光纤通信论文范文

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（一）普通光纤

普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展，光中继距离和单一波长信道容量增大，G.652.A光纤的性能还有可能进一步优化，表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合ITUTG.654规定的截止波长位移单模光纤和符合G.653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。

（二）核心网光缆

我国已在干线(包括国家干线、省内干线和区内干线)上全面采用光缆，其中多模光纤已被淘汰，全部采用单模光纤，包括G.652光纤和G.655光纤。G.653光纤虽然在我国曾经采用过，但今后不会再发展。G.654光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量，它在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤，不采用光纤带。干线光缆主要用于室外，在这些光缆中，曾经使用过的紧套层绞式和骨架式结构，目前已停止使用。

（三）接入网光缆

接入网中的光缆距离短，分支多，分插频繁，为了增加网的容量，通常是增加光纤芯数。特别是在市内管道中，由于管道内径有限，在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径和重量，是很重要的。接入网使用G.652普通单模光纤和G.652.C低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用，目前在我国已有少量的使用。

（四）室内光缆

室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输。并目还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆，笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内，布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内，主要由用户使用，因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。

（五）电力线路中的通信光缆

光纤是介电质，光缆也可作成全介质，完全无金属。这样的全介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设的全介质光缆有两种结构：即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的缠绕式结构。ADSS光缆因其可以单独布放，适应范围广，在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用。ADSS光缆在国内的近期需求量较大，是目前的一种热门产品。

二、光纤通信技术的发展趋势

对光纤通信而言，超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标，而全光网络也是人们不懈追求的梦想。

（一）超大容量、超长距离传输技术波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量，在未来跨海光传输系统中有广阔的应用前景。近年来波分复用系统发展迅猛，目前1.6Tbit/的WDM系统已经大量商用，同时全光传输距离也在大幅扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用(OTDM)技术，与WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同，OTDM技术是通过提高单信道速率来提高传输容量，其实现的单信道最高速率达640Gbit/s。

仅靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量毕竟有限，可以把多个OTDM信号进行波分复用，从而大幅提高传输容量。偏振复用（PDM）技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由于归零（RZ）编码信号在超高速通信系统中占空较小，降低了对色散管理分布的要求，且RZ编码方式对光纤的非线性和偏振模色散（PMD）的适应能力较强，因此现在的超大容量WDM/OTDM通信系统基本上都采用RZ编码传输方式。WDM/OTDM混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在OTDM和WDM通信系统的关键技术中。

（二）光孤子通信。光孤子是一种特殊的ps数量级的超短光脉冲，由于它在光纤的反常色散区，群速度色散和非线性效应相互平衡，因而经过光纤长距离传输后，波形和速度都保持不变。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信，在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。

光孤子技术未来的前景是：在传输速度方面采用超长距离的高速通信，时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大传输距离方面采用重定时、整形、再生技术和减少ASE，光学滤波使传输距离提高到100000km以上；在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。当然实际的光孤子通信仍然存在许多技术难题，但目前已取得的突破性进展使人们相信，光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系统中，有着光明的发展前景。

（三）全光网络。未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段，也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍采用电器件，限制了目前通信网干线总容量的进一步提高，因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。

全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。

目前，全光网络的发展仍处于初期阶段，但它已显示出了良好的发展前景。从发展趋势上看，形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电光瓶颈已成为未来光通信发展的必然趋势，更是未来信息网络的核心，也是通信技术发展的最高级别，更是理想级别。

三、结语

光通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到重要作用。虽然经历了全球光通信的“冬天”但今后光通信市场仍然将呈现上升趋势。从现代通信的发展趋势来看，光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来到来。

参考文献：

[1]辛化梅、李忠，论光纤通信技术的现状及发展[J].山东师范大学学报（自然科学版），2003，（04）

[2]毛谦，我国光纤通信技术发展的现状和前景[J].电信科学,2006,(8).

[3]王磊、裴丽，光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息，2006，（4）：59-60.

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光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。光纤从提出理论到技术实现和今天的高速光纤通信也不过几十年的时间。从国外的发展历程我们可以看出，20世纪60年代中期，所研制的最好的光纤损耗在400分贝以上，1966年英国标准电信研究所高锟及Hockham从理论上预言光纤损耗可降至20分贝/千米以下，日本于1969年研制出第一根通信用光纤损耗为100分贝/千米，1970年康宁公司(Corning)采用“粉末法”先后获得了损耗低于20分贝／千米和4分贝/千米的低损耗石英光纤，1974年贝尔实验室(Bell)采用改进的化学汽相沉积法制出性能优于康宁公司的光纤产品。到1979年，掺锗石英光纤在1.55千米处的损耗已经降到0.2分贝/千米，这一数值已经十分接近由Rayleigh散射所决定的石英光纤理论损耗极限。

目前国内光纤光缆的生产能力过剩，供大于求。特种光纤如FTTH用光纤仍需进口，但总量不大，国内生产光纤光缆价格与国际市场没有差别，成本无法再降，已经是零利润，在国际市场没有太强竞争力，出口量很小。二十年来的光技术的两个主要发展，WDM和PON，这两个已经相对比较成熟。多业务传输发展平台两个方面，一方面是更有效承载以太网业务、数据业务，另一方面是向业务方面发展。AS0N的现状是目前的系统只是在设备中，或是在网络中实现了一些功能，但是一些核心作用还没有达到。

二、光纤通信技术的趋势及展望

目前在光通信领域有几个发展热点即超高速传输系统、超大容量WDM系统、光传送联网技术、新一代的光纤、IPoverOptical以及光接入网技术。

（一）向超高速系统的发展

目前10Gbps系统已开始大批量装备网络，主要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。但是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通。它的比较现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用(WDM)方式进入了大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。

（二）向超大容量WDM系统的演进

采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用率低于1％，还有99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一级光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用(WDM)的基本思路。基于WDM应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。目前全球实际铺设的WDM系统已超过3000个，而实用化系统的最大容量已达320Gbps(2×16×10Gbps)，美国朗讯公司已宣布将推出80个波长的WDM系统，其总容量可达200Gbps(80×2.5Gbps)或400Gbps(40×10Gbps)。实验室的最高水平则已达到2.6Tbps(13×20Gbps)。预计不久的将来，实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。

（三）实现光联网

上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光光联网既可以实现超大容量光网络和网络扩展性、重构性、透明性，又允许网络的节点数和业务量的不断增长、互连任何系统和不同制式的信号。

由于光联网具有潜在的巨大优势，美欧日等发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研，特别是美国国防部预研局(DARPA)资助了一系列光联网项目。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展。建设一个最大透明的、高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络，不仅可以为未来的国家信息基础设施(NJJ)奠定一个坚实的物理基础，而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的战略意义。

（四）开发新代的光纤

传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势，开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前，为了适应干线网和城域网的不同发展需要，已出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。其中，全波光纤将是以后开发的重点，也是现在研究的热点。从长远来看，BPON技术无可争议地将是未来宽带接入技术的发展方向，但从当前技术发展、成本及应用需求的实际状况看，它距离实现广泛应用于电信接入网络这一最终目标还会有一个较长的发展过程。

（五）IPoverSDH与IpoverOptical

以lP业务为主的数据业务是当前世界信息业发展的主要推动力，因而能否有效地支持JP业务已成为新技术能否有长远技术寿命的标志。目前，ATM和SDH均能支持lP，分别称为IPoverATM和IPoverSDH两者各有千秋。但从长远看，当IP业务量逐渐增加，需要高于2．4吉位每秒的链路容量时，则有可能最终会省掉中间的SDH层，IP直接在光路上跑，形成十分简单统一的IP网结构(IPoverOptical)。三种IP传送技术都将在电信网发展的不同时期和网络的不同部分发挥自己应有的历史作用。但从面向未来的视角看。IPoverOptical将是最具长远生命力的技术。特别是随着IP业务逐渐成为网络的主导业务后，这种对JP业务最理想的传送技术将会成为未来网络特别是骨干网的主导传送技术。

（六）解决全网瓶颈的手段一光接入网

近几年，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换，还是传输都己更新了好几代。不久，网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络，而另一方面，现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的(90％以上)、原始落后的模拟系统。两者在技术上存在巨大的反差，制约全网的进一步发展。为了能从根本上彻底解决这一问题，必须大力发展光接入网技术。因为光接入网有以下几个优点：（1）减少维护管理费用和故障率；（2）配合本地网络结构的调整，减少节点，扩大覆盖；（3）充分利用光纤化所带来的一系列好处；（4）建设透明光网络，迎接多媒体时代。

参考文献：

[1]赵兴富，现代光纤通信技术的发展与趋势.电力系统通信[J].2005(11):27-28.

[2]韦乐平，光纤通信技术的发展与展望.电信技术[J].2006(11):13-17.

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①光纤通信系统耗损较低，尤其是石英光纤的耗损更低，基本不会超过0.2dB/km，正是因为其耗损极低，因此其中继距离较长，拿石英光纤来说，其最远的中继距离能够超过200km，如果是非石英极低耗损光纤，那么中继距离会得到进一步的提高，利用损耗低的特点进行海底通信电缆的铺设，能够有效降低成本，并保证通信系统的安全可靠。②光纤通信系统不会受到串音和电磁干扰，光波在传输过程中都处于光缆当中，因而不会出现泄漏，就算在弯道出现泄漏，其泄出量也极低，对此可以以消光剂来保存光波，而且光缆中有很多的光纤，因此不会受到串音干扰，极大程度保障了数据的安全。而光纤自身的绝缘属性能够使其避免电磁干扰。③光纤通信系统的频带较宽，能够实现大容量的通信，就目前而言光纤能够使用的带宽值能够达到50000GHz，使用一对光纤能够完成近三万多的电话传输，同时对于宽频带信息的传输有重要的价值。④使用光纤能够减少对金属材料的过多使用，光纤主要的材料为石英，这种材料的储存量巨大，同电缆则主要使用资源量较小的铜。除此以外光纤还具有较高的抗腐蚀能力，但是也存在机械强度不高、质地脆的缺陷，连接时的技术要求高，对于弯曲的半径也有严格的控制。

2远方监控系统

沅陵远方集控计算机监控系统采用北京中水科技有限公司开发的全开放、分层分布式H9000V4.0系统由一（两）套数据采集服务器群、两台操作员站、一台工程师站、一台培训工作站、一台语音报警站、一台报表服务器、两台远动工作站、一台厂内通信工作站（用于基地内通信）和两台Ⅰ区核心交换机组成。集控侧监控系统同样采用双冗余配置并与电厂侧监控系统在功能上完全对等且互为备用，形成一套完整的监控系统。沅陵基地监控网通过PTN及光纤直连两个1000Mb不同的通信通道与凤滩厂区的监控计算机系统通信，预留1000MbSDH通道为应急冷备用通道，形成完整监控网，控制以沅陵基地的系统为主，前方的系统备用，实施远程监视与控制。根据电监会安全[2006]34号文《电监会关于主机加固的规定》，电厂监控系统等关键应用系统的主服务器，以及网络边界处的通信网关、WEB服务器等，应该使用安全加固的操作系统，采用专用软件强化操作系统访问控制能力。故本期共配置了5套操作系统加固软件以满足系统安全防护的要求。远方监控系统没有采用传统的规约打包式传输方式，而采取沅陵调度大楼控制终端直接与电厂侧现地控制单元通讯的“直采直送”方式，将远程控制、采集延时控制在5ms以内，满足国家电网公司对智能化电厂的数据及时性要求。同时采用双中心冗余配置对时系统，凤滩主站、沅陵从站，确保系统时钟一致性（如图1~2）。

3系统光纤通信案例分析

远方集控SDH建设采用NEC的U-NODE设备，建设内容如下：沅陵：沅陵基地配置1套NECU-NODEWBM设备，配置2块L-16.2光板分别对凉水井变和凤滩后方，1块L-1.2光板对凤滩前方，1块GBEM板和1块FEH板。凤滩：由于凤滩后方NECU-NODEBBM设备主框插槽已满，无法新上2.5Gb/s光板，因此本工程在凤滩后方NECU-NODEBBM设备上配置1个EXT16（2.5Gb/s）扩展（含2块PSW板的更换）子框和1块L-16.2光板，以及1块FEH板。凉水井变：凉水井220kV变现有NECU-NODEWBM设备。

4试验调试

调度软交换系统试验调试工作从2012年12月30日开始，完成了系统功能试验与网络可靠性试验。经过一段时间的试运行，系统各项性能稳定。PTN设备2013年1月22日由由湖南省电力公司信息通信公司信息通信运维中心组织，使用专业网络测试工具Smartbits600B网络性能分析仪对PTN传输通道性能进行测试（详见凤滩电厂沅陵基地至后方机房网络传输通道测试报告）。并与SDH设备的性能进行了比较，从数据上说明了PTN设备在以太网的传输效率高于SDH设备。整体试验达到前期方案要求，没有出现漏项缺项情况，试验数据可靠真实。通过联调试验，检验了SDH、PTN通道的可靠性，二次防护网、调度数据网的稳定性，检测了PTN及调度数据网等系统各项切换的延时及稳定性，试验数据满足要求，SDH、PTN、二次防护网、调度数据网已具备正式投运条件。

5结束语

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集成光电子器件近年来随着光纤通信技术的广泛利用而得到了极大的发展，由部分走向集成化已经成为其可预期的发展趋势。32x32、64x64的MEMS光开关现在已经逐步实现了商用化，而兼具组装光电子器件和直接集成光电子器件的PLC平面光波导线路也正处于投入试用阶段。各种家庭，办公用满足高清要求的显示终端也正在大规模推行中。以高清数字电视为例，我国国家广播电视总局在2000年公布了关于HDTV的行业标准，采用1125/50/2：1格式，通常表达为1920/1080/50i格式。而高清数字电视的水平清晰度可以分为绝对清晰度和相对清晰度两种。水平方向上实际显示的线条（黑白线条）数量便是绝对清晰度，通常由于电视画面宽度与高度尺寸的不同，会导致水平方向能容纳相对而言更多的像素数量，而为了两个方向上可以用相同方法来表示其清晰度，通常会将水平方向的显示线条数量用以乘上画面的宽高比，从而得到其“电视线”。等离子显示器的选择应该区分专业工程用和民用的产品，用于高清晰多媒体高清电视会议用的专业工程等离子显示器的优势在于接口类型非常丰富，插槽式的设计使得其适用的接口类型更加广泛，此外RGBHV、AVI接口通常只有专业工程等离子显示器才有，所以高清晰多媒体应用与电视会议办公通常会采用专业工程用等离子显示器。

而高清晰多媒体应用之一的电视会议的投影机选择则需要满足物理分辨率在1920×1080p，不通过转换可以实现画面比例16：9，亮度高于3000ANSI；RGBHV、VGA分量，HDMI、DVI分量，串行控制接口RS232等都应该具备。而工程类投影机长时间使用所显示出的稳定性极佳，因此一般会选择工程类投影机。

二、技术需求分析光交换技术

由于光纤通信将光作为载体，要将其用于高清晰多媒体领域，需要解决的首要问题便是传输与光交换。其传输损耗因为使用的介质的改变而大大降低，使得传输问题不再那么棘手。光交换技术主要包括了光分组的产生技术，光分组后再生技术，光分组缓存技术等。而其最主要的目的是为各个端口提供光通道或是无限传输方式，以支持各类型数据的传输。而如今已经实现的光突发交换技术将DWDM技术所扩展的带宽进行了充分利用，可以不经由光电相互转化而直接实现“T比特级别光路由器”，为实现高清晰多媒体数据的传输提供了可能性。

光纤接入技术正是由于高清晰多媒体领域对于高质量视频通信媒体业务和高速数据通信的需求，使得光纤接入技术得以被关注，进而得以实现。光纤接入技术的优势在于其极大程度地降低了故障发生的频率，进而降低了维护费用与使用成本，促进了新设备的不断研发与升级。人民生活水平的日益提高，使其无法再满足于以往传统接入方式的传输速度，高清晰多媒体成为其竞相追逐的对象，而其费用的低廉使其适用度逐步拓展，所以光纤接入技术必将是光纤通信技术在高清晰多媒体领域应用与发展的必然趋势。

波分复用技术光纤传输容量的爆炸式膨胀正是得益于波分复用技术。以光波的不同波长作为低损耗窗口信道划分的重要依据，在其划分完毕之后，再用波分复用器将光载波再一次合并，进而在光纤通道中完成传输，最后在到达接收端时用复用器再将光波进行分离，这样便实现了在一个光纤中多路光信号的传输过程。这样的一个过程使得传输信息容量得到了极大扩展，大量复杂数据的传输在极短的时间内就可以完成，正符合高清晰多媒体的需求。

三、光纤通信技术在高清晰多媒体领域的发展展望

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电力通信对可靠性要求很高，就算是在极其恶劣的环境中，也要保证通信传输功能的良好，光纤通信技术能完全满足这些要去，它不会受自然环境条件的影响，其稳定性和传输质量都比较好，同时还具有良好的抗电磁干扰能力，很适合多级电力网的通信需求。光纤通信技术还具有自我调节能力，在没有人为干扰时，能快速自动恢复通信能力，从而保证信息传输的安全性。

2能够扩展且投资效益良好

随着经济的快速发展，电力企业也越来越重视投资的经济性要求，在构建电简论光纤通信技术在电力网中的运用问题孔洪云/国家电网随州供电公司摘要：随着经济的快速发展和和谐社会的构建，电力资源已经成为社会发展和人们生活必不可少的能源之一，我国的电网系统建设规模越来越大，与此同时，随着智能电网系统的逐步完善，计算机技术和通信技术在电网系统中的应用越来越广泛，这就对电力通信网络的传输提出了更高的要求，光纤通信技术具有容量大、稳定性强等特点，将会广泛应用在电力网通信中。文章对光纤通信技术在电力网的运用进行了分析。关键词：光纤通信；电网；运用力通信系统时，要对系统的复杂性、网络的扩展性、设备的承受能力等进行综合考虑，这就需要使用一种兼容性强的通信方式，从而避免电力企业的重复投入，降低维护成本，同时还能获得良好的操作性，极大的提高电力企业的投资效率。

3光纤通信技术在电力网中的应用

3.1光缆的应用。正常的光纤复合架空地线都是采用光纤的形式进行信息传输的，也就是OPGW形式，由于电力传输线路是采用可以通信的光纤单元，因此，OPGW在架空地线的基础上融合了输电线路和通信光缆，OPGW是光纤通信技术和输电技术的有效结合，具有地线和通信两种功能。OPGW安装很简单，可以和通信输电线路一起完成施工，目前，OPGW常用于35KV及以上的电力网通信系统中。

3.2用于工程设计及实施中。一个完整的通信网络包括传输、交换、接入等三部分，传输是综合通信网络的综合平台，是通信网络最重要的一部分，它对信息传输的安全和传输系统的稳定运行有十分重要的影响，因此，在构建通信网络时，要将传输网络放在首要位置。目前，光纤通信常采用环形、链形、或者环形链形相结合的构造，根据线路的间距，采用STM1、STM4、STM16的传输速度，设备能进行双线单向保护和传输设备一致的接入装置，从而实现2Mbit/s和语音连接的任务。光纤构建上，由于电力系统本身拥有大范围的输电线路，因此，在正常情况下，都是采用自承式光纤进行安装，这种光纤常采用6芯、8芯、12芯、24芯、48芯等形式用于220KV及以下的线路中，在资源分配中常采用华为、中兴的设备，该光纤的特点是价格便宜，不需要停电，能极大的提高电力企业的经济效益。

4光纤通信技术的发展趋势

近年来，随着科技的快速发展，加上电力行业管理体制不断优化，光纤通信技术得到了飞速的发展，光纤通信的速度将会进一步提高。从通信技术的发展状况来看，通信容量扩展和传递速度的提高一直存在矛盾，光纤通信技术能有效地解决这个问题，因此，光纤通信在电力网中将会进一步提高通信速度。过去采用的分复用法已经没有开发潜力，而光纤宽带还有很大的开发空间，因此，光纤通信的容量将会进一步提高，从而在电力网中发挥出更大的作用。

5电力通信系统光缆的日常维护

5.1电缆受到雷击的主要原因及维护。在建设电网系统时，光纤通信和输电线路是同时进行施工的，在输电电路的顶部经常会架设光纤通信，由于输电线路周围的地形地貌十分复杂，并且线路塔杆需要架设在一定的高度上，因此，光纤通信很容易受到雷击，对光纤通信的安全运行造成很大的影响。为保证光纤通信的安全，防止雷击影响光纤通信的稳定运行，在进行电网建设时，要不断优化设计的防雷击方法，根据实际情况选用合理的避雷方法，从而不断提高输电线路的防雷击能力。

5.2电腐蚀的原因及维护。引起光纤通信电腐蚀的主要原因是悬挂点误差和干带电弧，光纤通信方式中的光纤悬挂点如果高出设计的标准位置，就会导致光纤产生很大的电场强度，远远超过设计标准，从而引起光纤表面电腐蚀；当光纤产生干带电弧时，会产生大量热量，导致光纤外套表面温度升高，从而产生树枝化电痕，引起电缆燃烧事故。为防止光纤出现电腐蚀现象，在进行构建电力系统时，要严格的按照设计图纸进行施工，从而为光纤通信系统的稳定运行提供保障；当光纤通信系统投入使用后，电力企业要加强日常维护管理，避免电缆出现燃烧等事故。

5.3人为破坏。收利益的趋势，部分不法人士常常偷盗电缆，这对光纤通信系统的稳定运行造成很大的影响，因此，要电力企业要加大宣传力度，让广大人民群众明白光纤通信的重要性，积极主动的参与到电缆监护中，从根源上减少电缆偷盗事故的发生。电力企业要加强电缆巡检力度，发现问题后，要根据实际情况及时进行处理，从而为光纤通信系统的正常运行提供保障。

6结束语

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在获取网络及光纤区域网络上的模块与元器件的应用需要上存在这一定的差异，DWDM技术不是其中主要的发展方向和趋势。由于现阶段大多数的获取网和区域网距离高层次的发展程度上还有很大的距离，需要的一些传输频率普遍较低。比如，早已经确定出了现阶段非常热门的1Gb/s、OpticalEthernet标准，对于传输网络只能够单一频道的传输速率或者骨干的传输方式上，区域网络的传输方式上都已经能够很好的给予满足。

2光纤通信的被动元器件和模块技术分析

解多工器和DWDM光波长多工是光纤通信被动元器件和模块当中最为基本的器具所在，将一些不同的波长光分开到不同的光纤当中或是向着同一个光纤中合并，这就是解多工和多工两种形式。因为有较小的间距存在于DWDM频道之间，一般的时候会维持在100GHz或者50GHz。对于这种多工/解多工的任务，只有平头、陡裙、窄频的滤波器才能够予以胜任。可以对多种类型的技术进行使用，来将这种波长多工/解多工器制作出来，主要涵盖着阵列光波导元器件、传统绕射式光栅、光学镀膜、全光纤式元器件等。其中现阶段最为成熟的技术即为光学镀膜式的波长多工/解多工器。在光学镀膜式解多工器/波长多工中，光学镀膜式滤镜是关键的元器件之一。要将和要求相符合的DWDM滤镜制作出来，一定要确保有一百层存在于镀膜的层数当中，按照四分之一的波长来对每层的厚度进行确定，为了能够达到陡群和平头的要求，要对三个共振的空腔结构进行使用。并且最为重要的是要非常准确的确定出每层的厚度，需要有准确及时的厚度监控装置存在于制作当中。阵列式光波导元器件为制作DWDM波长多工/解多工器的第二种有效方式。在第一段结合处通过了入射光之后，由于绕射的作用，进而向着中间的阵列光波导中分布的入射，通过阵列光波导，光向着另一端中传导，不同变化率的线性相位改变会存在于不同频率的光中，在改变了这种线性相位之后，在第二段的结合处将会令不同频率的光在输出端的某一光波导中会重新的聚集。其中所谓的阵列天线就是其中的主要原理所在，在控制阵列波导的基础上，辐射光的方向对中盐阵列光波导的长度变化率和波导的间距能够适当的去选择，这样就会有定值的频道存在于频道的间距当中，这样在输出端的光波导阵列中就能够刚好聚焦入射进去，进而对DWDM多解工和多工的功能上能够很好的给予实现。全光纤式的元器件为第三种对DWDM解多工器/波多长工进行制作的方法，同时，又有两种大的种类存在于这类元器件中：串接光纤干涉仪式元器件和光纤光栅式元器件。在光纤的核心中，直接产生作用，对于一些周期性折射系数的光栅可以用UV光感器直接的感应出来，对布拉格绕射的作用上进行利用，能够将窄频发射式滤波器直接的制作出来。但是，由于是在一维光纤里面存在的一种反射式的滤波器，这样就很难分开入射光和其中的反射光，这样就需要对光纤干涉仪和旋光器的架构进行使用，不然光的损耗在其中就会非常的大。针对串接光纤干涉仪式的元器件，在对具有周期性穿透频谱的滤波器进行制作的过程中，对串接式光纤干涉仪进而就能够非常直接的进行使用，对光纤干涉仪两臂的长度借助适当的选择方式，对平头、陡群和窄频的要求上进而能够很好的给予完成。

3模块技术及光纤通信主动元器件

在模块和主动元器件方面，有这样几个重要的内容存在于具体的发展中：光传接模块技术、光放大器技术、选频激光、可调频激光、表面辐射激光技术等。光通信用激光光源的一种技术方式中就包括着表面辐射激光。因为存在着较短的共振箱，这样对单纵模的输出上就能够很好的给予完成，因此，窄频宽在其中是允许存在的；能够利用垂直的方式来发射输出光，因此对on-wafertest能够进行应用；因为存在着较为对称的辐射光模态，因此，向光纤中的耦合就能够非常容易的予以实现。因为存在这上述的一些特征，不管是构造的具体成本，还是元器件的在具体制程，和边射型激光比较起来都会非常的低。因此，造成边射型激光被用于短距离高速率的资料传输连接，被850nm的VESEL完全取代了。但是，现阶段还没有非常成熟的产品存在于长波长VESEL当中，因此，边射型激光还是该通信波段的核心所在。现阶段掺铒光纤放大器仍为光放大器的主要技术方式所在，可以是在L-band，也可以是在C-band上面，可以是拥有动态增益控制或者平坦化的复杂光放大器次系统。低成本是半导体光放大器的主要优点所在，但是，因为存在着较短的载子生命周期，因此，有着较大的非线性效应存在于其中，这样对很多波长不适合同时来进行放大。但是，在处理一些非线性信号的时候却非常的适用，集中3R技术就是其中的典型代表，就是将直接高速的信号直接的应用到光学层当中。Raman光放大器为另一种形式的放大器，这种类型的放大器就是对光纤的Raman效应进行合理使用，进而将放大的效果彰显出来，这样一个高功率的激发光源在其中是绝对不能缺少的。能够由激光发源的波长来决定光放大的波段，这是其中最为显著的优点所在，并且这种放大器有着分布式的特点，将光纤中的信号能够有效的降低下来，这样对传输信号时的非线性效应能够有效的降低下来，但是也有一定的不足之处，即为存在功率较高的激光发射源，并且还有较为昂贵的价格。

4结语

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摘要：本文针对光纤通信技术的发展及趋势展开研究，分别介绍了光纤通信技术的发展历史和现状，以及光纤通信技术的发展趋势，对一些先进的光纤通信技术进行了介绍。

关键词：光纤通信技术发展历史现状发展趋势

1、导言

目前，在实际运用中相当有前途的一种通信技术之一，即光纤通信技术已成为现代化通信非常重要的支柱。作为全球新一代信息技术革命的重要标志之一，光纤通信技术已经变为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介，并深刻的、广泛的改变了信息网架构的整体面貌，以现代信息社会最坚实的通信基础的身份，向世人展现了其无限美好的发展前景。

自上世纪光纤通信技术在全球问世以来，整个的信息通讯领域发生了本质的、革命性的变革，光纤通信技术以光波作为信息传输的载体，以光纤硬件作为信息传输媒介，因为信息传输频带比较宽，所以它的主要特点是:通信达到了高速率和大容量，且损耗低、体积小、重量轻，还有抗电磁干扰和不易串音等一系列优点，从而备受通信领域专业人士青睐，发展也异常迅猛。

2、光纤通信技术的发展历史总结

近十几年来，光纤通信技术有了长足的进展，其中的新技术也不断被发掘，大大提高了传统意义上的通信能力，这使得光纤通信技术在更大的范围内得到了应用。

光纤通信技术是指把光波作为信息传输的载波，以光纤作为信息传输的媒介，将信息进行点对点发送的现代通信方式。光纤通信技术的诞生及深入发展是信息通信史上一次重要的改革。光纤通信技术从理论提出到工程领域的技术实现，再到今天高速光纤通信的实现，前后经历了几十年的时间。

上世纪六十年代开始的光纤通信技术最开始起源于国外，当时研制的光纤损耗高达400分贝/千米，后来，英国标准电信研究所提出，在理论上光纤损耗能够降低到20分贝/千米，然后，日本紧接着研制出通信光纤的损耗是100分贝/千米，康宁公司基于粉末法研制出了损耗在20分贝/千米以下的石英光纤，到最近的掺锗石英光纤的损耗降低至0.2分贝/千米，已经接近了石英光纤理论上提出的损耗极限。

由以上光纤通信技术的发展历程，可以把光纤通信技术分为大致五个阶段，即850纳米波段的多模光波，到1310纳米多模光纤，到1310纳米单模光纤，再到1550纳米单模光纤，最后是长距离进行传输的光纤通信技术。

3、光纤通信技术的现状研究

(1)光纤通信技术中的波分复用技术。即WDM，充分利用了单模光纤低损耗区的优势，获得了大的带宽资源。波分复用技术基于每一信道光波的频率和波长不同等情况出发，把光纤的低损耗窗口规划为许多个单独的通信管道，并在发送端设置了波分复用器，将波长不同的信号集合到一起送入单根光纤中，再进行信息的传输，而接收端的波分复用器把这些承载着多种不同信号的、波长不同的光载波再进行分离。

（2)光纤通信技术中的光纤接入技术。光纤接入网技术是信息传输技术的一个崭新的尝试，它实现了普遍意义上的高速化信息传输，满足了广大民众对信息传输速度的要求，主要由宽带的主干传输网络和用户接入两部分组成。其中后者起着更为关键的作用，即FTTH(意思是光纤到户)，作为光纤宽带接入的最后环节，负责完成全光接入的重要任务，基于光纤宽带的相关特性，为通信接收端的用户提供了所需的不受限制的带宽资源。

4、光纤通信技术的发展趋势

下面介绍在未来将会大有发展的几种光纤通信技术，如下图1所示。

（1）光接入网通信技术的更进一步发展。现存技术上的接入网依旧是双绞线铜线的连接，仍然是原始的、落后的模拟系统，而网络中的光接入技术的应用使其成为了全数字化的，且高度集成的智能化网络。

光接入网通信技术所要达到的主要目标有:最大程度的使维护费用得到降低，故障率得到明显下降;可以用于新设备的开发和新收入的不断增加;与本地网络相结合，达到减少节点数目和扩大覆盖面范围的目的;通过光网络的建立，为多媒体时代的到来做好准备;另外，可以最大化的利用光纤本身的一些优势特点。

（2）光纤通信技术中光传输与交换技术的融合一光接入网通信技术的后延。基于上述光接入网通讯技术的成熟发展，网络的核心架构己经得到了翻天覆地的改变，并正在日新月异的变化发展着，在交换和传输两方面来讲也都早已进行了好几代的更新。光接入网技术和光输与交换技术的融合技术，前者较后者在技术应用上有了一些技术上改进，从而也就提高了全网的往前的进一步有效发展，但此项技术相对来讲仍不成熟。

（3）新一代的光纤在光纤通信技术中的应用。传统意义上的G.652单模光纤已经在长距离且超高速的传送网络发展中表现出了力不从心的缺点，新一代光纤的研发己成为当今务实之需，它也构成了新一代网络基础设施建设工作的一个重要组成部分。在目前普遍需求的干线网和城域网的背景下，基于不同的发展需要，己经发展出了两种新一代光纤一非零色散光纤和全波光纤。

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随着国家经济的发展和人民生活水平的提高，人们对电力的需求日益增长，同时对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求。配网馈线自动化是配网系统提高供电可靠性最直接有效的技术手段之一。在近几年国家加大了对城网和农网的改造，国内各大供电局对配电网自动化的投入也在加大。在配网自动化实现的过程中，我们发现通信问题是一个难点问题。在此，仅就光纤通信在配网自动化方面的应用谈一点认识和体会。

2配电网自动化对通信的要求

同调度SCADA系统一样，配电自动化系统也需要一个有效的通信网，同时他有自己的特点：终端数量极多。配网系统拥有众多的开闭所、配电变压器、柱上断路器，要对这些设备进行监控就需要许多FTU和TTU，同时这些FTU随配电设备安装，地域分布广，通讯节点分散。

配网自动化系统的规模、复杂程度和自动化程度决定了通信系统应满足下述要求：

(1)可靠性：

配网系统的通信设备有很多暴露在室外，环境恶劣，因此必须能够抵御高温、低温、日晒、雨淋、风雪、冰雹和雷电等自然环境的侵袭。同时，尽量避免各种电磁干扰，保证长期稳定可靠地工作，并要求在线路停电时，通信系统仍能正常工作。

(2)经济性：

考虑到配电网系统的总体经济效益，通信系统的投资不应过大，力争充分利用现有的主网通信资源，进行主、配网整体规划，避免重复投资。

(3)寻址量大：

通信系统不仅要考虑目前及未来的数据传输的需要，还要考虑系统升级的要求。

(4)双向通信：

配网自动化要实现遥测、遥信、遥控功能，就必须要求具有双向通信能力。

(5)容易操作和免维护。

根据以上的要求，伴随着光纤价格的下降，目前，光纤通信正广泛地应用于电力系统。

3光纤通信

自激光器和低损耗光纤问世以来，光纤通信系统以其技术、经济上无可比拟的优越性而迅速崛起，并风靡全球。该系统是以光纤为传输介质，以光为载波信号传递信息的通信系统，应用的光波波长为1.0～1.μm靘，整个系统由电端机、光端机、光缆和中继器构成。光纤可分为单模光纤(SMF)、多模光纤(MMF)、长波长低射散光纤(LMF)、保偏光纤(PMF)及塑料光纤(POF)等很多种；常用的为单模和多模光纤，多模光纤就是传输多个光波模式，而单模光纤只传输一个光波模式。单模光纤比多模光纤传输距离长，目前一般地，光信号在多模光纤内可传6km左右，在单模光纤内可传30km。因此，单模光设备的价格要高于多模光设备。实用的光纤通常都是由多根光纤、加强芯、保护材料、固定材料等组合成光缆构成的传输线。

光纤MODEM可完成光信号与数字信号之间的相互转换。光纤MODEM一般有一个以上的数据口用以传递同步或异步信号。通信速率可达到2Mbps或更高，配网常用的通信速率一般为同步N×64K或异步19200bps以下。故足以满足配网通信的需要，光纤MODEM的连接示意图如下：

另外，还有一种光纤MODEM具有双环自愈功能。这一功能使通信的可靠性大大增强。其功能示意图如图2所示：

图2(I)中，A，B，C三点是通过自愈光MODEM实现的双环网，若在D点发生故障，则如图2(II)所示，光路在A站和C站愈合(环回)，使通信不受影响，同时向主站发出相应的告警及定位信号，使维修人员及时修复故障段光缆。

4光纤通信的特点

光纤通信具有通信容量大，衰减小，不怕雷击，抗电磁干扰、抗腐蚀、保密性好、可靠性高、敷设方便等优点，不过投资费用相对较高，尤其对于城区内直埋式电缆线路的光纤敷设，施工费用将更大。

5光纤通信在配电网上的实现方案

光纤通信的组网方式非常灵活，可以构架成星型、链型、树状、网状、单纤网、双纤网、环上多分支、多环相交、多环相切等各种拓扑结构的网络。

根据配电自动化系统的特点，光纤网通常需组成环型网，并与计算机局域网连接，实现数据共享。常用的组网方式如图3所示。

图3中：“S”表示网络服务器，“W1、W2、Wn”表示工作站，“b”表示变电所，“k”表示开闭所，“T”表示配电变压器。

实际工程设计中，充分考虑到电力通信专网拓扑结构的复杂性，SDH传输系统可以采用多达126个E1(2M口)全交叉连接和双主光环+多光分支的设计思想。基本构架为1～3个SDH／STM-1双纤自愈环相交或相切，而且在需要时，可通过更换光卡的方式在线升级为SDH／STM-4。如果局调度中心局域网位于网络地理中心，建议设计为相切环，以调度中心为切点，如图4所示；如果局调度中心局域网偏离网络地理中心，建议设计为相交环，由于调度中心不在交点，为了环间可靠转接，各环相交至少两点，互为保护路由，如图5所示。

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在DPSK光纤通信系统中，发射机主要由差分编码器、激光源、MZ调制器组成，接收机则包括MZ干涉仪、平衡检测器和一个电低通滤波器，传输媒介由一段或多段光纤组成，在每个中继站有一个光放大器用来补偿光纤的传输损耗，本文使用前置补偿的方法。DPSK传输系统的模型如图1至3所示。DPSK调制码型为占空比为67%的RZ-DPSK（CSRZ-DPSK）码，原始信号用40Gb/s的伪随机二进制序列表示。系统工作波长为1550nm，传输距离为1200km，传输链路由15个环路段组成，每个环路段包括一段80km的单模光纤（SMF）和一段17km的色散补偿光纤（DCF），使色散得到完全补偿。SMF的前置掺饵光纤放大器（EDFA）用于补偿环路段的衰减，并规定SMF的入纤光功率为4dB，DCF的前置EDFA规定DCF的入纤光功率为0dB，EDFA的噪声指数为4dB，电滤波器为四阶低通滤波器，截止频谱为32GHz。

2.仿真结果分析

2.1调制格式的色散容限我们用眼图张开度代价衡量不同调制格式对色散效应的容限。测量调制格式的色散容限时，所采用的传输链路与图1稍有不同，只保留一段80km的SMF光纤，SMF光纤的参数设置中，去掉非线性效应和偏振模色散效应。保持光纤长度不变，通过改变SMF中色散系数的大小，测量接收信号的眼图和背靠背信号眼图，计算眼图张开度代价（EOP）。EOP与色散值关系曲线如图4所示。通过比较达到规定EOP时所允许的最大色散值，可对比图中四种调制格式的色散容限。由图4可以看出，在40Gb/s的单信道光传输系统中，各种调制格式的色散容限的上升趋势基本相同，达到2dB眼图张开度代价时，NRZ信号的色散容限最大，RZ-DPSK信号的色散容限最小。RZ格式相对于NRZ格式，其脉宽较小，频谱较宽，所以受色散效应的影响比NRZ大。CSRZ-DPSK的频谱宽度介于NRZ-DPSK和RZ-DPSK之间，所以它的色散容限高于RZ调制格式。由上面的仿真中知道，在传输系统中都必须考虑色散补偿，因为普通的SMF每公里的色散值为17ps/nm/km，不管使用哪种调制格式，不加色散补偿时，其传输距离只能限制在几公里内[3]。

2.2调制格式的非线性容限在高速光纤传输系统中，非线性效应会导致光纤传输特性的劣化，如信噪比降低，信号失真等。对于单信道系统，自相位调制（SPM）是最主要的非线性效应[4]。搭建一个类似图1结构的40Gb/s单信道光传输系统，传输距离为160km。在色散完全补偿（不考虑偏振模色散）的情况下，使用SMF和DCF前面的放大器规定其入纤功率。通过改变SMF的入纤光功率的大小（引起光纤非线性的大小变化），测量受其影响的接收信号眼图张开度，与背靠背眼图张开度比较，得到眼图张开度代价（EOP）。下图为传输距离为160km时，NRZ、NRZ-DPSK、33%RZ-DPSK和CSRZ-DPSK四种调制格式的眼图张开度代价随SMF入纤光功率大小的变化曲线。通过比较达到规定EOP时所允许的最大SMF入纤光功率，可对比图中四种调制格式的非线性容限。从图中可看出，在40Gb/s的单信道光传输系统中，达到2dB眼图张开度代价时，RZ-DPSK的非线性容限最大；其次是CSRZ-DPSK和NRZ-DPSK；NRZ的非线性容限最小。通过NRZ-DPSK与NRZ两者的对比，验证了DPSK的抗非线性性能比NRZ好；通过NRZ-DPSK与RZ-DPSK的对比，验证了RZ码型的抗非线性性能比NRZ码型好。DPSK的非线性容限较高，是因为DPSK调制格式利用相邻相位差来传递信息，在幅度上采用恒包络调制，对于自相位调制（SPM），恒包络调制每个码元功率均分，所以产生的非线性相移基本一致，在接收端相邻码元之间的相位差保持不变，所以SPM对DPSK调制格式的影响比较小[5]。

传输距离的增加会造成非线性效应的累积，导致信号恶化，误码率增高。特别是在长距离传输系统中，ASE噪声功率随着光放大器数目的增多而增大，G-M效应（非线性相位噪声）对传输信号的干扰也越来越大，降低了信号的最大传输距离。为了进一步验证DPSK格式和OOK格式的非线性容限，我们研究了各种调制格式的接收性能和传输距离的关系。从图中可以看出，在40Gb/s长距离传输中，RZ-DPSK的Q值最高，其次是CSRZ-DPSK和NRZ-DPSK，而NRZ最低。随着传输距离的增加，四种调制格式的接收性能都呈下降趋势，NRZ格式在800km时Q值已在5dB以下，因此在长距离传输当中一般不采用NRZ，而DPSK有较高的非线性容限，在长距离传输系统中明显比传统的强度调制格式有优势，因而得到了广泛的应用。在基于DPSK的调制格式中，RZ-DPSK具有较好的非线性容限，因而能更好地抑制非线性相位噪声的影响，所以能传输更远的距离。

3.结语

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1.1通过设计Mach-Zehnder调制器的偏置电压可以产生强度和相位调制信号及RZ信号。其工作原理是利用两个平行偏振的调相波合成实现调制功能[2]，其结构如图1所示。在LiNbO3衬底上制造一对平行的条形波导，波导两端各连接一个分支波导，构成调制臂，条形波导的中间和两侧各有一对表面电极。输入的光信号分成两束，分别进入Mach-Zehnder调制器的两个调制臂，对两个调制臂施加电压后，波导的折射率随电压大小而变化，引起附加相移，使得两束光在输出端发生干涉。通过控制施加在调制臂上的电压大小即可实现对光信号的调制。Mach-Zehnder调制器的调制公式如下。式中，Vπ代表调制器工作时光强由最大变为最小所需的开关电压，又称为半波电压。

1.2NRZ码与RZ码光信号的码型分为非归零码和归零码2种。NRZ是占空比为100%的码型，通过对半导体激光器的外调制或直接调制即可产生NRZ码，实现简单。但NRZ码受光纤非线性效应的影响较大，带宽受器件特性的限制，在接收端容易出现误码，仅适于在低速率、短距离的系统中使用。目前，NRZ在光接入网和城域网中应用较为广泛。NRZ码的产生过程如图2所示。RZ码是指占空比小于100%的码型，与NRZ码相比，具有更大的非线性容忍度。根据占空比的不同，RZ码型又可以分为占空比为33%的RZ33、占空比为50%的RZ50及占空比为67%的RZ67。RZ67信号由于抑制了载波，又称载波抑制的归零码（CSRZ：carrier-suppressedreturn-to-zero）。目前，有两种方法产生RZ信号：一种是通过对归零脉冲源与信号的同步来产生RZ信号；另一种是产生NRZ信号后对其进行切割。第二种方法成本较低，且能够产生各种占空比的归零信号，因而应用较为广泛。RZ码由于信号占空比小，脉宽窄，在高速时分复用系统中有很大的优势。图3是RZ码的产生过程。NRZ码频谱宽度较窄，适用于WDM系统。RZ码在一个比特周期内的脉冲宽度较窄，平均光功率低，因而受非线性效应的影响较小，另外对偏振模色散（PMD：polarizationmodedispersion）的容忍度较好，适用于长距离传输系统。

2强度调制技术

强度调制技术采用光信号的振幅作为调制对象，即用有光信号通过代表二进制码元‘1’，无光信号通过代表二进制码元‘0’，因此又称为开关键控（OOK：on-offkeying）调制格式。在发射端，通过强度调制器将电数据信号加载到光载波上，形成强度调制信号。OOK信号有2种生方案：1）采用内调制技术，利用电信号改变激光二极管的注入电流来实现有无光信号的输出，生成‘0’码和‘1’码。2）采用外调制技术，利用电吸收调制器或Mach-Zehnder调制器产生强度调制信号。在接收端，采用直接检测的方案，利用光电探测器将光信号转变成电信号进行抽样判决。设定判决阈值为‘1’码光信号强度的一半，抽样时刻电信号强度大于阈值则判为‘1’码，否则判为‘0’码，从而还原出数据信号。

3相位调制技术

相位调制技术通过调制器将所需要传输的电数据信号调制到光载波的相位上，即用0相位代表二进制码元‘0’，用π相位代表二进制码元‘1’，‘0’码和‘1’码信号的强度相同。在接收端，通过Mach-Zehnder延迟干涉仪将相位信号转变为强度信号进行解调。相位调制技术在接收端普遍采用平衡检测的方式，接收机灵敏度相比强度调制信号提高了一倍，因此相位调制信号可以传输更远的距离。同时，由于接收机判决的阈值电平为零，与接收机输入的光功率无关，因而相位调制信号相比强度调制信号而言，对光功率的变化具有更高的容忍度。此外，由于光功率均匀分布在相位调制信号的每个比特中，因而使得码间串扰所导致的信号失真大大降低。这些优点，使得它在抗噪声方面优于强度调制信号，已逐步取代强度调制信号成为光纤通信系统的主要调制格式。在相位调制格式中，目前应用较广泛的是DPSK和DQPSK，实验室中已经产生了D8PSK信号。

3.1DPSK调制格式DPSK是差分编码的相位调制格式，它利用相邻码元之间的相位变化{0，π}来对载波信号进行调制。若数字信息为“0”，则前后码元的相位保持不变，；若为“1”则前后码元之间的相位差为π。电数据信号首先经过差分预编码再进行相位调制。DPSK信号的发射机和接收机结构如图4所示。在发射端，电数据信号首先经过差分预编码后加载到调制器，将激光器射出的光信号调制成具有0、π相位的信号，式①是调制后的DPSK信号表达式，其中，是预编码后的电信号：①在接收端，采用Mach-Zehnder延迟干涉仪将相位信号变成强度信号解调，延迟干涉仪的延迟时间设为一个比特周期。干涉相加和干涉相减的两路光信号，在平衡探测器中转变成电信号并相减，消去一部分噪声。最后经抽样判决，恢复出输入的数据信号。与强度调制信号不同的是，相位调制信号的判决阈值为0，即无论进入判决器的电信号强度是多少，阈值始终不变，降低了光信号强度扰动对接收机的影响。与OOK信号相比，DPSK具有相同的比特率，但接收端却提高了3dB的灵敏度，在相同的输入功率下可以传输更远的距离。

3.2DQPSK调制格式DPSK调制格式中每个符号仅能携带一个比特，近年来，DQPSK调制格式由于有2bit的容量而逐渐成为研究的热点，并开始被商用。DQPSK又称为差分正交相位调制。与DPSK一样，DQPSK也是差分编码的相位调制格式，它用相邻码元之间的相位差承载信息，每一种相位代表2bit的信息。DQPSK系统如图5所示。输入的电数据信号首先经过串并变换，变成两路电信号，这两路电信号经过差分预编码，加载到DQPSK调制器的两臂，将光信号调制成具有上述4种相位的信号。在接收端，采用两个Mach-Zehnder延迟干涉仪将相位信号变成强度信号，再由两个平衡探测器得到两路电信号进行抽样判决。判决后的两路信号经并串变换后恢复出输入数据。与OOK、DPSK等调制格式相比，DQPSK调制格式具有较窄的频谱宽度和较高的频谱利用率。研究表明，DQPSK信号对光纤的色度色散、非线性及偏振模色散等具有较大的容忍度。

3.3D8PSK调制格式D8PSK也是差分编码的相位调制格式，它利用相邻符号间的相位差。D8PSK信号的发射机和接收机结构如图6所示。D8PSK信号可以通过在DQPSK调制器后再级联一个制深度为π/4的相位调制器产生。将预编码后的两路信号分别加载到并联的两个Mach-Zehnder调制器上，另一路信号延迟1bit后加载到π/4的相位调制器上。在接收端，需要4个Mach-Zehnder延迟干涉仪和4个平衡探测器。将延迟干涉仪的相位延迟分别设定为，前两个延迟干涉仪输出的信号经判决后得到两路信号，后两个延迟干涉仪输出的信号经判决后进行异或得到第三路信号。D8PSK调制格式与DPSK、DQPSK相比，具有更高的比特/符号率，同时非线性效应和PMD的容忍度更高。但由于预编码及调制解调方案相对复杂，目前还处于实验阶段。

4结束语