時間：2022-05-04 06:16:00
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇光傳輸通信技術論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
[論文摘要]光纖是通信網絡的優良傳輸介質，光纖通信是以很高頻率(1014Hz數量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質的通信，光纖通信的問世使高速率、大容量的通信成為可能，目前它已成為最主要的信息傳輸技術。介紹我國光纖通信技術的現狀，總結光纖通信技術的幾種關鍵技術，并對光纖通信技術的發展趨勢進行論述。
一、光纖通信的概況
1966年，美籍華人高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)，預見了低損耗的光纖能夠用于通信，敲開了光纖通信的大門，引起了人們的重視。1970年，美國康寧公司首次研制成功損耗為20dB／km的光纖，光纖通信時代由此開始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質的通信。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優點，備受業內人士青睞，發展非常迅速。光纖通信系統的傳輸容量從1980年到2000年增加了近一萬倍，傳輸速度在過去的10年中大約提高了100倍。
光纖通信的發展依賴于光纖通信技術的進步。目前，光纖通信技術已有了長足的發展，新技術也不斷涌現，進而大幅度提高了通信能力，并不斷擴大了光纖通信的應用范圍。
二、光纖通信技術發展的現狀
(一)波分復用技術。波分復用技術可以充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源。根據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信道，把光波作為信號的載波，在發送端采用波分復用器(合波器)，將不同規定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端，再由一波分復用器(分波器)將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。由于不同波長的光載波信號可以看作互相獨立(不考慮光纖非線性時)，從而在一根光纖中可實現多路光信號的復用傳輸。
(二)光纖接入技術。光纖接入網是信息高速公路的“最后一公里”。實現信息傳輸的高速化，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網絡，用戶接入部分更是關鍵，光纖接入網是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應用，統稱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，國內的技術可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對大中型企業用戶來說，是比較理想的接入方式。
三、光纖通信技術的發展趨勢
近幾年來，隨著技術的進步，電信管理體制的改革以及電信市場的逐步全面開放，光纖通信的發展又一次呈現了蓬勃發展的新局面，以下在對光纖通信領域的主要發展熱點作一簡述與展望。]
(一)向超高速系統的發展。從過去20多年的電信發展史看，網絡容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對主要矛盾。傳統光纖通信的發展始終按照電的時分復用(TDM)方式進行，每當傳輸速率提高4倍，傳輸每比特的成本大約下降30％～40％：因而高比特率系統的經濟效益大致按指數規律增長，這就是為什么光纖通信系統的傳輸速率在過去20多年來一直在持續增加的根本原因。目前商用系統已從45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年時間里增加了2000倍，比同期微電子技術的集成度增加速度還快得多。高速系統的出現不僅增加了業務傳輸容量，而且也為各種各樣的新業務，特別是寬帶業務和多媒體提供了實現的可能。
(二)向超大容量WDM系統的演進。采用電的時分復用系統的擴容潛力已盡，然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1％，99％的資源尚待發掘。如果將多個發送波長適當錯開的光源信號同時在一極光纖上傳送，則可大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復用(WDM)的基本思路。采用波分復用系統的主要好處是：1．可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使容量可以迅速擴大幾倍至上百倍；2．在大容量長途傳輸時可以節約大量光纖和再生器，從而大大降低了傳輸成本：3．與信號速率及電調制方式無關，是引入寬帶新業務的方便手段；4．利用WDM網絡實現網絡交換和恢復可望實現未來透明的、具有高度生存性的光聯網。
(三)實現光聯網。上述實用化的波分復用系統技術盡管具有巨大的傳輸容量，但基本上是以點到點通信為基礎的系統，其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實現類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話，無疑將增加新一層的威力。根據這一基本思路，光的分插復用器(OADM)和光的交叉連接設備(OXC)均已在實驗室研制成功，前者已投入商用。實現光聯網的基本目的是：1．實現超大容量光網絡；2．實現網絡擴展性，允許網絡的節點數和業務量的不斷增長；3．實現網絡可重構性，達到靈活重組網絡的目的；4．實現網絡的透明性，允許互連任何系統和不同制式的信號；5．實現快速網絡恢復，恢復時間可達100ms。鑒于光聯網具有上述潛在的巨大優勢，發達國家投入了大量的人力、物力和財力進行預研。光聯網已經成為繼SDH電聯網以后的又一新的光通信發展。
關鍵詞：光傳輸技術 教學改革 課程建設
中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2015）09-0002-02
進入21世紀后，隨著信息需求的急劇增加，光纖通信技術憑借其巨大的潛在帶寬容量，成為支撐通信業務量增長的最重要的通信技術之一。目前光纖已成為信息寬帶傳輸的主要媒質。光纖通信系統也必將成為國家信息基礎設施的支柱。在我們這樣一所具有通信系統行業背景的高校，光纖通信類課程無論是對自己在未來工作崗位上的實踐或是今后的進一步深造都具有重要的意義。
一、課程建設的目的
光傳輸技術是主要研究以光作為信息載體的信號在光波導（如光纖）中傳輸原理、傳輸特性、光發送機和光接收機的工作原理和基本特征及其在局域網中基本應用的一門課程。它的許多理論廣泛應用于與光通信有關的各個領域，是光通信技術的基礎。
《光傳輸技術》課程是光纖通信類課程群中的重要專業基礎課，通過對《光傳輸技術》課程的學習應使學生對光纖傳輸和光纖通信系統的基本概念、基本技術和基本器件有比較全面、系統的認識，培養學生分析和解決工程技術問題的能力，為進一步學習相關專業課打下基礎。光傳輸技術是每個從事光電信息產業的工程技術人員的必備知識，對光電信息科學與工程專業的學生進一步學習后續課程起著很重要的鋪墊作用。通過本課程的教學和實踐，應使學生分別從了解、理解和掌握三個層次把握光傳輸技術中的有關研究方法、基本理論、概念和應用，并能充分運用所學知識進行一些簡單的光傳輸系統設計。
二、教學內容的改革
《光傳輸技術》課程主要介紹以光作為信息載體的信號在光波導（如光纖）中傳輸原理、傳輸特性、光發送機和光接收機的工作原理和基本特征及其在局域網中基本應用的一門課程。它的許多理論廣泛應用于與光通信有關的各個領域，是光通信技術的基礎。通過本課程的學校讓學生了解光纖通信系統的構成，掌握光信號發射、光信號接收、光信號在光纖中傳輸原理與設計；掌握時分復用、波分復用光纖傳輸系統的原理與設計；了解光纖局域網、相干光通信系統和全光光纖通信網的結構等理論知識，為學生進一步學習專業課程和今后從事與信息通信領域的工作和研究奠定良好的理論和思想方法基礎。
在教材方面，我們選擇了袁國良、李元元編寫的《光纖通信簡明教程》（清華大學出版社）作為教材。這本教材的內容章節安排合理，知識點覆蓋面廣，理論體系較為完整，同時這本教材是在大學的普通物理學的基礎上編寫的，從光纖通信的物理學基礎出發，著重闡明光通信系統的物理概念并對光纖通信系統各部分的基本理論都有較好的介紹，盡量避免過多的理論計算，以掌握光纖通信系統的基本原理和特點為主要目的。因此這本教材的內容對學生來講不難理解，所講授的內容比較容易掌握。
三、教學手段的改革
為適應新時期“培養創新型人才”的需求，結合我校培養應用型人才的特點，以及我院光電信息科學與工程專業特點，充分吸收多種教學模式的優點，認真探索和實踐有效的課堂教學模式。在近幾年的教學中，圍繞課堂教學質量的提高，也為了改變傳統的“教師一言堂”的死板局面，提出了“教師指導下的學生自主式教學模式”。對于少部分不是非常重要的章節，先由教師提出一些帶有線索性的思考題，再由學生帶著問題去自學，然后主動上講臺就某個思考題發表演講，痛快地過把“教師癮”，以充分調動學生的學習熱情，鍛煉學生的能力和膽量，培養學生的上進心和自信心。學生講解不足之處再由教師做糾正和補充。這樣，可以有效地幫助學生快速地抓著問題的本質和核心，理清知識條理和脈絡，找到自學的竅門。
教學過程中引入計算機的多媒體功能。比如為了增強光在光纖傳輸過程中教學中關于光場模式分布的直觀性，采用快速傅立葉變換法求解傍軸近似波動方程，計算模擬光場模式分布，可以直觀地給出三維穩態分布圖，融合計算機的靈活性、新穎性和光學現象的直觀性及趣味性。通過演示實驗，讓同學們觀察到各種光學現象，展現了“百聞不如一見”的效果，使學生進一步加深了對課程內容的理解，激發學生的求知欲和好奇心，刺激同學們的思考。
同時，我們建立了課程學習網站，將《光傳輸技術》課程的教學大綱、授課教案、習題和實驗指導、參考目錄等內容放到課程學習網站上并做到及時更新，建立完善基于網絡資源的遠程學習環境，逐步完善支持服務規范，為學生的個性化學習提供高質量的支持服務。學生可以在任意地點下載教師的教案進行學習，并且就學習中遇到的問題通過討論版提出，尋求老師或者同學們的幫助。
四、考核方式的改革
論文摘要:光纖通信不僅可以應用在通信的主干線路中,還可以應用在電力通信控制系統中,進行工業監測、控制,而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。本文探討了光纖通信技術的主要特征及應用。
1.光纖通信技術
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信方式。在光纖通信系統中,作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多,而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多,所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構造的,它是電氣絕緣體,因而不需要擔心接地回路,光纖之間的串繞非常小;光波在光纖中傳輸,不會因為光信號泄漏而擔心傳輸的信息被人竊聽;光纖的芯很細,由多芯組成光纜的直徑也很小,所以用光纜作為傳輸信道,使傳輸系統所占空間小,解決了地下管道擁擠的問題。
光纖通信在技術功能構成上主要分為:(1)信號的發射;(2)信號的合波;(3)信號的傳輸和放大;(4)信號的分離;(5)信號的接收。
2. 光纖通信技術的特點
(1) 頻帶極寬,通信容量大。光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬,光纖通信系統的于光源的調制特性、調制方式和光纖的色散特性。對于單波長光纖通信系統,由于終端設備的電子瓶頸效應而不能發揮光纖帶寬大的優勢。通常采用各種復雜技術來增加傳輸的容量,特別是現在的密集波分復用技術極大地增加了光纖的傳輸容量。目前,單波長光纖通信系統的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps。
(2) 損耗低,中繼距離長。目前,商品石英光纖損耗可低于0~20dB/km,這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質的損耗都低;若將來采用非石英系統極低損耗光纖,其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統可以跨越更大的無中繼距離;對于一個長途傳輸線路,由于中繼站數目的減少,系統成本和復雜性可大大降低。
(3) 抗電磁干擾能力強。光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料,不易被腐蝕,而且絕緣性好。與之相聯系的一個重要特性是光波導對電磁干擾的免疫力,它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾,也不受人為釋放的電磁干擾,還可用它與高壓輸電線平行架設或與電力導體復合構成復合光纜。這一點對于強電領域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統特別有利。由于能免除電磁脈沖效應,光纖傳輸系還特別適合于軍事應用。
(4)無串音干擾,保密性好。在電波傳輸的過程中,電磁波的泄漏會造成各傳輸通道的串擾,而容易被竊聽,保密性差。光波在光纖中傳輸,因為光信號被完善地限制在光波導結構中,而任何泄漏的射線都被環繞光纖的不透明包皮所吸收,即使在轉彎處,漏出的光波也十分微弱,即使光纜內光纖總數很多,相鄰信道也不會出現串音干擾,同時在光纜外面,也無法竊聽到光纖中傳輸的信息。
除以上特點之外,還有光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設;光纖的原材料資源豐富,成本低;溫度穩定性好、壽命長。由于光纖通信具有以上的獨特優點,其不僅可以應用在通信的主干線路中,還可以應用在電力通信控制系統中,進行工業監測、控制,而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。
3. 光纖通信技術在有線電視網絡中的應用
20世紀90年代以來,我國光通信產業發展極其迅速,特別是廣播電視網、電力通信網、電信干線傳輸網等的急速擴展,促使光纖光纜用量劇增。廣電綜合信息網規模的擴大和系統復雜程度的增加,全網的管理和維護,設備的故障判定和排除就變得越來越困難。可以采用 SDH +光纖或ATM+光纖組成寬帶數字傳輸系統。該傳輸網可以采用帶有保護功能的環網傳輸系統,鏈路傳輸系統或者組成各種形式的復合網絡,可以滿足各種綜合信息傳輸。對于電視節目的廣播,采用的寬帶傳輸系統可以將主站到地方站的所需數字,通道設置成廣播方式,同樣的電視節目在各地都可以下載,也可以通過網絡管理平臺控制不同的站下載不同的電視節目。
有線電視網絡在全國各地已基本形成,在有線電視網絡現有的基礎上,比較容易地實現寬帶多媒體傳輸網絡,因此在目前的情況下,不應完全廢除現有的有線電視網,而用少量的投資來完善和改造它,滿足人們的目前需要。很多地區的 CATV已經是光纖傳輸,到用戶端也是同軸電纜進入千萬家。但是現在建設的CATV 大多是單向傳輸,上行信號不能在現有的有線電視網中傳送。可以通過電信網 PSTN 中語音通道或數據通道形成上行信號的傳送,也可以通過語音接入系統來完成。將電話接到各用戶,這樣各用戶間即可以打電話,也可以利用廣電自己的綜合信息網中的寬帶傳輸系統構成廣電網中自己的上行信號的傳送,組成了雙向應用的Internet網。
現在光通信網絡的容量雖然已經很大, 但還有許多應用能力在閑置, 今后隨著社會經濟的不斷發展, 作為經濟發展先導的信息需求也必然不斷增長,一定會超過現有網絡能力, 推動通信網絡的繼續發展。因此, 光纖通信技術在應用需求的推動下, 一定不斷會有新的發展。
參考文獻:
[1]王磊,裴麗. 光纖通信的發展現狀和未來[J].中國科技信息,2006,(4)
[2]何淑貞,王曉梅. 光通信技術的新飛躍[J]. 網絡電信,2004,(2)
光纖通信是一種以光線為傳媒的通信方式，它主要利用光波實現信息的傳送。光纖通信技術最基本的系統組成有三大板塊，主要有：光的發射、接受和光纖傳輸。該通信系統可以單獨進行數字信號或者模擬信號的傳輸，也可以進行類似于多媒體信息和話音圖像多種不同類別的信號的混合傳輸。光纖通信的基本特征如下。1.1寬頻帶，大容量在光纖通信技術中，光纖可容納的傳輸帶寬高達50000GHz。光源的調制方式、調制特性以及光纖的色散特性確定了光纖通信技術系統的容許頻帶。比如說，有一些單波長光纖的通信系統，通常使用的是密集波的分復用等復雜一些的技術，從而避免通信設備存在瓶頸效應等電子問題，促使光纖寬帶發揮積極的效應，增加光纖傳輸的信息量。1.2抗干擾光纖通信有一個特別好的優點，就是它擁有極強的抗電磁干擾能力。由于光纖通信的主要制作原料——石英，具有極強的絕緣性、抗腐蝕性，所以光纖通信具有極強的抗干擾能力。光纖通信也不會受到電離成的變化、太陽黑子的活動和雷電等電磁干擾，更不會在意人為釋放電磁的影響，石英為光纖通信技術帶來了巨大的優勢。光纖的質量輕、體積小，既能有效節省空間又能保證安裝方便。而且，制作光纖的原始材料來源豐富，成本低廉，溫度穩定度高、穩定性能好，所以使用壽命一般都很長。光纖通信優勢明顯，促成了光纖通信技術在現代生活中的廣泛應用，并且這個應用過的范圍還在不斷的拓展。
2光纖通信技術發展特點
2.1擴大了單一波長傳輸的容量
當今社會僅單一波長傳輸的容量就高達40Gbit/s，并且相關部門在這個基礎上已經開始研究160Gbit/s的傳輸技術。在研究40Gbit/s以上的傳輸技術時，應該對光纖的PMD做出具體的要求。2002年，美國優先在LTU-TSG15會議中提出了將新的光纖類別引入40Gbit/s系統的倡議。并且認為在PMD傳輸中一些問題有待探討。我們堅信在不久的將來，舉世矚目的專門的40Gbit/s的光纖類型將會出現。
2.2超長距離的傳輸
在傳輸網絡的骨干中，理想的傳輸形式莫過于無中繼的傳輸。迄今為止，一部分公司正在采用的技術是色散齊理，它能夠實現：最短2000千米至最長5000千米的無電中繼類型的傳輸。另一部分公司正在不斷改進，提升完善光纖指標，應用拉曼光，放大光傳輸距離的延長。
2.3適應DWDM運用
普遍應用的是32×DWDM系統，64×和32×10Gbit/s的系統正在研發中，已經取得了不小的進展。DWDM技術得到了廣泛的應用，各研究機構必須加強光纖非線性標準的嚴格控制。最新推出的ITU-T技術很好地針對光纖制定了測試方法標準，完成了非線性屬性的標準。明確非線性的測試指標，提出有效面積的相應指標，尤其要完善光纖的非線性的特性。
3光纖通信發展現狀
3.1普通光纖發展現狀
我們最常見的光纖就是普通光纖。光通信技術的進步，系統逐步發展，單一波長信息容量和光中繼距離的加大G652光纖的性能產生了進一步提升的可能，表現在不同的區域，一種符合ITUTG654規定截止波長的單模光纖，還有符合G653規定的單模光纖，做出了發展性完善。
3.2核心網發展現狀
我國的幾大干線已經全面地采用了光纜，多模的光纖遭到合理淘汰，全面實施單模光纖。常用的有G652和G655兩種光纖。G653在我國初步使用后，今后不會繼續發展。G654也因為不能實現該種通信方式系統容量的大幅度增加，因此從來沒有使用到我國陸地光纜中。干線光纜主要在室外，多數使用分立光纖，這些光纜中的舊式結構已經停用。
3.3接入網光纜發展現狀
接入網的光纜具有分支多、距離短、分差頻繁等特點，通常通過增多光纖芯數的方法來增加網容量。由于市內管道的管道內徑一定，結合光纖的芯數增多和集裝密度的增大減輕光纜重量，縮小光纜直徑十分重要。接入網通常采用的是G652單模光纖或者是G652C低水峰的單模光纖。后者在我國只有少量投入使用。
3.4室內光纜發展現狀
室內光纜通常需要能夠滿足不同的要求，具備多種功能。比如說數據、話音以及視頻信號的傳送，還可能在遙控和傳感器中得到應用。IEC的電纜分類中，指出了室內光纜。它至少要包括兩大部分，即局內光纜與綜合布線。綜合布線的光纜一般布放在室內的用戶端，主要用途就是供用戶使用，因此必須要全面考慮到它的易損性。局用光纜主要布放在中心局以及其他各類電信機房內，布放的位置相對固定。
3.5通信光纜在電力線路內
光纖只是一種介電質，光纜卻可以是一種全介質，而且是完全無金屬的。這種全介質的光纜將會成為電力系統中最理想的線路。在電線桿的敷設中普遍應用兩種全介質光纜的兩種主要結構：一種是用于架空地線的纏繞式的結構，另一種是全介質自承式的結構。因為全介質自承式的結構可以單獨地布放，適應范圍廣，在我國當下的電力系統改造過程中得到了廣泛實施。國內已經生成許多種類達到市場要求的ADSS光纜，但是在其產品的結構和性能等方面還需要更進一步的完善。
4光纖通信的主要應用形式
在光纖通信的各種應用形式中，最普遍最常見的就是電子公文。當代社會的信息化逐漸發達，網絡用戶需求不斷上漲，無紙化辦公成為一種時尚。這就出現了電子公文。
4.1電子公文與紙質公文的共性和差別
紙質辦公是一種傳統的辦公模式，在歷經了多年的傳承之后，在為人們傳遞信息的同時也暴露出了許多的問題，類似于容易流失，耗費資源，流轉較慢等。電子公文的產生就有了很大的區別。雖然兩者都是信息流傳的載體，但是電子公文具有顯而易見的優越性。現代化信息社會必須有無紙化，在此基礎上朝著網絡化、信息化、科學化、自動化、智能化的趨勢快速發展。
4.2電子公文的必要性
傳統觀念認為電子公文要應用計算機操作，十分不便，更加依賴于直觀的紙質公文，但是紙質公文存在嚴重的資源浪費、信息遺失和字跡模糊等缺陷，所以，電子公文代替紙質公文始終是必然的趨勢。相對于紙質公文在日常工作中的收文登記，承辦傳閱過程中對手工以及腿功的依賴，以及在領導外出時，公文傳遞的不便，電子公文只需要一臺電腦和一根網線就能夠輕松地解決問題，而且保證省時省力，可復制，可粘貼，可備份，超值又有效。利用空間小，保存時間久，受外界因素影響小。
4.3電子公文技術問題
電子公文要想能夠實現無紙化的辦公條件，必須依靠人們的共同努力，制造出一套良好的、完善的、實用的管理制度，保證電子公文的高效性和安全性，避免公文的非法泄露。電子公文是信息傳播的載體，是傳遞訊息的渠道，隨著現代化辦公水平的提高，電子公文的質量也必須精益求精。所以，必須明確電子公文的幾項專業技術，抓住進步的空間。電子公文不能滿足于現有的硬件配置。在軟件設計方面存在功能上、安全性、操作中的缺陷。實際應用過程中，計算機操作人員的技術掌握和應用能力不到位。軟件的后續升級不及時，其他軟件系統的兼容性存在問題。
5光纖通信的發展與展望
就光纖通信的具體應用的詳細分析，讓我們更好地了解了光纖通信技術。光纖通信技術已經成為現代化信息時代的必要性存在。現在從關鍵點回復到光纖通信的全局考慮，光纖通信的未來發展趨勢十分可觀。可發展的趨勢涉及很多領域，下面就讓我們進入深入詳細的探討。
5.1光網絡智能化
光網絡智能化的實現是在光纖通信技術當中十分關鍵的研發方向，在光纖通信技術將近40年的發展歷程中，傳輸一直占據著主要地位，成為光通信技術的干線。伴隨著計算機技術的連續進步和發展，完美地將通信技術與計算機技術結合起來，促使網絡技術發生更高層次的發展和進步。現代光網絡在實現傳輸的同時，結合了連續控制技術、自動發現能力和更加完善實用的保護和恢復功能系統，真正實現了光網絡的智能化。
5.2全光網絡
全光網絡是光纖通信技術在發展過程中的最高層次，是光線技術發展到頂端的最理想階段，也是未來通信網絡將要發展成為的最終目標，也就是說未來的通信網絡就是屬于全光的時代。原始的全光網絡對于實現節點處的全光化雖然是可操作的，但是在各網絡節點處采用的仍然是電器件，這就會阻礙光纖通信容量的穩步提升，所以，全光網絡就是光纖通信網絡不斷發展的終極目標。
5.3光器件集成化
在光電子器件發展的過程中，追求的就是光器件集成化的真正實現。考慮到全光通信網絡實現過程中的關鍵點，器件的集成十分重要，器件的集成更是全光網絡通信技術的核心技術。將檢測器、激光器、調制器和其他類型的集成芯片集成到一個芯片中才能完成光子集成芯片的制造。這些集成是通過往不同材料的各種薄膜介質表層上的連續沉積來實現的，主要應用的材料有磷化銦和砷化銦鎵等等。這是一種十分復雜的技術，但是由于傳統互聯網接入技術有限，接入帶寬不足，以及現代互聯網多媒體的發展需求，單純地通過改良設備來擴大寬帶，提高速度的做法是很不現實的，我們必須實現光器件的集成，從而保證光纖通信的發展核心堅固扎實。
6結語
【論文摘要】：在許多基于單片機的應用系統中，系統需要實現遙控功能，而紅外通信則是被采用較多的一種方法。紅外通信具有控制簡單、實施方便、傳輸可靠性高的特點，是一種較為常用的通信方式。
在許多基于單片機的應用系統中，系統需要實現遙控功能，而紅外通信則是被采用較多的一種方法。紅外通信具有控制簡單、實施方便、傳輸可靠性高的特點，是一種較為常用的通信方式。紅外線通信是一種廉價、近距離、無線、低功耗、保密性強的通訊方案，主要應用于近距離的無線數據傳輸，也有用于近距離無線網絡接入。從早期的IRDA規范（115200bps）到ASKIR（1.152Mbps)，再到最新的FASTIR（4Mbps），紅外線接口的速度不斷提高，使用紅外線接口和電腦通信的信息設備也越來越多。紅外線接口是使用有方向性的紅外線進行通訊，由于它的波長較短，對障礙物的衍射能力差，所以只適合于短距離無線通訊的場合，進行"點對點"的直線數據傳輸，因此在小型的移動設備中獲得了廣泛的應用。
1.紅外通信的基本原理
紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發送端將基帶二進制信號調制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發射管發射紅外信號。接收端將接收到的光脈轉換成電信號，再經過放大、濾波等處理后送給解調電路進行解調，還原為二進制數字信號后輸出。常用的有通過脈沖寬度來實現信號調制的脈寬調制（PWM）和通過脈沖串之間的時間間隔來實現信號調制的脈時調制（PPM）兩種方法。
簡而言之，紅外通信的實質就是對二進制數字信號進行調制與解調，以便利用紅外信道進行傳輸；紅外通信接口就是針對紅外信道的調制解調器。
2.紅外通訊技術的特點
紅外通訊技術是目前在世界范圍內被廣泛使用的一種無線連接技術，被眾多的硬件和軟件平臺所支持：
⑴通過數據電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉換實現無線的數據收發;
⑵主要是用來取代點對點的線纜連接；
⑶新的通訊標準兼容早期的通訊標準；
⑷小角度（30度錐角以內），短距離，點對點直線數據傳輸，保密性強；
⑸傳輸速率較高，目前4M速率的FIR技術已被廣泛使用，16M速率的VFIR技術已經。
3.紅外數據通訊技術的用途
紅外通訊技術常被應用在下列設備中：
⑴筆記本電腦、臺式電腦和手持電腦；
⑵打印機、鍵盤鼠標等計算機設備；
⑶電話機、移動電話、尋呼機；
⑷數碼相機、計算器、游戲機、機頂盒、手表；
⑸工業設備和醫療設備；
⑹網絡接入設備，如調制解調器。
4.紅外數據通訊技術的缺點
⑴通訊距離短，通訊過程中不能移動，遇障礙物通訊中斷;
⑵目前廣泛使用的SIR標準通訊速率較低（115.2kbit/s）;
⑶紅外通訊技術的主要目的是取代線纜連接進行無線數據傳輸，功能單一，擴展性差。
5.紅外通信技術對計算機技術的沖擊
紅外通信標準有可能使大量的主流計算機技術和產品遭淘汰，包括歷史悠久的調制解調器。預計，執行紅外通信標準即可將所有的局域網(LAN)的數據率提高到10Mb/s。
紅外通信標準規定的發射功率很低，因此它自然是以電池為工作電源的標準。目前，惠普移動計算分公司正在開發內置式端口，所有擁有支持紅外通信標準的筆記本計算機和手持式計算機的用戶，可以把計算機放在電話機的旁邊，遂行高速呼叫，可連通本地的因特網。由于電話機、手持式計算機和紅外通信連接全都是數字式的，故不需要調制解調器。
紅外通信標準的廣泛兼容性可為PC設計師和終端用戶提供多種供選擇的無電纜連接方式，如掌上計算機、筆記本計算機、個人數字助理設備和桌面計算機之間的文件交換；在計算機裝置之間傳送數據以及控制電視、盒式錄像機和其它設備。
6.紅外通信技術開辟數據通信的未來
目前，符合紅外通信標準要求的個人數字數據助理設備、筆記本計算機和打印機已推向市場，然而紅外通信技術的潛力將通過個人通信系統(PCS)和全球移動通信系統(GSM)網絡的建立而充分顯示出來。由于紅外連接本身是數字式的，所以在筆記本計算機中不需要調制解調器。便攜式PC機有一個任選的擴展插槽，可插入新式PCS數據卡。PCS數據卡配電話使用，建立和保持對無線PCS系統的連接；擴展電纜的紅外端口使得在PCS電話系統和筆記本計算機之間容易實現無線通信。由于PCS、數字電話系統和筆記本計算機之間的連接是通過標準的紅外端口實現的，所以PCS數字電話系統可在任何一種PC機上使用，包括各種新潮筆記本計算機以及手持式計算機，以提供紅外數據通信。而且，由于該系統不要求在計算機中使用調制解調器，所以過去不可能維持高性能PC卡調制解調器運行所需電壓的手持式計算機，現在也能以無線方式進行通信。紅外通信標準的開發者還在設想在機場和飯店等地點使用步行傳真機和打印機，在這些地方，掌上計算機用戶可以利用這些外設而勿需電纜。銀行的ATM(柜員機)也可以采用紅外接口裝置。
預計在不久的將來，紅外技術將在通信領域得到普遍應用，數字蜂窩電話、尋呼機、付費電話等都將采用紅外技術。紅外技術的推廣意味著膝上計算機用戶不用電纜連接的新潮即將到來。由于紅外通信具有隱蔽性，保密性強，故國外軍事通信機構歷來重視這一技術的開發和應用。這一技術在軍事隱蔽通信，特別是軍事機密機構、邊海防的端對端通信中將發揮出重要的作用。正如前面所述，它還將對計算機技術產生沖擊，對未來數據通信產生重大影響。
參考文獻
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關鍵詞：光纖，光纖業務，FTTH
計算機工業界很多人士引以為自豪的是計算機技術的快速發展，同時，數據通信速率也在快速發展，最終，在計算機能力和通信能力的競賽過程中，通信贏了。數據通信傳輸速率的快速發展更是讓人難以想象，這樣的發展速度要依靠光纖作為傳輸媒介的問世。光纖技術現已相對成熟，下面就光纖的優點和業務上的需求來研究一下光纖的發展趨勢。
一、光纖優點
1。頻帶寬
頻帶的寬窄代表傳輸容量的大小。載波的頻率越高，可以傳輸信號的頻帶寬度就越大。目前，采用先進的相干光通信可以在30000GHz范圍內安排2000個光載波，進行波分復用，可以容納上百萬個頻道。
2．重量輕
因為光纖非常細，單模光纖芯線直徑一般為4um～10um，外徑也只有125um，。論文格式。比標準同軸電纜的直徑47mm要小得多，加上光纖是玻璃纖維，比重小，使它具有直徑小、重量輕的特點，安裝十分方便。
3．抗干擾能力強
因為光纖的基本成分是石英，只傳光，不導電，不受電磁場的作用，故光纖傳輸對電磁干擾、工業干擾有很強的抵御能力。因此，在光纖中傳輸的信號不易被竊聽，因而利于保密。
4．保真度高
因為光纖傳輸一般不需要中繼放大，不會因為放大引人新的非線性失真。只要激光器的線性好，就可高保真地傳輸電視信號。
5．工作性能可靠
一個系統的可靠性與組成該系統的設備數量有關。設備越多，發生故障的機會越大。因為光纖系統包含的設備數量少(不像電纜系統那樣需要幾十個放大器)，可靠性自然也就高，故一個設計良好、正確安裝調試的光纖系統的工作性能是非常可靠的。
6．成本不斷下降
目前，有人提出了新摩爾定律，也叫做光學定律（Optical Law）。該定律指出，光纖傳輸信息的帶寬，每6個月增加1倍，而價格降低1倍。光通信技術的發展，為Internet寬帶技術的發展奠定了非常好的基礎。這就為大型有線電視系統采用光纖傳輸方式掃清了最后一個障礙。由于制作光纖的材料(石英)來源十分豐富，隨著技術的進步，成本還會進一步降低；而電纜所需的銅原料有限，價格會越來越高。顯然，今后光纖傳輸將占絕對優勢，成為建立全省、以至全國有線電視網的最主要傳輸手段。
7．損耗低
在同軸電纜組成的系統中，最好的電纜在傳輸800MHz信號時，每公里的損耗都在40dB以上。相比之下，光導纖維的損耗則要小得多，傳輸1、31um的光，每公里損耗在0．35dB以下若傳輸1．55um的光，每公里損耗更小，可達0．2dB以下。這就比同軸電纜的功率損耗要小一億倍，使其能傳輸的距離要遠得多。此外，光纖傳輸損耗還有兩個特點，一是在全部有線電視頻道內具有相同的損耗，不需要像電纜干線那樣必須引人均衡器進行均衡；二是其損耗幾乎不隨溫度而變，不用擔心因環境溫度變化而造成干線電平的波動。
二、業務上的需求和市場的競爭
伴隨著計算機的廣泛應用，計算機網絡數目在不斷的增加，Internet用戶數量也在不斷增加，使得通信容量不斷的加大，因此，數據通信的帶寬要求顯得更加重要。目前，為了解決數據能夠在主干網絡中順利的傳輸，在通信介質方面，對于主干網絡都采用了光纖作為傳輸媒介。光纖作為主干網絡的傳輸媒介，解決了主干線路數據負載問題，使得數據能夠順利傳輸。光纖在主干網絡中取代了傳統的銅線介質，但“最后一英里”問題上,還沒有完全的普及光纖，這就造成本地回路成為主干網絡的瓶頸。隨著3G網絡的不斷發展，用戶“最后一英里”問題應該盡快解決。目前，采用的接入方式有：FTTH、FTTB、FTTC。
相關數據表明，2002年至2006年，我國寬帶上網用戶比例由9%上升到52%。寬帶用戶成為大多數，這標志著我國互聯網已經進入寬帶時代。寬帶接入已經成為固網運營商增長的第一驅動力。而寬帶業務的需求必然刺激相關寬帶技術的發展和應用，光纖具有近似于無限的帶寬，端到端的全光網絡是寬帶接入的最終解決方案。隨著光纖接入成本不斷下降、銅纜接入網運維成本的攀升，運營商網絡將向以寬帶為特征的下一代網轉型。論文格式。隨著今后更多高帶寬業務的出現，FTTH上馬也是大勢所趨。論文格式。
正是基于這種共識，各固網運營商在鋪網時都遵循光進銅退的準則，將投資重心轉向光纖接入網。新建商業樓宇與住宅區原則上采用光纖覆蓋，控制銅纜投資。FTTH已經從實驗室中走出，真正貼近普通用戶，迎來了快速增長的新時期。
在最近幾年，FTTH已經出現了良好的發展勢頭。FTTH，一方面受到了企業用戶和高端家庭用戶的歡迎，與將來可能需要一次次地帶寬升級相比，一勞永逸的光纖接入更受他們的青睞。FTTH使得在家里能享受各種不同的寬帶服務，如VOD、在家購物、在家上課等。 另一方面，銅線和光纖價格的一漲一跌，也使得部署FTTH的成本正呈現下降的趨勢。長遠來看，DSL的成本已經基本上達到了極值點，但FTTH還有很大的下降空間，而且從運維成本上來說，與DSL相比FTTH有更加明顯的優勢。
三、結束語
總之，作為寬帶接入的最終發展方向，FTTH在中國，乃至亞太地區的發展尤為迅猛。我們可以預期，憑借著層出不窮的寬帶應用以及日益龐大的用戶規模，中國、亞太地區FTTH將率先成為寬帶接入的主流，引領全球光接入產業的騰飛。應該說，光纖網絡在未來的發展空間是很廣泛的，光纖作為傳輸媒介，應該主宰未來的通信市場
參考文獻
【1】 潘愛民。《計算機網絡》【M】清華大學出版社，2004年8月
【2】 及燕麗。《現代通信系統》電子工業出版社，2005年12月
論文摘要:隨著鐵路列車向高速化與準高速化方向的邁進,為保證有效的人機控制和提高運輸效率,要求建立一個功能完善的、技術構成先進的鐵路通信網。主要介紹了在現實的鐵路通信工程建設中,我們應該注意的問題。
1鐵路傳輸技術
1.1SDH傳輸技術
SDH是取代PDH的新數字傳輸網體制,主要針對光纖傳輸,是在SONET的標準基礎上形成的。它把信號固定在幀結構中,復用后以一定的速率在光纖上傳送。SDH是在電路層上對信號進行復用和上下。當帶著信號的光纖通ODF(光纖分配架)進入ADM時,信號必須通過O/E轉換和設備上的支路卡才能下成2Mb/s的基本電信號,并經過通信電纜和DDF(數字配線架)接到用戶接口或基站BTS(基站收發信機)。
1.2ATM網絡傳輸技術
ATM是一種基于信元的交換和復用技術,即一種轉換模式,在這一模式中信息被組織成信元。它采用固定長度的信元傳輸聲音、數據和視頻信號。每個信元有53個字節,開頭的五個字節為信頭,用以傳輸信元的地址和其他一些控制信息,后面的48個字節用以傳輸信息。利用標準長度的這種數據包,通過硬件實現數據轉換,這比軟件更快速、經濟、便宜。同時,ATM工作速度有很大的伸縮性,在光纜上可以超過2.5Gbps。
在網絡傳輸中,為了使多個用戶共享高速線路,通常采用時分復用方式。時分復用方式又可分為同步傳輸模式和異步傳輸模式。在數字通信中通常采用同步傳輸模式,這種傳輸模式把時間劃分為一個個相等的片段,成為時隙,一定量的時隙組成一個幀,一個信道在一個幀里占用一個時隙,一個用戶占用一個或多個信道。而在異步傳輸模式中,各終端之間不存在共同的時間參考,各個時隙沒有固定的占用者。在ATM中時隙有固定的長度而且比較短,一個時隙傳輸一個信元,每一個信元相當一個分組。各信道根據業務量的大小和排列規則來占用時隙,信息量大的信道占用的時隙多。
1.3MSTP傳輸技術
MSTP依托于SDH平臺,可基于SDH多種線路速率實現,包括l55Mb/s、622Mb/S、2.5Gb/s和10Gb/s等。一方面,MSTP保留了SDH固有的交叉能力和傳統的PDH業務接口與低速SDH業務接口,繼續滿足TDM業務的需求;另一方面,MSTP提供ATM處理、以太網透傳、以太網二層交換、RPR處理、MPLS處理等功能來滿足對數據業務的匯聚、梳理和整合的需求。
1.4RTKGPS網絡傳輸技術
隨著GPS無驗潮測深技術應用的不斷深入,傳統電臺數據鏈的傳輸模式已不能滿足長距離RTK作業的需要。而網絡RTK技術則是利用網絡來取代UHF電臺進行數據傳輸,它傳輸距離遠,信號穩定,抗干擾性強,已成為數據鏈傳輸的新寵。
通用分組無線業務GPRS,是在GSM系統上發展出來的一種新的分組數據承載業務,GSM是一種使用撥號方式連接的電路交換數據傳送方式。GPRS利用現有通信網的設備,通過在GSM網絡上增加一些硬件和軟件升級,形成一個新的網絡邏輯實體。
1.5WDM傳輸技術
WDM(或DWDM)是在光纖上同時傳輸不同波長信號的技術。其主要過程是將各種波長的信號用光發射機發送后,復用在一根光纖上,在節點處再對耦合的信號進行解復用。WDM(或DWDM)系統在信號的上下上既可以使用ADM、DXC,也可以使用全光的OADM和0XC,WDM(或DWDM)是基于光層上的復用,它和SDH在電層上的復用有著很大的區別。同時,通過OADM進行光信號的直接上下,無需經過O/E轉換,而擁有EDFA的WDM(或DWDM)可以進行較長距離的光傳輸而不需要光中繼。
2接入網技術
隨著通信技術的快速發展,人們對鐵路通信技術提出了更高的要求,鐵路部門必須采用先進的、現代化的有線和無線通信的傳輸和接入方式,實現鐵路通信網的升級,發揮鐵路通信網在國民經濟中的社會效益和經濟效益。
接入網技術是鐵路通信中一項關鍵技術,由于原有用戶銅纜接入的普遍性和現在光纖技術的發展,接入網建設就必須考慮通信網絡的現狀與發展,這就決定了接入網技術的多樣化。接入網從接入方式上可分為有線接入和無線接入。
2.1有線接入技術
(1)高速率數字用戶環路技術。
通過2-3對雙絞線雙向對稱傳送基群數字速率信號,傳送距離為3km-5km,上行速率與下行速率相等。通過回波抵消技術實現在一對雙絞線上全雙工傳輸,通過特定的編碼和調制方式提高傳輸質量,用多線對并行傳輸,以降低每對雙絞線上的傳輸速率,增加無中繼傳輸距離。
(2)非對稱數字用戶環路技術。
它的上行速率和下行速率不相等,下行速率可高達(9-10)Mbit/s,上行速率只有數十或數百kbit/s,此技術適用于視頻點播VOD系統;其高速下行信道可向家庭用戶提供多路的數字圖像信號及低速語音信號,而上行信道用于傳送用戶控制信號。ADSL的優勢在于它幾乎不需要對現有的對1雙絞線作任何改動就可獲得高傳輸速率。
(3)混合光纖同軸電纜接入技術。
它是基于有線電視系統CATV發展起來的。在有線電視中心與地區中心、地區中心與光節點之間采用光纖連接,光節點與用戶設備之間采用同軸電纜連接。其主要是使用副載波調制,將CATV原有的單向傳輸系統改造成雙向傳輸系統。HFC可以充分利用現有的CATV網絡,進行少量投資,就可形成一個支持多種業務的寬帶綜合業務網。
(4)光纖用戶環路技術。
以光纖為主要傳輸媒介,根據光纖向用戶延伸的距離,可以分為FTTC(光纖到路邊),FTTB(光纖到大樓),FTTH(光纖到家)等。FTTB是用戶接入信息高速公路的最終理想目標,但根據現有通信發展的實際,FTTC、FTTB與銅纜相結合的用戶接入,雖然是有過渡性質的折衷方案,但價格相對經濟,并且在時機成熟時易擴展到FTTH,所以是現實并且可行的。
2.2無線接入技術
無線接入網是在接入網中部分或全部引人無線傳輸媒介,為用戶提供固定終端業務和移動終端業務。無線接入可分為固定接入和移動接入兩大類。其基本結構由控制器、基站和用戶終端設備構成。應用技術主要包括微波1點多址技術、蜂窩技術和微蜂窩技術等。無線接人由于其靈活方便易于建設,目前已得到極大的重視。
集群通信系統是一種功能強大的專用移動通信系統,是通信與微處理機技術、程控交換技術、計算機網絡技術緊密結合的產物。它集交換、控制、通信于一體,通過無線撥號的方式把一組信道自動最優地動態分配給系統內部用戶,最大限度地利用系統資源和頻率資源,降低系統內呼損,提高服務質量。由于它具有群呼、組呼、強插、強拆等功能,特別適合于調度指揮以及應急、搶險等場合,并較好地解決了通信頻率合理分配的問題,因而倍受專業運營管理部門的青睞,被確定為現行鐵路移動通信方式的首選類型。
3結語
鐵路通信網是保證行車安全、提高運輸效率的有力工具,我國鐵路引入現代通信技術還不久,對鐵路通信工程建設還需要一段時間對其了解、分析和試驗,對其中所要注意的問題,特別是技術問題要認真對待,只有這樣才能為鐵路通信現代化作出貢獻。
參考文獻
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關鍵詞:光子晶體光纖 摻鉺波導放大器陣列波導光柵光分插復用器 光交叉連接器
中圖分類號: TN801文獻標識碼:A文章編號:1007-3973 (2010) 07-072-03
近年來,人們日益膨脹的信息需求,刺激了全球通信業務的迅猛增長,為光纖通信網的發展帶來了巨大的機遇和挑戰。密集波分復用(dense wavelength division multiplexing, DWDM)技術能夠在一根光纖上同時傳送超過200個波長信號,使光纖傳輸系統的容量達到10Tb/s以上,是目前最具吸引力的光域復用技術。以DWDM技術為核心的光纖通信系統采用光交換技術從本質上降低或消除了系統對光電轉換和光電處理的需求,推動光纖通信系統向著超高速、大容量的全光網絡方向邁進。
DWDM系統的優勢要依賴關鍵光器件的優越性能才能充分發揮。新型光器件是推動DWDM系統速度、容量不斷躍上新臺階的物質基礎,因而成為近年來研究的熱點內容。DWDM系統涉及的主要光器件有光纖、波分復用/解復用器、光放大器、光分插復用器和光交叉連接器等。
1光子晶體光纖
目前工程中廣泛應用的光纖是G.652光纖,它在1550nm附近傳輸損耗最低,但偏振色散系數較大,要實現長距離、 高速率傳輸需要加入色散補償光纖進行色散調節。
朗訊公司發明的全波光纖ALL-wave Fiber將光纖可利用的波長增加了100nm左右,相當于125個波長通道(100MHz通道間隔)。但是它在色散和非線性方面并沒有很大改善。
光子晶體光纖(Photonic Crystal Fiber,PCF)利用光子帶隙(Photonic Band Gap,PBG)來導光。原理如圖1所示。PCF纖芯是在周期性的結構中抽取幾個空氣孔而構成。光波在空氣孔形成的缺陷中傳播。由于空氣傳導具有更低的本征散射損耗和吸收損耗,因此PCF的性能參數(色散、損耗、非線性效應等)要小于常規光纖。
圖1PBG-PCF
結構合理的PCF具有極寬的通信帶寬,可以在幾乎全波段內實現單模傳輸。并且,即使放大光纖的結構尺寸,這種“無截止單模特性”仍能保持。目前,光子晶體光纖的模式面積已經達到普通光纖的十倍以上,這大大降低了光在芯中傳輸的光功率密度,減小了非線性效應。PCF在低于1.3um波長處可獲得反常色散,同時保持單模傳輸,這是常規光纖無法做到的。改變空氣孔的排列和大小,光線的色散和色散斜率會隨之劇烈變化。合理設計的PCF可以獲得超過-2000ps/nm•k m的色散值。普通單模光纖以二氧化硅為材料,不可避免的本征吸收和瑞利散射使得其能量消耗很高。而PCF具有極低的光波能量損耗(
2摻鉺波導放大器
光放大器(optical amplifier,OA)的出現和發展解決了衰減對光網絡傳輸速度和距離的限制、開創了1550nm頻段的波分復用,是光纖通信發展史上的一個劃時代事件。
摻鉺波導放大器(Erbium Doped Waveguide Amplifier,EDWA)是繼目前已經獲得廣泛應用的摻鉺光纖放大器、半導體光放大器和光纖拉曼放大器之后的又一種具有發展前途的光放大器。
EDWA是由嵌入非晶體摻鉺玻璃基片上的波導組成的。在波導中摻入高濃度的Er3+作為增益介質,利用光波導結構將抽運光能量約束在截面積非常小的區域。從而提高抽運光功率密度和有效作用長度,實現在1550nm波長內單位長度波導的高信號增益。EDWA中的泵浦激光器、泵浦復用器、絕緣器和平坦增益濾波器都可以集成在一個極小的封裝之內。最小的EDWA模塊體積只有1301mm3。
與半導體光放大器比較,EDWA的噪聲指數低,振相關性低且無通道串擾。與摻鉺光纖放大器比較,EDWA尺寸更小,成本低,便于集成,在特定節點可提供10dB左右的特定增益。
在接入網和城域網中,波分復用器、隔離器、調制器、光交叉連接器等器件都需要與放大器組合使用來補償其損耗。在網絡的多個地點安裝少量的小放大器,顯然可以獲得更高的性價比。
3基于陣列波導光柵的光復用器和解復用器
DWDM系統中的光復用器和解復用器十分關鍵。實現方法有很多,有干涉濾光器型、光纖耦合器型、光柵型、集成光波導型等。
陣列波導光柵(arrayed waveguide grating, AWG)復用/解復用器屬于集成光波導型,具有波長間隔小、通道平坦、低偏振相關性、低插入損耗性等優點,被認為是DWDM系統中光復用/解復用器最可行的實現方案。AWG是一種平面光波導的無源器件,基于平面光波回路技術,將輸入波導、輸出波導、陣列波導和兩個平板波導(自由傳播區域)集成在同一個襯底上制成。
來自輸入光纖的多波長信號經過AWG之后,在輸出端的各個光纖上可以得到具有一定排列順序的單波長信號。AWG具有雙向傳輸特性,一個方向輸入為復用方式,另一個方向輸入為解復用方式。
為了達到DWDM系統的性能要求,復用/解復用器件必須滿足插入損耗小、隔離度大、帶內平坦、偏振不敏感、溫度穩定性好、復用通路數多、尺寸小等特點。
目前AWG的制作技術不斷進步,使得其性能有了很大提高。采用氟甲基丙烯聚合物,能夠制造出信道間隔為0.65nm、14信道的AWG復用器。其3dB帶寬為0.19nm,偏振導致的波長偏差僅為0.3nm,幾乎是偏振不相關的。在陣列波導上放置一個有窗口的金屬掩膜,可以將信道串擾降低到所希望的水平。采用該技術,在陣列波導數為81,輸入/輸出波導為32時,獲得了10Hz間隔,串擾為-17～-30dB(TE模)和16～-27dB(TE模)的32信道AWG復用/解復器。另外,無熱AWG控制技術使得AWG幾乎可以做到對溫度不敏感。而低損耗槽技術能夠在100GHz信道間隔的16信道無熱硅基AWG復用/解復用器中獲得小于3.2dB的插入損耗。
4基于聲光可調諧濾波器的光分插復用器
光交換是未來全光網中最為顯著的特點之一,它既克服了電交換產生的速率瓶頸,又為智能光網絡提供了技術保障。光交換技術可分為光路交換、光分組交換和光突發交換。
光路交換,又稱為波長路由,是目前研究比較成熟的技術。波長路由利用動態路由和波長分配、通過光分插復用(Optical Add-Drop Multiplexes,OADM)設備光交叉連接(Optical Cross Connect,OXC)設備,使信號回避電層處理直接通過透明的波長通道或“虛波長通道”(由波長值不同的一系列波長連接起來的一條光路)到達目的節點。
光分插復用器OADM是針對本地網絡的關鍵節點設備,可以分為固定OADM和可配置OADM(ROADM)。后者能夠根據網絡環境的變化在一條DWDM鏈路中隨意上下路幾個波長,而不影響其它信號的透明傳輸。較之固定OADM更加靈活。一個功能齊備的OADM節點主要包括分插濾波模塊、上/下路控制單元、光功率均衡單元、色散補償單元、保護倒換模塊、網元管理單元和光功率監測單元。波長信道的上下路是OADM節點的核心功能,實現技術已有很多,按組成方式可做如下分類:
(1) 分波器+波長交換單元+合波器
(2) 耦合單元+濾波單元+合波器
(3) 波導型OADM
(4) 基于陣列波導光柵
(5) 基于聲光可調諧濾波器(acousto-optic tunable filter,AOTF)
基于AOTF的可配置OADM是目前的研究熱點。基于LiNbO3晶體的波導型聲光濾波器由嵌在LiNbO3晶體中的鈦波導組成。結構如圖2所示,包括兩個對稱的偏振分束器(polarization beam splitter,PBS),中間是聲光模式轉換器。輸入光被第一個偏振分束器分為兩個方向相互垂直的偏振態(TE/TM)沿著波導兩臂傳播。射頻信號將聲波引入波導并沿聲表面波導傳播,引起光波導折射率呈周期性的調制,折射率的變化引起被選擇的波長偏振方向發生變化,TE模式變為TM模式,TM模式變為TE模式,其它光的偏振模式不變。波長的選擇由聲波的頻率決定。第二個偏振分束器用來將被選擇的光從入射光中分離出來經下路端口輸出,而其他光經直通端口輸出。上路波長經上路端口輸入,在相應頻率聲波作用下,模式轉換后由直通端口輸出。從當輸入多個聲波頻率時,還能實現多路波長同時上下路。
圖2AOTF工作原理圖
較之其他的OADM方案,基于AOTF的OADM波長尋址范圍大、沒有可移動的部件、調諧速度快而且隔離度高。AOTF便于集成,有利于減小OADM系統的體積。
5基于光纖Bragg光柵的光交叉連接器
光交叉連接(OXC)能夠使不同輸入鏈路間的波長在光域上實現交叉連接,使單獨的DWDM網和鏈路連接起來,形成全局性的DWDM網絡。OXC節點的主要功能是實現波長級的波長選路和交叉連接。在此基礎上實現波長指配(根據需要為進入光交叉連接的節點的光通道提供合適的波長,建立波長通道連接或者虛波長通道連接)、波長恢復和網絡的重構。
基于光纖Bragg光柵(fiber Bragg gratings,FBG)的OXC能夠將任何一條入口光纖上的任何一路波長交叉連接到任何一條出口光纖的一路相同波長上。這種波長選擇交叉連接功能目前在網絡中應用十分廣泛。
一種新型的基于FBG的OXC基本結構如圖3所示:
圖3 新型的2無阻礙交換
一個環形器和兩個可調FBG組成了2的OXC。通過調節FBG可以實現任意兩路波長信號無阻礙地的平行或交叉連接。
波長為 1、 2的輸入信號經輸入端口1進入環形器,調節兩個FBG使其布拉格反射波長分別為 1、 2,則波長、經FBG反射由輸出端口1輸出。當FBG的布拉格反射波長均偏離 1、 2時波長 1、 2經FBG透射,由輸出端口2輸出。若調節其中一個FBG布拉格反射波長為 1或者 2,可使得一個波長相對于輸入交叉輸出,另一個則平行輸出。
以上述2的OXC為基本單元可以組成4的OXC結構如圖4。完成任意四路波長信號無阻礙地平行或交叉連接。
圖4新型的4無阻礙交換
這種結構OXC具有插入損耗小、使用器件少、可重構性好等優點。
6 結束語
DWDM技術在新的光纖通信系統中獲得了越來越多的應用,正在從骨干網向城域網、接入網滲透。但光器件技術的局限影響了DWDM網絡的普及和發展。國內外很多公司如Alcatel、華為,中興等均致力于新型光器件的研究和開發,并不斷取得新的進展。未來功能強大、性能優越、價格低廉的新型器件必將促進DWDM網絡的發展,加快全光網絡進程。
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[關鍵詞]光纖通信 多媒體 教學
[作者簡介]張競秋（1974— ），女，吉林長春人，長春理工大學通信工程系，講師，碩士，研究方向為光纖通信、通信網理論；樸燕（1964— ），女，朝鮮族，吉林吉林人，長春理工大學通信工程系，教授，博士，研究方向為數字圖像處理；王宇（1974— ），女，吉林梨樹人，長春理工大學通信工程系，副教授，博士，研究方向為數字圖像處理。（吉林 長春 130022）
[中圖分類號]G642 [文獻標識碼]A [文章編號]1004—3985（2012）29—0169—02
“光纖通信”課程是電子信息類本科生的一門重要專業主干課程，在培養通信工程、電子科學與技術、電子信息工程等專業人才中占有重要地位。該課程結合光電子和通信技術的飛速發展，系統介紹了現代光纖通信的基本原理、基本概念、基本技術和基本分析設計方法、光纖光纜、通信光器件及光纖通信系統原理等，為學生學習后續的光纖通信設備、光纜線路工程、綜合布線工程、寬帶接入技術及現代通信技術等通信專業課程奠定基礎；同時，對培養學生綜合應用以前所掌握的通信系統基本知識、數字通信基本知識等有良好的促進作用。“光纖通信”課程涉及了諸如通信、材料、固體物理、量子力學、電子等眾多學科的內容，具有理論基礎深、涉及內容廣、知識更新快等特點，是一門基礎理論與工程實踐聯系十分緊密的專業課程。
一、“光纖通信”課程多媒體教學的現狀
1.過分強調和依賴多媒體。就“光纖通信”課程來說，其內容繁多復雜，課程內容更新較快，而同時由于教學改革的需要，課時普遍不足。在這樣的情況下，大部分教師過分追求教學進度和信息量，使得在“光纖通信”的課堂上經常是教師滿堂灌，學生眼球跟著多媒體課件如過眼云煙地聽課，沒有足夠的理解和記憶的時間，這樣的多媒體教學顯然影響學生對知識的掌握。
2.多媒體課堂主導和主體缺失。在“光纖通信”課程多媒體教學的課堂上，教師的主要注意力多數放在了演示和解說上，學生的主要注意力多數也只能約束在被動地接受上。課堂上忽視了教學過程中教師為主導、學生為主體的教學理念。教學過程中，缺少教師和學生的交流互動，課堂氣氛單調、枯燥、乏味。這樣的課堂氛圍會使學生產生厭倦情緒，非常不利于課堂教學。
3.多媒體使用形式單一。光纖通信課程的內容涉及了許多不同類型的知識點，比如理論性較強的光傳輸的基本概念、定理；實踐性較強的光通信器件和設備；前沿性較強的光通信新技術等。但在多媒體教學中反映出來的一個問題是，多媒體教學沒有具有針對性地服務于這些不同類型、不同特點的知識點，而只是放電影似的把教師的教學課件在課堂上放映一遍。這樣的多媒體教學形式單一，不能很好地服務于光纖通信的課堂教學，無法達到形式與內容的完美統一。
4.多媒體課堂內容安排不盡合理。光纖通信課程涉及的知識面較廣，包括了很多學科的知識，如電子、通信、材料、量子力學、固體物理等。這就使得在光纖通信課程的教學過程中必須要很好地把握知識結構和脈絡、分清主次和各部分知識之間的關系。而在本課程的多媒體課堂教學中，有很多教師一味地追求內容的廣度，凡是與課程內容有牽連的內容，不論學生的接受程度如何統統納入到多媒體課件中來，這就造成了多媒體課堂喧賓奪主，重點、難點內容不突出，從而使各部分知識點很難在學生的頭腦中形成清晰的框架，嚴重影響了教學效果。
二、“光纖通信”課程多媒體教學的探索
1.適量使用多媒體。毋庸置疑，運用多媒體教學是實現現代化教學的手段之一，但它絕不是教學現代化的全部。多媒體教學主要有兩大優點，其一是用多媒體教學比較直觀、生動，容易突破重點難點；其二是可以有效擴展課堂容量，提高教學效率，開闊學生視野。光纖通信課程多媒體教學中我們要了解運用多媒體教學的目的，適量地使用多媒體，使之真正成為提高教學質量、增強教學效果的輔助教學手段。在光纖通信的多媒體課堂教學中，多媒體教學目的之一在于要比較直觀地反映一些比較難于理解的基本概念、基本理論，例如對于光傳輸理論中抽象的概念就可以采用動畫演示的方法，而在重要公式的推導、重要例題的講解上則不適合采用多媒體講解。這樣在課堂上才能準確把握課堂節奏，使學生既理解了抽象的基本概念又能跟上教師的思路，掌握公式定理的來龍去脈，從而更好地掌握各個知識點。
2.適時使用多媒體。課堂教學是師生共同活動的過程。在多媒體課堂教學中，教師、學生、教材和媒體四要素必須相互聯系，相互制約，形成一個有機的整體，才能達到很好的教學效果。教師是教學過程中的組織者、指導者、幫助者和促進者，而不是知識的灌輸者；學生是知識意義的主動建構者，而不是外界刺激的被動接受者和知識的被灌輸者；教材中所提供的知識是學生主動建構的對象，而不是教師向學生灌輸的內容。媒體是創設學習情境，學生主動學習、協作、探索和完成知識意義建構的認知工具，而不是教師灌輸知識的手段和方法。可見多媒體輔助教學仍然要充分發揮教師的主導作用和學生的主體作用，同時突出多媒體教學的輔助功能。“光纖通信”課程既有較強的理論性，又有很強的實踐應用背景，要使學生掌握必需的基礎理論，同時又具備動手能力，達到應用型人才的培養目標，最大限度地調動學生學習的主動性和積極性，必須采用靈活多樣和行之有效的教學方法和教學手段。在“光纖通信”課堂上教師更應注重展開互動式教學，不時地提出一些啟發性的問題，讓學生思考，進行討論，打開思維。這樣學生置身于“提出問題（帶著問題）—分析問題—實際驗證（解決問題）—再提出問題” 的循環中，把教師課堂知識的傳授過程轉化為學生不斷解決問題的過程，不僅可以使學生對相關理論有更深刻的認識，而且可以使學生在分析問題、解決問題的能力方面受到訓練、得到提高。這就要求在光纖通信的多媒體課堂教學中要適時地使用多媒體，使教與學在不斷互動的過程中完成。例如在講解光纖通信技術起源的內容時要在“光纖技術的起源—光通信的需求—為什么是光纖—有什么用—要解決什么問題”思路的帶領下逐步深入。首先通過圖片、畫面等展現光通信技術的起源，然后提出問題：光通信的需求是什么？為什么是光纖？通過學生和教師的互動交流，最后利用多媒體總結光纖的特點、展示光纖的作用。接下來可以繼續就“需要解決什么問題”，結合前面學生已經掌握的知識點展開更進一步的討論，從而激發學生對后續內容學習的興趣。
3.科學使用多媒體。“光纖通信”課程教學內容分為光纖傳輸理論、光器件、光纖通信系統、光纖通信新技術四大部分。采用多媒體教學時應根據各部分知識的特點科學地選擇不同形式的多媒體，以便讓學生更容易接受并掌握知識。光纖傳輸理論這部分內容抽象、公式復雜，如光在光纖中傳輸的波動原理，其公式推導非常煩瑣抽象，致使學生理解起來非常困難。在教學過程中可以采用Matlab軟件將其中的數學推導及分析過程簡化，使相應分析形象具體地展現給學生，使學生能夠理解其中抽象的理論知識。光器件部分主要涉及光纖通信中使用的無源光器件，如光連接器、光定向耦合器、分支器光分差復用器、光濾波器、隔離器等，以及有源光器件，如激光器、光探測器、光放大器、全光波長變換器、MEMS器件、光開關、光路由器等。對光器件部分的講授應盡量采取理論聯系實際的教學方式。在專業實驗室沒有光通信相關光器件的情況下，可以通過多媒體手段向學生展示各類光器件的外觀及應用情況，以彌補學生沒有感性認識的缺憾。此外，光纖通信技術的發展可以說是伴隨著光通信器件技術水平的發展而發展的，因此在多媒體教學過程中應著重介紹這些光器件的近期研發現狀及未來發展趨勢。光纖通信系統這部分內容分為模擬光纖通信系統和數字光纖通信系統，主要突出設計思想和實際應用，因此最適合采用軟件仿真的演示教學法，使學生能夠對光纖通信系統的實際應用更直觀地了解，提高學生的綜合應用能力。為節約課堂占用過多時間，可以采用教師課堂演示仿真過程、講授建模的基本原理和學生課下自學仿真方法的方式，通過一些簡單例子，培養學生對于該部分內容的學習興趣，加深學生對基本原理的掌握，提高各種通信系統的總體設計能力。對于光纖通信新技術這部分內容，由于光纖通信的發展日新月異，其新技術層出不窮，為有效拓展學生的知識眼界可以在多媒體教學過程中采用如下方式：（1）將搜集到的光纖通信新技術資料以PPT的形式向學生講授和展示，使學生對該部分內容有具體的了解。（2）視頻播放部分專題科教片，之后讓學生自由選題撰寫文獻綜述性論文，充分調動學生的自主學習能力。
4.合理安排多媒體。就光纖通信課程來說，由于涉及的知識面較廣、技術更新較快，要在有限的課時內既交代清楚基本理論同時又能實時地介紹新材料、新技術、新方法，就要求教師在多媒體課堂教學內容安排上精心設計、合理安排，做到結構框架清晰、教學重點突出、教學難點突破，避免過分追求信息量和新奇特，造成喧賓奪主。例如在光通信用器件課程內容上應簡潔清晰地反映各種器件的外部特性和實際應用，而避免涉及過多的器件內部原理；在光通信新技術內容上，應注重采用專題式的按照幾大發展方向提綱挈領地介紹，應避免過分追求面面俱到而沖淡了對課程整體方向的把握。
三、“光纖通信”課程多媒體教學效果的體現
在光纖通信課程多媒體教學方法的不斷探索和實踐過程中，通過合理、適量、適地、適當地使用多媒體，調整多媒體授課方式方法，取得了一些顯著的教學效果：一是提高了課堂教學效率，優化了課堂教學結構。對光纖通信課程繁多復雜的知識內容，在48學時有限的教學時間內，多媒體教學的合理應用使得課堂教學結構明顯改善、教學效率明顯提升。二是突出了課堂教學重點，突破了課堂教學難點。特別是對光纖通信課程中光傳輸理論內容中較難理解和掌握的基本概念基本理論，課堂效果很好。三是體現了學生的主體地位，突出了教師的主導作用。多媒體教學方法的調整，改善了以往教學中教師學生缺乏互動交流、教學氛圍沉悶、枯燥的現象，課堂教學異常活躍。
總之，形式多樣的多媒體教學，以其自身具有的直觀性、交互性、動態性和多功能等優勢，為光纖通信課堂教學提供了嶄新的教學手段，在光纖通信課程教學中起著十分重要的作用。但是任何先進的教學手段都必須通過教師才能發揮作用，多媒體教學的使用也必須建立在充分發揮教師這一“活媒體”功能的基礎之上。教師應在用好、用活軟件上多下工夫；在多方法結合、多手段應用上多做文章；在教學觀念、教學思想、教學設計上多用氣力，充分發揮和提升多媒體教學的優勢，使光纖通信的教學效果進一步提升。
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論文摘要：光電子器件和部件廣泛應用于長距離大容量光纖通信、光存儲、光顯示、光互聯、光信息處理、激光加工、激光醫療和軍事武器裝備，預期還會在未來的光計算中發揮重要作用。本文將介紹國內外光電子技術及光電子產業的發展。
如果說微電子技術推動了以計算機、因特網、光纖通信等為代表的信息技術的高速發展，改變了人們的生活方式，使得知識經濟初見端倪，那么隨著信息技術的發展，大容量光纖通信網絡的建設，光電子技術將起到越來越重要的作用。美國商務部指出：“90年代，全世界的光子產業以比微電子產業高得多的速度發展，誰在光電子產業方面取得主動權，誰就將在21世紀的尖端科技較量中奪魁”。日本《呼聲》月刊也有類似的評論：“21世紀具有代表意義的主導產業，第一是光電子產業，第二是信息通信產業，第三是健康和福利產業……”，可以斷言，光電子技術將繼微電子技術之后再次推動人類科學技術的革命。
1世界光電子技術和產業的發展
光纖通信技術的發展速度遠遠超過當初人們的預料，光纖已經成為通信網的重要傳輸媒介，現在世界上大約有60%的通信業務經光纖傳輸，到20世紀末將達到85%，但從目前光纖通信的整體水平來看，仍處于初級階段，光纖通信的巨大潛力還沒有完全開發出來。目前，各種新技術層出不窮，密集波分復用技術（DWDM，在同一根光纖內傳輸多路不同波長的光信號，以提高單根光纖的傳輸能力）、摻鉺光纖放大器技術（EDFA，可將光信號直接放大，具有輸出功率高、噪聲小，增益帶寬等優點）已取得突破性進展并得到廣泛的應用。現在DWDM系統和光傳輸設備中，光電技術的比例將從過去比重不到10%達到90%。一種全新的、無需進行任何光電變換的光波通信——“全光通信”，由于波分復用技術和摻鉺光纖放大器技術的進展，也日趨成熟，將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統上首次使用，給全球的通信業帶來蓬勃生機。為此提供支撐的就是半導體光電子器件和部件。光電子器件和技術已形成一個快速增長的、巨大的光電子產業，對國民經濟的發展起著越來越大的作用。美國光電子產業振興協會估計，到2003年，光電子產業的總產值將達2000億美元。
Internet應用的飛速增長對電信骨干網帶寬提出越來越高的需求，為滿足需求的增長，人們可以鋪設更多的光纖，或靠提高單路光的信息運載量（現在主干網可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性設備）。但更主要的方法卻是靠發展波分復用技術，增加光纖內通光的路數（光波分復用的實驗記錄已經達到2.64Tbps）。波分復用技術的普遍運用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長的市場。無限戰略公司的報告指出：“信號傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場1999年達到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號放大用激光器1999年市場份額達到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號放大用激光器銷售額達2.9億美元，比去年增長121%。整個激光器市場的份額1999年達18億美元，預期2003年將達到30億美元”。美國通信工業研究公司（CIR）的研究預測，北美市場光電子部件的市場規模將由目前的28億美元增長到2003年的61億美元，約每年增長18.5%。密集波分復用設備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報告稱雖然10年內全光通信還不會全面商業化，但是全光交換將在幾年內成為市場主流，報告也指出盡管光學部件市場被大公司所占據，但仍有創新性公司進入的可能。
2我國的光電子技術和產業
近10年來我國光電子技術研究在國家“863”計劃和有關部門的支持下有了突飛猛進的進展，在很多領域同國外先進國家只有兩三年的距離，個別領域還處于世界領先地位。
國內光電子有關產業基地在光電子器件、部件和子系統（如激光器、探測器、光收發模塊、EDFA、無源光器件）等已經占領了國內較大的市場份額，初步具備同國外大公司競爭的能力，在毫無市場保護的情況下，靠自己的力量爭得了一席之地，市場營銷逐年有較大的增長，個別產品還取得國際市場相關產品中的銷量最大的成績。我國相應研究發展基地和本領域高技術公司的許多產品填補了國內相關產品的空白，打破國外產品在市場上的壟斷地位，同時爭取進入國際市場。
摻鉺光纖放大器（EDFA）是高速大容量光纖通信系統必需的關鍵部件，國內企業產品占國內市場40%的份額。我國也是目前國際上少數幾個有能力研制PIC和OEIC的國家。808nm大功率激光器及其泵浦的固體綠光激光器，670nm紅光激光器已產品化和商品化并批量占領國際市場。國內移動通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國產器件，國產1.55μmDFB激光器戰勝了國外器件，占領了100%的國內市場。
但是，我們應當認識到在我國光電子技術發展中，光電子器件、部件雖是光通信、光顯示、光存儲等高技術產業的關鍵部分，但在整個系統和設備成本中所占的比重較小，其產值較低，目前科研開發主要處于跟蹤和小批量生產階段，光電子產業所需的規模化、產業化生產技術目前還未有實質突破；國內研究生產的光電器件和部件有相當部分還未能滿足整機和系統的要求，導致國外器件占據國內市場相當多的份額；在機制上仍未擺脫科研、生產、市場相互脫離的狀況。
[關鍵詞]DWDM技術 通信行業 應用與發展
中圖分類號：TN91 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）34-0369s-01
DWDM技術被稱之為波分復用技術，它是光纖通信中的一種傳輸技術。該技術具有一根光纖可以同時傳輸多個不同波長的光載波的優勢，根據光纖可能應用的波段劃分為若干個波段，每個波段作為一個獨立的信息傳輸通道，這是一種預定波長的信息技術。該技術在通信行業內被廣泛應用，下面簡要闡述該技術的原理、應用與發展。
一、DWDM技術的簡述
1.工作原理
DWDM技術為通信傳輸的擴充提供技術上的支持，即將不同波長的光信號相互組合成為一個獨立的傳輸通道，接收端利用分波器將組合的光信號進行分離，將其傳輸到不同的終端，這種傳輸技術在很大程度上降低了傳輸的成本，提高了傳輸效率和容量。
該技術是利用摻鉺光纖中摻雜的離子在泵浦光的作用下形成子數反轉從而對入射光信號提供光增益。其中要求光放大器具有寬頻帶、低噪音增益平坦的功能，除此之外還要保證整個傳輸通道的技術標準。
2. 特點
DWDM技術之所以在通信行業內得到飛速發展主要是因為該技術具有以下一些特點，為通信行業的發展提供廣大的前景：一、是具有足夠龐大的容量為越來越擁擠的信息通道帶來新的技術突破；二、是該技術可以同時傳播多個不同的光載波可以節約通信成本；三、是各通路透明傳輸、便于平滑升級擴容；四、是摻鉺光纖放大器實現超遠距離傳輸；五、是由于各個光纖具有相互獨立的特點，因此對光纖色散沒有過高的要求；六、是為建立全光網絡提供技術支持等。
二、DWDM技術在通信行業的具體應用
1. 遠距離傳輸的應用
在信息遠距離傳輸的系統中DWDM技術很好的解決傳統技術導致的線路鋪設浪費資源，并且降低信息傳輸的失真率，保證聲音與畫面信息的真實度。在傳統的信息傳輸中以鏈形、環形、和點對點三種組網方式組合應用，而在遠距離傳輸過程中的長途干線的系統中經常運用點對點的組網方式，這種方式的鋪設對長途干線的系統而言過于繁瑣，從而造成大量的資源浪費。DWDM技術很好的解決這一問題，減少資源的浪費，提高聲音的真實度和畫面的清晰度。目前遠距離傳輸已經實現點對點密集型光波復用系統的應用，但是網絡之間的交流與溝通尚未實現。
2. 短距離傳輸的應用
目前DWDM技術已經在短途信息傳輸體統中廣泛應用，該系統覆蓋的面積在幾十公里到400公里之間，短程無中繼系統的密集波分復用系統。針對較短距離之間的DWDM技術的應用，只需在關鍵地方設置合波器和分波器，即使在電力無法到達的地方也可以保證信息的正常傳輸，該技術不僅僅降低信息傳輸的成本，還改善信號的質量。
3. 激光器調制的干預作用
DWDM技術的應用過程中激光器是對光源的強弱進行調制，主要分為外調制和直接調制兩種方式。外調制主要是利用高速的電信號對某一媒體進行加載，而不是直接對光源進行調制，避免直接調制所引起的Chirp噪聲，利用這一媒介的物理特性使激光的信號波的物理特性發生變化，從而間接對光源的信號波進行調制。該調制技術激光器具有穩定的大功率激光，外調制器運用微調的方式對其進行調制，但是卻可以更為明顯的調制效果，該技術可以運用在遠距離信號傳輸過程中；直接調制，該技術是直接對光源進行調制，通過半導體激光器的電流的大小來改變光源的強弱。該技術的特點在于結構簡單、損耗小、成本低的特點，但是該技術是利用電流來改變光源的基本原理，會引起發射光譜長度發生變化，從而引起光源特征發生變化，因此為了降低信息的損耗，限制其信息傳輸的距離。
4. 分波器與合波器對信號質量的提升
DWDM系統中合波器與分波器的質量直接影響信號傳輸的質量，而合波器與分波器的衡量質量好壞的指標主要體現在兩個方面：一方面是插入損耗。該數據應盡可能小；另一方面是信道間的隔離度。該參考數據應該盡可能的增大。盡可能杜絕信號間的相互干擾。
目前，DWDM系統中常用的分波器與合波器主要有兩種類型。一是耦合器型。該型號結構較為簡單，成本較低，經常被用于復用路數不多的系統，但是該型號的插入損耗大和隔離度低；二是介質薄膜濾波器型。該型號具有插入損耗小，成本較高的特點。目前，主要運用于16波以下的DWDM系統；三是陣列波導光柵。該型號具有波長間隔小、信道數多、通帶平坦等特點。由于其溫度特性較差，在該型號應用過程中一般采取相應的溫度控制措施。目前被廣泛應用于超高速、大容量的DWDM系統。四是光柵型。其具有溫度特性好的優勢。
三、DWDM技術的發展趨勢
21世紀是信息大爆發的時代，3G/4G網絡的發展對通信行業提出更新、更高的要求，DWDM技術巧妙的解決當下的難題。光纖通信時代為人們的生活與工作提供更好條件。近幾年，通信行業內DWDM技術顯然成為其領域發展的主要動力之一。科研人員對該技術的不斷研發，不斷突破當下信息的傳輸速度與容量，并且不斷縮短新技術的推廣時間，部分科研人員預言DWDM技術的傳輸將突破2500個波長。
目前，DWDM技術研發的方向主要包括傳輸距離、容量擴充、智能控制、分組接入四個方面。在網絡IP化的大環境下，IP over DWDM 將是未來網絡通信的主要技術。
結束語
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關鍵詞：光纖通信；課程教學；教學改革
作者簡介：翟鳳瀟（1979-），男，河南永城人，鄭州輕工業學院物理電子工程學院，講師；郝蘊琦（1985-），女，河南扶溝人，鄭州輕工業學院物理與電子工程學院，講師。（河南 鄭州 450002）
基金項目：本文系鄭州輕工業學院第十批教改項目的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）05-0144-02
自從英（美）籍華人科學家高錕提出光纖用于通信領域之后，光纖通信技術以其獨特的特點和優勢得到了前所未有的快速發展。[1]我國光通信設備產業近年來—直保持較高增長速度，成為中國發展最快的產業之一。現在國家級的電信網骨干主要采用光纖通信系統，而光纖通信技術已深入到社會生活的各個層面，成為現代社會重要的關鍵基礎設施。特別是2013年8月17日，國務院印發了“寬帶中國”戰略及實施方案的通知，必將對我國光纖通信技術發展起到了巨大的推動作用，也會對光纖通信人才培養產生影響。由于光纖通信技術在社會生活中占據的重要地位，因此“光纖通信”課程近年來一直作為國內外高校通信、電子學科的重點專業課程及相關專業的選修課程。這門課程系統主要介紹了光纖通信理論和技術。課程要求是通過這門課程的學習，可以使學生掌握光纖通信技術的基本原理、光纖通信系統的基本構成以及系統設計方法，了解光纖通信技術的實際應用和最新發展方向，為學生畢業后能夠從事光纖數字通信設備的操作、維護、設計、施工或繼續深造打下良好的基礎。“光纖通信”作為一門應用性很強的課程，在實際課程教學中存在諸多問題。關于“光纖通信”課程理論與實踐教學改革成為各高校研究的問題。[2-5]本文將從教學現狀及存在的主要問題出發，對該課程的教學改革進行探討。
一、“光纖通信”課程存在的問題
作為電子科學技術專業一門主要專業課，其特點是光纖通信科學技術發展迅速，新理論和新技術不斷產生和發展。這需要及時更新教學實驗內容、改革教學方法。由于種種原因，“光纖通信”這門課程在實際教學過程中存在諸多問題，主要表現在以下方面：
第一，從授課方面來看在傳統的教學模式下，一般都是按照教材的自然順序按部就班地進行講解，由于本課程公式多、表格多、圖形多，并且在課堂授課中，教師需在黑板上做大量的數學分析推導，課堂教學中過多的公式推導、證明導致課堂氣氛沉悶，教學效果不佳。另外，課程成績考核方式比較單一。目前“光纖通信”原理課程的考核多采取傳統閉卷考試方式，考試內容以理論知識為主，導致學生的學習方法呆板，習慣死記硬背，表現出綜合應用知識能力比較欠缺，不能充分反映出學生對課程知識進行融會貫通、創新思維解決實際問題的能力。以上原因都極大打擊了學生學習的積極性。
第二，實踐性教學環節欠缺。在工科院校“光纖通信”教學實踐的過程中，實踐教學環節向來是一個短板。隨著光纖通信的新理論和新技術不斷產生和發展，實驗硬件更新升級落后、實驗設備陳舊、實驗項目單一、實驗內容老化等原因，教學內容已經落后于光纖通信技術的發展。另外，采用封裝性強、集成化程度實驗箱型的實驗方式在方便操作的同時卻無法讓學生深入了解光纖通信系統全貌。實踐教學很難達到培養學生動手能力的目的，導致學生普遍對實驗教學認識不足，嚴重影響了實驗教學質量和效果。
第三，由于光纖通信技術涉及的物理基礎知識較多如場論、光學原理、通信技術、激光技術等。故在學習本課程之前，學生應先修這些課程。但是由于這些課程本身都有比較深的難度，所以不少學生很難全面掌握。例如研究光纖中的模式分布通常是在圓柱坐標系下用分離變量法解給定邊界條件下的亥姆霍茲方程來完成，要求學生有較好的數學功底和電磁波方面的知識，如果基礎知識不夠扎實這部分的學習就會出現困難。學生對知識的掌握僅僅限于簡單地背結論、公式，做計算題。學生不了解理論的工程應用意義，不具體分析問題，導致學生對課程認識不足，出現不知道學了有什么用的現象，這些問題會使得學生逐步失去對這門課程的興趣。
二、“光纖通信”課程的教學改革思路
鑒于教學現狀和存在的問題，對“光纖通信”課程的教學內容和體系改革非常重要。下面將從教學內容、教學方法以及實驗領域進行改革探索，在教學過程中培養學生的創新能力，為學生圓滿完成學業打下堅實的基礎。
1.創新教學方法
在授課的過程中應摒棄傳統教學方法缺點，充分利用計算機多媒體技術在現代教育中的優勢。從教學目標出發選擇教學內容，把握理論上的度，對課程進行準確定位，突出技術實質。根據不同的教學內容精心制作教學課件，在講課程前言和緒論部分宜采用聲情并茂的圖文、視頻展示，突出基本理論基本分析方法和知識的應用，讓學生在首次接觸該課程時，接觸到一個開闊的視野，有生動的發展歷史和鮮活的應用基礎，而不是讓其產生理論堆積的錯覺。在講授光源時，采用flas來演示受激輻射機理。在講授光纖無源（有源）器件時，可以現場演示一些器件。根據課程內容，把課程涉及的知識分成若干主題，如“低損耗光纖研究現狀及進展”、“摻Er光纖放大器”、“光無源器件及市場調查”、“基于光纖傳感器的研究進展”、“光纖通信的發展趨勢”等。把班級學生分成若干小組，每組負責一個主題，查閱相關文獻資料。當講授先關內容時，小組負責人把寫出的調查研究報告，以ppt的形式進行報告。這不僅可以拓寬學生的視野，提高學生獲取資料的能力，也極大的調動了學習的積極性。讓學生參與到教學中來，充分發揮以教師為主導，以學生為主體的作用。這些教學方法學生參與度高，為學生以后的畢業設計以及研究生學習奠定了良好的基礎。這些教學手段改變了以往課堂教學氣氛沉悶的現象，刺激了學生求知、探索的興趣和激情。
2.優化教學內容
在教學內容上既要重視課程的理論性，也要強調課程的工程實用性。光纖課程的理論較多，在理論課講授時，面面俱到，都講深入也是不切實際的。這就要求對課程教學過程中抓住重點、突破難點，做到詳略得當、主次分明。對于學生反映掌握比較困難的理論，可以適當地在課前進行一些知識的補充。比如在理論推導中用到的一些高等數學知識、電磁場理論中的麥克斯韋方程、導波光學等。這些可以讓學生課前預習，在課堂上教師進行回顧復習來達到鞏固知識的目的，這樣學生在學習新的課程內容就顯得容易接受了。在教學中，既注重理論分析的嚴謹性，又在一些理論分析難度較大的內容上，結合物理意義以簡化分析，以突出“光纖通信”課程理論性和系統性強的特點。適當增加新技術、新理論的課時，使學生更多了解最新技術發展動態。比如在分析光纖中傳輸模式時候，可以不必要去細致分析每一步的公式推導，只需把結論及其物理含義進行解釋。由于公式中用到了貝塞爾函數，函數的解比較復雜，對于方程的解可以利用計算機完成，尤其是相關計算機軟件比如matlab具有可視化功能，[6]由學生自己動手編程解方程和繪圖，既可以降低教師在教學中的勞動量還可以加深學生對知識的掌握和理解。
3.加強實驗教學項目及硬件建設
“光纖通信”原理課程是一門理論性及實踐性很強的課程，因此必須加強和改進“光纖通信”課程的實踐環境教學內容，突出本課程重實踐、強能力的培養特色。實驗建設和實驗教學的重視和完善，有利于培養和提高通信工程類大學本科生的應用能力、創新能力和科研能力。
光纖通信技術發展十分迅速，這使得教學內容更新周期越來越短，結合工程實際越來越密切。光纖通信的實驗教學環節隨著學科的發展顯得越來越重要。由于實驗硬件建設需要投入的資金較多，許多院校在實驗教學環節嚴重落后于光纖通信技術的快速發展。因此在實驗硬件建設方面，亟待改善實驗教學條件，加大經費投入。逐步開設多層次實驗教學項目如基礎性實驗、綜合性實驗、設計性實驗等。基礎性實驗以驗證內容為主，例如采用大恒光電GCS-FIB光纖技術基礎綜合實驗平臺進行“數值孔徑測量”、“光纖準直”等實驗。綜合性實驗對學生綜合知識提出更高要求，例如“自組光纖馬赫-曾德干涉儀”要求學生對馬赫-曾德干涉儀有深入的理解，同時要有較強的動手能力。創新性實驗主要結合教師的科研項目以及大學生創新項目，有興趣的學生可以進行此類研究性實驗。考慮到實驗建設資金限制，對于一些實驗可以用軟件模擬的方式進行驗證，例如“光纖中模式的傳輸”、“光的偏振狀態”可以采用matlab可視化模擬的方法驗證，這些實驗可以由學生參與程序的編寫，提高學生對所學內容的理解。學生參加實驗建設活動，可以在其課程成績中給予體現，以提高學生參加的熱情和積極性。
4.建立全面的評價體系
重理論，輕實踐，重結果，輕過程是傳統評價方式的特點。因此建立能夠反映學習本課程情況的全面評價體系十分必要。建議提高學生學習過程的成績比重，提高學生實驗部分的成績比重。在理論課成績部分可以采用期末考試、主題報告、課堂討論幾項成績的綜合方法，這充分體現了學生的學習過程和學習效果。實驗成績采用包括基礎實驗、綜合性實驗和設計性實驗以及模擬實驗建設部分組成。對于設計性實驗要有更高的要求，實驗結果按照科技論文的形式撰寫，為學生后期的畢業論文和研究生學習打下基礎。總而言之，建立全面的考核評價體系有助于全面考查學生對課程的學習情況，激發學生學習的積極性。
三、結束語
“光纖通信”是一門多學科交叉的理論性和實踐性都很強的課程，在教學過程中，做到理論教學和實踐教學并重。通過這門課的學習使學生成為知識面寬，實踐能力強和具有創新能力的技術人才，這需要在“光纖通信”課程的教學方法、教學內容、實踐環節等方面進行改革和探索。
參考文獻：
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