直是困擾業(yè)界的老大難問題之一?！耙?yàn)楣怆娮有酒某叽绶浅Ｐ?，長度僅有200～300微米，波導(dǎo)寬度僅有2～6微米，這使得芯片與測試夾具尺度之間相差了數(shù)百倍，并且芯片與測試儀器本身還存在嚴(yán)重的阻抗失配（激光器3～8歐，探測器和調(diào)制器數(shù)百歐），所以在原來的技術(shù)水平下，要想實(shí)現(xiàn)精確測試難度非常大。”

微波光電子團(tuán)隊(duì)在祝寧華帶領(lǐng)下，針對(duì)這一難題開展研究攻關(guān)，有效解決了微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)中的相位不確定性、校準(zhǔn)方程相關(guān)性、頻率限制等關(guān)鍵問題。這一突破讓扣除測試儀器和夾具的影響變?yōu)榭赡埽瑸楂@得較為準(zhǔn)確的高頻特性參數(shù)奠定了基礎(chǔ)。

據(jù)悉，光電子器件高頻響應(yīng)測試主要分為兩類―采用微波網(wǎng)絡(luò)分析儀測量器件在某一驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度和不同頻率下的響應(yīng)特性，以及采用誤碼分析儀測量器件在不同驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度和某一速率時(shí)的響應(yīng)特性。

據(jù)祝寧華介紹，一直以來，業(yè)界都沒有能適用于不同頻率和不同驅(qū)動(dòng)幅度下響應(yīng)特性的測試方法和分析模型。意識(shí)到這一需求缺口，微波光電子團(tuán)隊(duì)在前期所獲突破的基礎(chǔ)上繼續(xù)展開研究，首次提出了激光器動(dòng)態(tài)P-I特性曲線/曲面的概念，并給出了相應(yīng)的測試方法。一系列測試證明，采用該方法商用儀器能夠獲得器件特性的直觀描述，從理論上解決了工作參數(shù)優(yōu)選的問題，為獲得最佳高頻響應(yīng)特性提供了技術(shù)保證。

大膽決策創(chuàng)新

正所謂“蛇無頭而不行，鳥無翅而不飛”，每個(gè)隊(duì)伍都有其靈魂人物，并且作為隊(duì)伍的核心，其實(shí)力也極其重要。對(duì)于微波光電子團(tuán)隊(duì)來說，這個(gè)人無疑是祝寧華，他專注科研、淡泊名利的精神一直感染著團(tuán)隊(duì)里的每一個(gè)人。

在從事高速光電子學(xué)理論、器件及系統(tǒng)研究的30多年里，祝寧華修正了光電子器件的模場理論，建立了器件優(yōu)化設(shè)計(jì)分析模型，提出了一系列測試和封裝設(shè)計(jì)方法，組織了光電子領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的研究和實(shí)施，為我國光電子學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。

多年來，微波光電子團(tuán)隊(duì)之所以能夠頻頻在光電子研究領(lǐng)域取得創(chuàng)新和突破，一定程度上與祝寧華這個(gè)帶頭人多次敢為人先的大膽決策息息相關(guān)，封裝技術(shù)的創(chuàng)新就是一個(gè)很好的例子。

封裝技術(shù)，是一種將集成電路用絕緣的塑料或陶瓷材料打包的技術(shù)，也可以是指半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼，發(fā)揮著安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)導(dǎo)熱性能的作用，同時(shí)也是溝通芯片內(nèi)部與外部的橋梁―芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接。因此，對(duì)于很多集成電路產(chǎn)品而言，封裝技術(shù)是非常關(guān)鍵的一環(huán)。

TO封裝是激光器比較常用的一種成本較低的封裝技術(shù)，一直以來業(yè)界普遍認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)只適合封裝低速率半導(dǎo)體激光器。祝寧華卻不這么認(rèn)為，他向863專家組提出了研制高速TO激光器的大膽建議。

隨后，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)展開攻關(guān)，提出了一種光電子芯片本征動(dòng)態(tài)特性參數(shù)提取方法，可以扣除芯片電極和封裝所引入寄生參數(shù)的影響。同時(shí)，他們還提出了封裝設(shè)計(jì)潛在帶寬分析的概念，據(jù)此發(fā)展了封裝寄生參數(shù)影響的綜合評(píng)估技術(shù)，為芯片及模塊的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了有效手段。

這些創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思路后來被微波光電子團(tuán)隊(duì)成功應(yīng)用于激光器、探測器和調(diào)制器的封裝設(shè)計(jì)中，研制出10Gb/s和40Gb/s數(shù)字通信激光器模塊，并與華為、中興、光迅、海信等公司合作，開發(fā)了一系列高速光收發(fā)模塊，近五年累計(jì)創(chuàng)造了近20億元的新增銷售。

與此同時(shí)，祝寧華長期從事高速激光器的理論和實(shí)驗(yàn)研究，在意識(shí)到這一光電子器件的發(fā)展前景時(shí)，他在我國率先提出了研究高速激光器的建議，并從1998年開始，先后主持研制了2.5GHz、10GHz、18GHz高速激光器相關(guān)項(xiàng)目，使我國在該領(lǐng)域的技術(shù)水平從起步到跟蹤發(fā)展再到國際領(lǐng)先，為我國多個(gè)重大型號(hào)任務(wù)中核心元器件的自主可控做出了貢獻(xiàn)，相關(guān)成果獲2013年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。他將這些研究整理成《光電子器件微波封裝和測試》、《光纖光學(xué)前沿》等專著并出版，為我國光電子器件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了指導(dǎo)和借鑒。

超前布局規(guī)劃

多年來，微波光電子團(tuán)隊(duì)都能夠在激烈競爭中搶占先機(jī)，對(duì)所處行業(yè)未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)判，并提早部署研究計(jì)劃。這已經(jīng)成為他們的制勝法寶。最具代表性的，就是他們對(duì)光電子發(fā)展趨勢的預(yù)判。

眾所周知，全球已經(jīng)步入信息經(jīng)濟(jì)時(shí)代，信息產(chǎn)業(yè)成為了許多國家的支柱產(chǎn)業(yè)。而光電子技術(shù)的發(fā)展在很大程度上決定著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平。祝寧華介紹說，高速光電子器件在光通信系統(tǒng)的各個(gè)層次都有重要應(yīng)用，如高速光傳輸、大容量光交換、寬帶光接入和微波光子技術(shù)等，是實(shí)現(xiàn)高速光信息生產(chǎn)、傳輸、放大、探測、處理等功能的器件，是寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的核心，而激光器則是光通信系統(tǒng)的“心臟”。

祝寧華很早之前就曾指出，隨著光網(wǎng)絡(luò)和光通信技術(shù)向大容量、低功耗和智能化方向發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)更高速、更寬帶光通信傳輸系統(tǒng)，光電子集成將會(huì)成為高速光電子器件的發(fā)展趨勢之一，同時(shí)也是突破速率和能耗兩大制約光通信技術(shù)未來發(fā)展瓶頸的有效途徑，而高速激光器的研制也會(huì)成為行業(yè)焦點(diǎn)。

意識(shí)到這一發(fā)展方向的重要性，2009年左右，祝寧華組織實(shí)施了“信息光電子學(xué)”系列研討會(huì)，以及863計(jì)劃和基金委“十二五”、“十三五”光電子領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃研究，促成了多個(gè)863主題項(xiàng)目和國家基金委重大項(xiàng)目的立項(xiàng)，積極推動(dòng)了高速光電子集成芯片的發(fā)展。

不僅如此，祝寧華還帶領(lǐng)微波光電子團(tuán)隊(duì)針對(duì)高速光電子集成器件在國內(nèi)率先開展深入探索研究，取得了突破性進(jìn)展。他們提出了光電子集成芯片陣列三維封裝技術(shù)，解決了光電子集成芯片封裝過程中面臨的微波阻抗嚴(yán)重失配、模場失配和串?dāng)_等難題。美國光學(xué)學(xué)會(huì)刊物OPN以《中國光子集成》為題對(duì)微波光電子團(tuán)隊(duì)的相關(guān)研究進(jìn)展做了大篇幅封面報(bào)道，進(jìn)一步提升了我國在這一前沿領(lǐng)域的國際影響。

成績證明實(shí)力

在過去的近20年，祝寧華帶領(lǐng)的這支隊(duì)伍在高速光電子器件領(lǐng)域的研究中，為我國實(shí)現(xiàn)了一個(gè)又一個(gè)創(chuàng)新突破，但他們卻很少對(duì)外提及。對(duì)他們來說，科研需要沉浸其中，而他們有限的時(shí)間只夠用來投入研究，再無暇顧及其他。所以這些年，這支隊(duì)伍證明自己實(shí)力的方式“簡單”、“粗暴”―不斷創(chuàng)新、不斷突破，不斷刷新成果記錄：

他們?cè)诠馔ㄐ藕凸饩W(wǎng)絡(luò)的核心器件高速光波導(dǎo)調(diào)制器的研制方面，采用保角變換法和點(diǎn)匹配法，很好地解決了以有限元為代表的常用數(shù)值計(jì)算法難以精確描述光調(diào)制器電極邊緣效應(yīng)的難題，確保了光波和微波傳輸特性測試分析的精確度，為器件設(shè)計(jì)和制備提供了有效保證。

他們首次將變分理論用于光波導(dǎo)傳輸特性分析，有效解決了采用數(shù)值分析法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)面臨的異常困難，建立了光波導(dǎo)基膜和高階模場分布的解析表達(dá)式，并在此基礎(chǔ)上獲得了導(dǎo)模數(shù)目和模式傳播常數(shù)等參數(shù)，在不同結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)分析中成功應(yīng)用，相關(guān)成果榮獲中國科學(xué)院自然科學(xué)三等獎(jiǎng)。業(yè)內(nèi)評(píng)價(jià)稱：“該方法表達(dá)式簡單、參數(shù)確定方便、精確度高，為完善光波導(dǎo)理論體系作出了重要貢獻(xiàn)。”

他們創(chuàng)新性地提出基于頻率分束法的光外差技術(shù)，將光譜結(jié)構(gòu)分析從光域轉(zhuǎn)到電域，解決了傳統(tǒng)Michelson干涉儀光譜分析法存在的光束發(fā)散、透鏡振動(dòng)等限制問題，將光譜分辨率由105提高到了1017。借助這一方法，他們研究了光波列（構(gòu)成光譜的基本單元）的線寬和長度，以及時(shí)間和頻率分布規(guī)律，建立了半導(dǎo)體激光器超精細(xì)光譜結(jié)構(gòu)模型。同時(shí)，基于該理論，他們還提出了非對(duì)稱耦合腔的單片集成激光器機(jī)構(gòu)，能夠?qū)⒕€寬壓榨到35KHz以下，比常規(guī)DFB激光器小了2個(gè)量級(jí)。航天五院測試后確認(rèn)其滿足航天定標(biāo)要求，意味著我國在該類核心器件的研發(fā)上實(shí)現(xiàn)了自主可控。

他們還大膽提出頻率相干性概念，完善了波長不同的兩束光相干性描述，明確雙光束拍頻產(chǎn)生微波信號(hào)的頻譜線寬取決于光束相干性，與光束本身光譜線寬無關(guān)，以及兩個(gè)單片集成激光器的輸出光也具有頻率相干性，并首次實(shí)現(xiàn)了基于微波光子技術(shù)的單片集成窄線寬微波源芯片，具有體積小、調(diào)諧范圍大、不需要微諧振器等特點(diǎn)。

這種可調(diào)諧激光器在5微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)了DC～40GHz的快速掃頻，與傳統(tǒng)電子學(xué)微波源技術(shù)相比，大大拓寬了頻帶快讀，掃頻速率提高了3個(gè)量級(jí)。這一突出成果一經(jīng)發(fā)表，便立刻獲得了UrekAlert和總參某部的高度關(guān)注，認(rèn)為該方法為實(shí)現(xiàn)高效電子對(duì)抗裝置及系統(tǒng)提供了可能。

…………

在科研上，這支隊(duì)伍的表現(xiàn)其實(shí)很高調(diào)―提出大膽建議的是他們，提前判斷發(fā)展趨勢的是他們，打破國外禁運(yùn)限制的也是他們，這些華麗的成果是他們非凡實(shí)力的最佳佐證。低調(diào)，只是為了屏蔽一切干擾和雜念，心無旁騖地沉浸在科研的世界中。

對(duì)于光電子技術(shù)的未來，祝寧華表示，光電子技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)對(duì)國家的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響，大到軍工、航天、國防等領(lǐng)域，小到家用電器的信號(hào)傳遞、燈光照明等。全球光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)的市場規(guī)模已超1萬億美元，我國的光電子技術(shù)產(chǎn)品市場也始終保持著兩位數(shù)的高速增長，市場可觀、潛力巨大。