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
[關鍵詞]光纖通信核心網(wǎng)接入網(wǎng)光孤子通信全光網(wǎng)絡
近年來，光纖通信技術得到了長足的發(fā)展，新技術不斷涌現(xiàn)，這大幅提高了通信能力，并使光纖通信的應用范圍不斷擴大。
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現(xiàn)了這樣的改進。
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構，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)光纜往往需要同時用于話音、數(shù)據(jù)和視頻信號的傳輸。并且還可能用于遙測與傳感器。國際電工委員會(IEC)在光纜分類中所指的室內(nèi)光纜，筆者認為至少應包括局內(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房內(nèi)，布放緊密有序和位置相對固定。結合布線光纜布放在用戶端的室內(nèi)，主要由用戶使用，因此對其易損性應比局用光纜有更嚴格的考慮。
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的全介質(zhì)光纜有兩種結構:即全介質(zhì)自承式(ADSS)結構和用于架空地線上的纏繞式結構。ADSS光纜因其可以單獨布放，適應范圍廣，在當前我國電力輸電系統(tǒng)改造中得到了廣泛的應用。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、光纖通信技術的發(fā)展趨勢
對光纖通信而言，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，而全光網(wǎng)絡也是人們不懈追求的夢想。
1.超大容量、超長距離傳輸技術波分復用技術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)中有廣闊的應用前景。近年來波分復用系統(tǒng)發(fā)展迅猛，目前1.6Tbit/的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大量商用，同時全光傳輸距離也在大幅擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時分復用(OTDM)技術，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技術是通過提高單信道速率來提高傳輸容量，其實現(xiàn)的單信道最高速率達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OTDM信號進行波分復用，從而大幅提高傳輸容量。偏振復用(PDM)技術可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零(RZ)編碼信號在超高速通信系統(tǒng)中占空較小，降低了對色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對光纖的非線性和偏振模色散(PMD)的適應能力較強，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)需要解決的關鍵技術基本上都包括在OTDM和WDM通信系統(tǒng)的關鍵技術中。
2.光孤子通信。光孤子是一種特殊的ps數(shù)量級的超短光脈沖，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萬里之遙。
光孤子技術未來的前景是:在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信，時域和頻域的超短脈沖控制技術以及超短脈沖的產(chǎn)生和應用技術使現(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、整形、再生技術和減少ASE，光學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。當然實際的光孤子通信仍然存在許多技術難題，但目前已取得的突破性進展使人們相信，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。未來的高速通信網(wǎng)將是全光網(wǎng)。全光網(wǎng)是光纖通信技術發(fā)展的最高階段，也是理想階段。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡實現(xiàn)了節(jié)點間的全光化，但在網(wǎng)絡結點處仍采用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總容量的進一步提高，因此真正的全光網(wǎng)已成為一個非常重要的課題。
全光網(wǎng)絡以光節(jié)點代替電節(jié)點，節(jié)點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不再按比特進行，而是根據(jù)其波長來決定路由。
目前，全光網(wǎng)絡的發(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，形成一個真正的、以WDM技術與光交換技術為主的光網(wǎng)絡層，建立純粹的全光網(wǎng)絡，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)絡的核心，也是通信技術發(fā)展的最高級別，更是理想級別。
三、結語
光通信技術作為信息技術的重要支撐平臺，在未來信息社會中將起到重要作用，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)絡的時代也會在不遠的將來到來。
參考文獻:
[1]辛化梅，李忠.論光纖通信技術的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].山東師范大學學報(自然科學版)，2003，(04).
第2篇：光通信研究論文范文
信息通信技術的發(fā)展和移動互聯(lián)網(wǎng)的快速普及，使得包括筆記本電腦、智能手機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《移動終端白皮書2012》，2011年全國移動智能終端出貨量超過1.1億部，超過了2011年之前中國移動智能終端出貨量的總和。而目前包括智能手機和平板電腦等在內(nèi)的移動互聯(lián)網(wǎng)終端的全球年出貨量已經(jīng)遠超過傳統(tǒng)的PC出貨量[1]。根據(jù)全球權威的技術研究和咨詢公司Gartner最新預測，2014年全球IT終端設備（個人電腦、平板電腦和智能手機）出貨量預計將超過25億臺，與2013年相比，增長7.6%[2]。移動互聯(lián)網(wǎng)的應用已經(jīng)滲透到社會生活的各個領域，人們無時不刻地需要保持網(wǎng)絡連接，這與乘坐飛機旅行中不能使用各種移動終端之間產(chǎn)生了極大的矛盾，對此國內(nèi)外學術界和工業(yè)界都給予了高度的關注，文獻[3]提出了一種面向衛(wèi)星網(wǎng)絡的主動重傳擴頻時隙ALOHA多址接入控制方法。目前已有多家航空公司嘗試在飛機上安裝機載衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)，并開始試點基于機載衛(wèi)星通信系統(tǒng)向乘客提供無線接入的測試和試運營的工作，國內(nèi)民航公司也已經(jīng)開始計劃利用衛(wèi)星通信技術，為客艙提供寬帶通信服務，解決飛行中的信息孤島問題[4]。傳統(tǒng)上而言，在飛機飛行的全程中都不允許使用各類電子設備、特別是包括帶有無線和射頻等功能模塊的手機、平板電腦和筆記本電腦等。飛機起降期間是飛行中事故最易發(fā)的時間段，此時如果手機或電腦嘗試登錄或連接地面無線網(wǎng)絡，會發(fā)射較強的無線信號，可能超出了航空環(huán)境的輻射信號安全允許范圍，繼而對飛機上的通信、導航和飛行控制等電子設備造成影響和干擾。即使在機艙內(nèi)建立一個小型無線網(wǎng)絡，降低地面無線網(wǎng)絡的影響，但現(xiàn)行的法律法規(guī)仍然嚴格限定在飛機起飛和降落時不允許使用各類電子設備，只有在平飛階段旅客才可使用機載無線網(wǎng)絡，盡可能地減小對飛行安全的影響。另一方面，已經(jīng)提出的機載無線網(wǎng)絡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）的終端設備，依然不能使用手機等傳統(tǒng)的移動通信終端。對于經(jīng)常搭乘飛機出行的商務乘客而言，他們對于機票價格的敏感性比較低，但是對于航班途中能夠提供的服務敏感性比較高。特別對于搭載國際和長途航班的商務乘客而言，在數(shù)小時乃至十幾個小時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)濟損失。如果能夠在飛行中提供通信和網(wǎng)絡服務，即使增加一定的成本，但與長時間失去外界聯(lián)系造成的損失相比仍是可以接受的。顯然，對于商務乘客而言會傾向于優(yōu)先選擇可以提供地空互聯(lián)的航班。而對于航空公司而言，提供額外的通信和網(wǎng)絡服務也會給其帶來附加的收入或通過降低航班票價的折扣比例獲得收入增加，而飛機制造商和維護廠商也能從設備采購、安裝和維護等環(huán)節(jié)中獲得收益。不難看出，提供機載通信和網(wǎng)絡服務對于整個產(chǎn)業(yè)鏈都具有顯著的正面影響，在飛機上安裝地空互聯(lián)和機載無線接入系統(tǒng)將是未來航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個主要趨勢，結合拓撲控制技術和功率控制技術，采用定向天線代替全向天線的通訊機制有效地緩解了無線骨干網(wǎng)絡的信號干擾問題。[5]目前已經(jīng)提出的機載無線網(wǎng)絡的主要實現(xiàn)方式是首先由飛機通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)接后與地面主站實現(xiàn)通信，飛機機艙內(nèi)建立無線局域網(wǎng)（WLAN），并使機上乘客通過WLAN接入機艙局域網(wǎng)。這種方案的主要缺點是WLAN使用的多為2.4GHz~5GHz的電磁波段，頻譜資源非常有限，對于乘客密集的飛機機艙應用場景而言，較多用戶同時使用網(wǎng)絡的帶寬很難保證；同時該頻段還有包括藍牙等其他短距無線網(wǎng)絡的干擾?？紤]到飛機上空間非常有限，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接入點及網(wǎng)絡布線無疑會遇到許多困難，更重要的是WLAN的無線信號也可能對一些電磁干擾敏感的電子設備造成影響，機艙的電子環(huán)境發(fā)生變化使得飛機制造商和航空公司不得不投入巨資重新考慮機上的電磁兼容問題。可見光通信（VLC）技術是利用發(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)出的光并進行傳輸，利用光電轉(zhuǎn)換器件接收光載波信號并解調(diào)以獲取信息?？梢姽馔ㄐ畔到y(tǒng)的網(wǎng)絡覆蓋范圍就是燈光所能達到的范圍，不需要電線或其他的連接。與WLAN技術相比，可見光通信系統(tǒng)利用照明設備代替WLAN中的基站或熱點，采用MIMO-OFDM技術其傳輸容量可達數(shù)Gbit/s。[6]可見光通信同時實現(xiàn)了照明和通信，將其引入機載無線通信網(wǎng)絡時可以直接利用原有的機艙中的閱讀燈，無需增加復雜的網(wǎng)絡布線和熱點等設施，從而實現(xiàn)低成本的機艙內(nèi)無線網(wǎng)絡，不僅對飛行安全而且實現(xiàn)了綠色環(huán)保。本文針對基于VLC的機艙無線網(wǎng)絡的信道和布局進行了研究，論文第二節(jié)給出了VLC系統(tǒng)原理及關鍵技術，第三節(jié)是機艙內(nèi)VLC系統(tǒng)的布局模型研究和性能分析。
2VLC系統(tǒng)原理和關鍵技術
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、亮度高等特點迅速占領了市場，得到人們的廣泛認可，成為理想的照明光源。正是因為LED照明燈將在未來普及，人們想到在LED燈泡照明的同時，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，從而在照明的同時實現(xiàn)網(wǎng)絡通信?？梢姽庾鳛樾畔鬏斀橘|(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雜的電磁波頻譜分配，可以作為現(xiàn)有射頻無線通信的補充，極大地擴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最大的一個缺點是需要對所使用的電磁波頻譜進行仔細劃分和規(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，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的，不需要購買或授權使用許可。在信息安全方面，可見光通信也有其獨特的優(yōu)勢，可見光傳輸是視距（LOS）模式，只要信道被遮擋信號就會中斷，減小了信息被竊取的機會。同時，可見光通信還具有高度的安全性，不會涉及如射頻和無線信號可能存在的對人體健康產(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世紀初提出，國內(nèi)在2006前后開始跟蹤相關的研究進展，并對可見光通信的系統(tǒng)結構和關鍵技術進行了初步研究[7]-[9]；文獻[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)設計方案；文獻[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[13]和[14]分別就如何削弱VLC系統(tǒng)中多徑串擾和背景光噪聲的影響，以及室內(nèi)光照度的分布等進行了研究。可見光通信作為一種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，例如一些對于電磁干涉敏感的環(huán)境如醫(yī)院和航空器等，一個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，一個典型的VLC系統(tǒng)主要包括光源與驅(qū)動、光檢測與放大、調(diào)制與解調(diào)、信號處理等部分組成?？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性能（白熾燈響應時間為毫秒級，LED響應時間為納秒級），且LED電光轉(zhuǎn)化效率高（接近100%），非常適合高頻電信號的調(diào)制。使用RGB-LED可以滿足比傳統(tǒng)白光LED更加多元的需求，當需要用到某一波段的燈光時，RGB的混色可以隨心所欲[15]。可見光通信系統(tǒng)中最基本的調(diào)制方式是幅移鍵控（ASK），隨著對系統(tǒng)容量需求的不斷提升，也開始逐步引入包括正交頻分復用（OFDM）等先進的調(diào)制方案。調(diào)制后的光載波信號直接在大氣中傳輸，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。例如對于室外VLC應用場景，主要的干擾源是太陽光等自然光的強背景輻射噪聲，而在室內(nèi)環(huán)境中，則是各種照明光源帶來的干擾。對于特定的應用場景而言，兩種干擾可能會同時存在。例如對于基于VLC技術的機艙通信系統(tǒng)而言，機艙照明燈和窗戶照進來的陽光會對VLC信號同時產(chǎn)生影響。另一方面，對于無線信道的傳輸通常需要考到多徑效應等影響，但是對于機艙閱讀燈等特定應用場景而言，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。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，把光信號轉(zhuǎn)換成電信號后經(jīng)過解調(diào)還原處原始信息。對于VLC系統(tǒng)而言，一般需要在為了保證接收到足夠的光信號，VLC系統(tǒng)一般在PD前配置了透鏡用以對接收到的光功率進行聚焦。特別是對于室內(nèi)VLC應用環(huán)境，由于PD有效檢測面積很小，接收到的光信號較弱，考慮到相鄰光源可能的干擾，用透鏡，把光信號會聚到PD上，可以有效增加PD接收到的光信號強度，并且減小相鄰信號的干擾。PD將光信號轉(zhuǎn)成電信號后，需要經(jīng)過信號放大、濾波整形、定時再生后、解調(diào)后可恢復出原始信號。
3基于VLC的機載無線通信系統(tǒng)
3.1系統(tǒng)模型和基本參數(shù)由于基于VLC的機載通信系統(tǒng)應用的基本前提是不對已有的飛機機艙格局進行改變，因此我們通過對典型民用客機的機艙環(huán)境進行調(diào)研和資料查閱，初步構建了基于乘客獨立閱讀燈的通信+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座椅作為參照進行系統(tǒng)建模，一般情況下認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分別給出了機艙座椅模型和主要參數(shù)。如果不考慮外部遮擋，當光源位于工作平面的正上方時，該模型為最佳模型，此時光源到小桌板的垂直距離為850mm。但是基于VLC的機載通信系統(tǒng)中一個重要的問題是必須考慮到遮擋效應，即當前排乘客放倒座椅時，此時座椅角度會增大至傾斜約38°（初始傾斜角度為15°）。此時若VLC光源仍位于工作平面正上方，則將會有一部分區(qū)域為照明通信陰影。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光源的光照強度滿足相關的機艙照明標準，針對我們設計構建的機艙VLC通信系統(tǒng)模型，根據(jù)HB6491-91《飛機內(nèi)部照明設備通用要求》，并參考《飛機設計手冊》的相關章節(jié)，其有效照度的指標要求光照度應達到300～500lx之間[17]。由此可見，點光源在面元ds上所產(chǎn)生的光照度與光源的發(fā)光強度I成正比，與距離的平方成反比，并且與面元相對于光束的傾角θ有關，這個即為點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，不會形成光的干涉現(xiàn)象，因此多個LED構成陣列時遵循疊加原理，即總的光照度1NiiEE???，其中iE為每個LED的光照度，N代表總LED燈的個數(shù)。結合現(xiàn)有機載照明燈的尺寸和文獻中一般采用的LED陣列，本文使用的模型中為光功率1W，中心發(fā)光強度為55cd的LED芯片。當光源距離工作平面中心554mm時，采取3?3的陣列模式，等效發(fā)光面積大小為60×602mm。當光源位于工作平面中心正上方時，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，可以計算得出機載VLC系統(tǒng)中接收平面（小桌板）處的光照度分布以及最值。當光源距離工作平面中心554mm（如圖5a所示）時，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，由機閱讀燈照明范圍一般只覆蓋到每位乘客小桌板范圍，不會影響到其他乘客，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會出現(xiàn)光照度最大值，小桌板的兩側會出現(xiàn)光照度最小值，這符合飛機閱讀燈只給單個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較低。圖6給出了中心光源對相鄰座位的影響，只有中心光源照明時，相鄰座位接收到的光照度不足300lx，并且可以通過調(diào)整接收機的接收角，以達到完全屏蔽來自相鄰座位光源的信號。同時小桌板中心區(qū)域照明度滿足國際標準（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算結果，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，但相對于光照度分布值相對陡峭，這是由于接收角的存在，LED陣列正下方的光線很容易進入探測器的接受范圍之內(nèi)，而邊緣的光線因為接收角的原因較難進入探測器接收范圍之內(nèi)。
4結束語
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現(xiàn)了這樣的改進。
（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構，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)光纜往往需要同時用于話音、數(shù)據(jù)和視頻信號的傳輸。并目還可能用于遙測與傳感器。國際電工委員會(IEC)在光纜分類中所指的室內(nèi)光纜，筆者認為至少應包括局內(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房內(nèi)，布放緊密有序和位置相對固定。綜合布線光纜布放在用戶端的室內(nèi)，主要由用戶使用，因此對其易損性應比局用光纜有更嚴格的考慮。
（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的全介質(zhì)光纜有兩種結構：即全介質(zhì)自承式(ADSS)結構和用于架空地線上的纏繞式結構。ADSS光纜因其可以單獨布放，適應范圍廣，在當前我國電力輸電系統(tǒng)改造中得到了廣泛的應用。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、光纖通信技術的發(fā)展趨勢
對光纖通信而言，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，而全光網(wǎng)絡也是人們不懈追求的夢想。
（一）超大容量、超長距離傳輸技術波分復用技術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)中有廣闊的應用前景。近年來波分復用系統(tǒng)發(fā)展迅猛，目前1.6Tbit/的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大量商用，同時全光傳輸距離也在大幅擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時分復用(OTDM)技術，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技術是通過提高單信道速率來提高傳輸容量，其實現(xiàn)的單信道最高速率達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OTDM信號進行波分復用，從而大幅提高傳輸容量。偏振復用（PDM）技術可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號在超高速通信系統(tǒng)中占空較小，降低了對色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對光纖的非線性和偏振模色散（PMD）的適應能力較強，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)需要解決的關鍵技術基本上都包括在OTDM和WDM通信系統(tǒng)的關鍵技術中。
（二）光孤子通信。光孤子是一種特殊的ps數(shù)量級的超短光脈沖，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萬里之遙。
光孤子技術未來的前景是：在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信，時域和頻域的超短脈沖控制技術以及超短脈沖的產(chǎn)生和應用技術使現(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、整形、再生技術和減少ASE，光學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。當然實際的光孤子通信仍然存在許多技術難題，但目前已取得的突破性進展使人們相信，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。未來的高速通信網(wǎng)將是全光網(wǎng)。全光網(wǎng)是光纖通信技術發(fā)展的最高階段，也是理想階段。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡實現(xiàn)了節(jié)點間的全光化，但在網(wǎng)絡結點處仍采用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總容量的進一步提高，因此真正的全光網(wǎng)已成為一個非常重要的課題。
全光網(wǎng)絡以光節(jié)點代替電節(jié)點，節(jié)點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不再按比特進行，而是根據(jù)其波長來決定路由。
目前，全光網(wǎng)絡的發(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，形成一個真正的、以WDM技術與光交換技術為主的光網(wǎng)絡層，建立純粹的全光網(wǎng)絡，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)絡的核心，也是通信技術發(fā)展的最高級別，更是理想級別。
三、結語
光通信技術作為信息技術的重要支撐平臺，在未來信息社會中將起到重要作用。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)絡的時代也會在不遠的將來到來。
參考文獻：
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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
【關鍵詞】光纖通信；發(fā)展；前景
1. 光纖通信概念和特點
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施。光纖通信的特點：（1）光纖通信容量大；傳輸距離長；一根細細的光纖可以承載很多個光信息，而它的傳輸時以光速傳播，并且損耗非常小。（2）由于光纖較細，質(zhì)量輕，所以便于鋪設和運輸。（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）信號串擾小、保密性能好；（5）光纖通信用材少，而且不污染環(huán)境 。（6）光纜適應性強，壽命比較長。
2. 光纖通信技術的形成
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，在黑暗中不能進行。另外，3000多年前就有的烽火臺，直到目前仍然使用的信號燈、旗語等都可以看作是原始形式的光通信。望遠鏡的出現(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顯著的缺點，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際的使用，這主要是因為當時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)代光纖通信技術的形成。
隨著社會的發(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，這實際上就是通過提高通通信載波頻率來擴大通信容量的。繼續(xù)提高頻率，達到光波波段，用光波作為載波進行通信，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科研成果同時問世，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年美國電報電話（AT&T）公司和日本電報電話公司研制成功發(fā)射波長為1.55 的連續(xù)振蕩半導體激光器。激光器的發(fā)明和應用，使沉睡了80年的光通信進入一個嶄新的階段。
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。美國麻省理工學院利用He-Ne激光器和 激光器進行了大氣激光通信試驗。試驗證明用承載信息的光波通過大氣的傳播實現(xiàn)點對點的通信是可行的，但是大氣傳輸光通信存在很多嚴重的問題：（1）通信能力和質(zhì)量受氣候影響十分嚴重。（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，光束位置可能會發(fā)生偏移和抖動。（3）大氣傳輸設備要求設在高處，收、發(fā)設備必須直線可見。這種地理條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，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纖維來傳輸光信號，但是當時最好的光學玻璃材料的損耗在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)表了關于傳輸介質(zhì)新概念的論文，指出了利用光纖進行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g途徑，奠定了光纖通信的基礎。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，為促進光纖通信系統(tǒng)的實用化，人們又及時地開發(fā)出適用于長波長的光源，即激光器、發(fā)光管和光檢測器。應運而生的光纖成纜、光無源器件、性能測試及工程應用儀表等技術的日趨成熟，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。1981年以后，世界各發(fā)達國家將光纖通信技術大規(guī)模地推入商用。歷經(jīng)20余年的突飛猛進的發(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. 光纖通信技術發(fā)展的現(xiàn)狀
3.1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(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信道，把光波作為信號的載波，在發(fā)送端采用波分復用器（合波器），將不同規(guī)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(xiàn)多路光信號的復用傳輸。
3.2光纖接入技術。光纖接入網(wǎng)是信息高速公路的“最后一公里”。實現(xiàn)信息傳輸?shù)母咚倩瑵M足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡，用戶接入部分更是關鍵，光纖接入網(wǎng)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(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)的技術可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對大中型企業(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)展始終按照電的時分復用（TDM）方式進行，而如今要滿足社會發(fā)展需要，光纖通信應該按照光的時分復用方式進行。
（2）超大容量WDM系統(tǒng)：如果將多個發(fā)送波長適當錯開的光源信號同時在一路光纖上傳送，則可大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復用（WDM）的基本思路。
（3）全光網(wǎng)絡：WDM波分復用技術的實用化，提供了利用光纖帶寬的有效途徑，使大容量光纖傳輸技術取得了突破性進展。點到點之間的光纖傳輸容量的提高，為高速大容量寬帶綜合業(yè)務網(wǎng)的傳輸提供了有效途徑，而傳輸容量的飛速增長對現(xiàn)存看交換系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生了壓力。全光網(wǎng)絡是指信號只是在進出網(wǎng)絡時才進行電/光和光/電的變換，而在網(wǎng)絡中傳輸和交換的過程中始終以光的形式存在。因為在整個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)絡資源的利用率。
5. 結束語
光纖通信的應用給人們帶來了一場信息的革命。是整個社會進入了一個信息高速發(fā)展的時代。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)絡系統(tǒng)，電視網(wǎng)絡系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)在不遠的未來，必將由于光纖通信的高速發(fā)展而完美的結合起來，那將是光纖通信給人們帶來的第二次震撼。
參考文獻
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[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
【關鍵詞】光纖Bragg光柵光通信PZT
一、引言
光纖通信是人類20世紀最偉大的發(fā)明之一。自從本世紀70年代初第一根實用化光纖問世以來，光纖通信這項高技術得到了迅猛的發(fā)展，并對人類社會生活產(chǎn)生了巨大的影響。人類社會正邁步進入信息時代，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，這是光纖光柵應用于傳感器的基礎。
二、光纖Bragg光柵的制作
目前，光纖光柵的制作技術已經(jīng)趨于成熟。但是全息干涉制作光纖光柵方法的提出，預示著光纖光柵具有實用化的商業(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?shù)难芯苛α?。繼全息干涉法制作光纖光柵后，光纖光柵制作技術朝方便靈活、穩(wěn)定可靠、光柵參數(shù)可控等方向發(fā)展，新的制作技術不斷涌現(xiàn)，如相位Mask技術、單脈沖技術、點-點光柵寫入技術。其中相位Mask技術普遍被人們看好，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，對紫外光透明，并且相位掩模板經(jīng)特殊處理，使得零級衍射光被抑制，大部分衍射光集中在+ 1級和- 1級。紫外光照射時，掩模板的±1級衍射光互相干涉，沿光纖方向就形成了周期性的光強調(diào)制，從而形成光纖光柵。
相位Mask技術不僅能高效、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會有次極大（即旁瓣）的存在，在用于波分復用時，上述效應會降低通道隔離度，引起串擾。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。因此本實驗采用Mask技術制作光纖Bragg光柵。相位Mask技術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域、譜域特性。光纖光柵用于色散補償時，啁啾顯得特別重要。
三、結構設計
光纖Bragg光柵通信系統(tǒng)的結構圖如圖1所示。寬帶光源出射的激光通過光隔離器進入3dB耦合器，在經(jīng)過FBG時由于其高反射特性，而被反射回3dB耦合器，通過光電探測器接收反射信號光，光電探測器將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，供計算機提供參考光的作用。FBG與壓電陶瓷（PZT）緊密粘貼在一起，計算機通過鋸齒波掃描電壓驅(qū)動PZT而影響FBG的折射率。而FBG收到外部應力過程中會產(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，再經(jīng)由計算機對PZT重新驅(qū)動。
通信系統(tǒng)中計算機驅(qū)動PZT時FBG和未驅(qū)動PZT時的反射譜并不一樣。計算機驅(qū)動PZT導致的形變會引起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的驅(qū)動電壓，可以很好的解決通信系統(tǒng)中噪聲對信號的干擾。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光柵陣列來實現(xiàn)多個通信波長的調(diào)制。其波長漂移范圍較大，完全可以實現(xiàn)未來的長距離、大容量、寬信道的通信系統(tǒng)。
四、結論
本文對光纖Bragg光柵的制備技術進行了闡述，并采用Mask技術制作光纖Bragg光柵。利用光纖Bragg光柵的窄帶濾波和高反射特性，設計了以光纖Bragg光柵為基礎的光纖通信系統(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提供實驗支持。
參考文獻
第6篇：光通信研究論文范文
【關鍵詞】通信技術網(wǎng)絡發(fā)展與趨勢
隨著科學技術的不斷發(fā)展，通信技術與網(wǎng)絡的研究及其標準化建設早已成為眾所關注和大力研究的焦點。目前一些新興技術和新興網(wǎng)絡的紛紛涌現(xiàn)，使通信技術與網(wǎng)絡成為大家研究與開發(fā)的熱點內(nèi)容；與此同時，這些新技術、新網(wǎng)絡滿足了通信技術的極大需求，并為通信技術與網(wǎng)絡的發(fā)展注入了新動力。
當我們分析面對之前樣式繁多的通信技術與網(wǎng)絡進展時，不得不讓我們留心關注的重點內(nèi)容是通信技術與網(wǎng)絡的發(fā)展演變過程以及在此基礎上的未來發(fā)展方向、基本技術特征等內(nèi)容。早期的通信技術是使用模擬技術的通信系統(tǒng)，因為有蜂窩小區(qū)結構、終端移動管理、漫游及切換等技術的提出，所以使通信技術實現(xiàn)了在移動中通信以及在通信中移動；隨后發(fā)展的通信系統(tǒng)成為使用數(shù)字技術的系統(tǒng)，它是利用數(shù)字信號處理技術和專用芯片，使信息處理盡量軟件化，從而實現(xiàn)設備的小型化以及允許大量用戶接入的形式；之后通信技術與網(wǎng)絡是充分發(fā)揮自適應技術的作用實現(xiàn)寬帶高速的通信系統(tǒng)，不僅實現(xiàn)了調(diào)制自適應、編碼自適應、信道自適應、接入自適應、業(yè)務自適應等，還實現(xiàn)了傳輸鏈路和通信系統(tǒng)的高效率。在上述通信技術和系統(tǒng)基礎上，通信技術與網(wǎng)絡將會飛速發(fā)展，其內(nèi)容也將會不斷擴充，一些未被充分利用的資源：頻率、時間、編碼、功率、空間等將會被更有效的利用，使之發(fā)展成為更高寬帶和更高速率的通信系統(tǒng)。對空間資源的有效利用是4G通信網(wǎng)絡開發(fā)利用的新天地，對空間地理分布下的分布技術和系統(tǒng)的充分利用，或?qū)⒖赡艹蔀槲磥頍o線移動通信的首要技術特征。
一、通信技術與網(wǎng)絡的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1移動網(wǎng)絡通信技術發(fā)展迅速，3G技術日益成熟
作為通信技術與網(wǎng)絡發(fā)展主要產(chǎn)物之一的移動網(wǎng)絡通信技術，目前已成為發(fā)展最為迅速的通信技術之一。我們所說的移動網(wǎng)絡通信技術主要是指使用者通信不會受到時間、地域等其他方面的影響，能夠應用不同的方式進行通信。全球移動通信技術發(fā)展過程分為三個階段，首先是第一代為模擬技術，到第二代成為CDMA技術和GSM技術，直到現(xiàn)在大力推廣的的3G通信網(wǎng)絡技術，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域中的技術進步，也同時體現(xiàn)了通信技術與網(wǎng)絡的卓越發(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，因此光通信技術得到了受到了關注并得到廣泛的應用，從而滿足了用戶對數(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、光傳輸系統(tǒng)及光接入技術等五大領域。
1.3不斷豐富與完善的多媒體技術
多媒體通信技術應用主要歸功于計算機網(wǎng)絡傳輸速度在不斷的提高，能夠同時滿足用戶對語音、數(shù)據(jù)及視頻三方面的綜合需求。音頻技術的發(fā)展比較早，很多技術都已經(jīng)成熟并且已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，其主要包括以下四個方面：音頻數(shù)字化、語音處理、語音合成及語音識別。其中音頻數(shù)字化技術目前已經(jīng)比較成熟，數(shù)字音響就是因為采用了此技術而達到了理想的音響效果，多媒體聲卡也是采用此技術而設計的。音頻處理技術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的發(fā)展。在音頻技術中難度最大最吸引人的技術當屬語音識別，雖然目前只是處于實驗研究階段，但是廣闊的應用前景使之一直成為研究關注的熱點之一。視頻技術包括視頻數(shù)字化和視頻編碼技術兩個方面。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。視頻編碼技術是將數(shù)字化的視頻信號經(jīng)過編碼成為電視信號，目前從低檔的游戲機到電視臺廣播級的編碼技術都已成熟。圖像壓縮技術是計算機處理圖像和視頻以及網(wǎng)絡傳輸?shù)闹匾A，目前ISO制訂了兩個壓縮標準即JPEG和MPEG；MJPEG按照25幀/秒速度使用JPEG算法壓縮視頻信號，完成動態(tài)視頻的壓縮。MPEG算法是適用于動態(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100倍。
1.4網(wǎng)絡與信息安全不斷受到挑戰(zhàn)
通信技術與網(wǎng)絡迅猛發(fā)展的同時也給網(wǎng)絡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)絡安全性和信息安全性受到威脅。目前，信息網(wǎng)絡常用的基礎性安全技術主要包括以下幾個方面：身份認證技術、加解密技術、邊界防護技術、訪問控制技術、主機加固技術、安全審計技術、檢測監(jiān)控技術等。信息網(wǎng)絡安全經(jīng)歷了三個階段，首先是以邊界保護、主機防毒為特點的縱深防御階段，主要是采用堵漏洞、作高墻、防外攻等防范方法；第二階段是以設備聯(lián)動、功能融合為特點的安全免疫階段，采用積極防御，綜合防范的理念；第三階段是以資產(chǎn)保護、業(yè)務增值為特點的可信增值階段，通過建立統(tǒng)一的平臺，完善的網(wǎng)絡接入認證機制，保證設備、用戶、應用等各個層面的可信，從而提供一個可信的網(wǎng)絡環(huán)境。
二、通信技術與網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢
2.1移動通信技術持續(xù)快速發(fā)展
移動通信技術在今后的發(fā)展趨勢還是以增強型3G技術為主，以增強型WCDMA技術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)乃俣龋岣呗曇魝鬏數(shù)馁|(zhì)量，更加完善對音樂、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)絡技術融合力度加大
就目前而言，通過網(wǎng)絡技術進行通信的應用方式得到了廣泛的使用，因此提高通信技術完善網(wǎng)絡應用效率，加強網(wǎng)絡融合是今后的發(fā)展趨勢。隨著IMS標準的日益完善與成熟，網(wǎng)絡融合將會在固定與移動領域中首先展開，并在業(yè)務層面、控制層面、接入層面和傳送層面等全面實行，使廣播電視網(wǎng)、電信網(wǎng)以及計算機通信網(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
對于ASON網(wǎng)絡的發(fā)展，以其標準化程度的發(fā)展之快，最終將會實現(xiàn)不同廠商設備的互聯(lián)、互通和互操作，同時網(wǎng)絡結構也會從環(huán)狀網(wǎng)向網(wǎng)狀網(wǎng)發(fā)展，所以網(wǎng)狀網(wǎng)物理平臺的建設及系統(tǒng)資源的完善和優(yōu)化將成為重點，隨著ASON技術的逐步成熟，未來幾年將進入實用化階段。
三、結論
綜上所述，我國通信技術與網(wǎng)絡應用將會不斷發(fā)展與完善，應用領域也將會進一步拓展，使得通信技術越來越普遍、越來越來廣泛，更好的服務于人們的工作和生活。
參考文獻
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[3]蘇宏德，黃靜波.網(wǎng)絡與通信技術發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析.計算機光盤軟件與應用，2011（16）：89-91
第7篇：光通信研究論文范文
近年來，國內(nèi)許多重點高校和普通高校都相繼開設光信息科學與技術專業(yè)，并逐步形成具有自身特點的人才培養(yǎng)模式和培養(yǎng)方案[5].重點高校具有深厚的學科基礎和優(yōu)質(zhì)資源，有的還有光學碩士和博士點；普通高校特別是新開設此專業(yè)，開始階段從師資力量、實驗室建設，以及學生的整體水平等都與重點高校相比存在差距.當前有企業(yè)反映高校畢業(yè)生存在理論脫離實際、缺乏實踐的傾向，社會急需的是能勝任研究、開發(fā)、設計策劃等工作高素質(zhì)、應用型的復合型人才.那么，如何完善具有自身特點的人才培養(yǎng)模式和培養(yǎng)方案，如何培養(yǎng)適應社會不同層次需要的人才，如何提高畢業(yè)生的競爭力等，就成為必須認真思考的問題.蚌埠學院的光信息科學與技術專業(yè)已正式招生，該專業(yè)的人才培養(yǎng)方案、教學體系設置、師資隊伍建設、實踐教學、實驗室建設等方面都需要認真思考與實踐，不斷完善和創(chuàng)新[2-5].
1.1人才培養(yǎng)模式的改革探討
社會的發(fā)展對高校人才的發(fā)展提出新的挑戰(zhàn)，要培養(yǎng)適應現(xiàn)代社會發(fā)展需要的高素質(zhì)、應用型的復合人才，就必須改革人才的培養(yǎng)模式.結合蚌埠學院的特點，構建適合社會發(fā)展、學生發(fā)展的人才培養(yǎng)模式，成為專業(yè)建設中的首要問題.隨著科學與技術的發(fā)展，各種學科之間的相互滲透已成為學科發(fā)展的主要趨勢.面向21世紀，我校提出了加強基礎，拓寬知識面，注重培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力，增強適應性和競爭性的總體要求，推進學科建設.實現(xiàn)專業(yè)與基礎的結合，理論與實際的結合，相鄰、相關學科的交叉、滲透和融合.其目的就是培養(yǎng)具有堅實基礎和創(chuàng)新能力的復合型人才.致力于光電子學在信息領域的科學研究與技術應用，結合本校特點，本專業(yè)辦學指導思想是：實基礎、適口徑、重應用、強素質(zhì)、理工結合.培養(yǎng)學生具有堅定的社會主義政治方向、較強的創(chuàng)新意識、良好的職業(yè)道德和身心素質(zhì)，并系統(tǒng)掌握光信息科學與技術的基本理論和基本知識，受到電子技術實訓、光信息專業(yè)的基礎實驗和課程設計、畢業(yè)設計等方面的基本訓練，具備從事光電子、光信息、光電技術及其相關學科工作的基本能力.本專業(yè)的培養(yǎng)目標是：培養(yǎng)適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的德智體美全面發(fā)展的，具備光信息科學與技術的基本理論、基本知識、基本技能和專業(yè)知識，能在光電子學、光通信、光學信息處理、光電檢測、光電信息顯示與存儲，以及相關的電子信息科學、計算機科學等技術領域，從事產(chǎn)品設計與開發(fā)、生產(chǎn)制造與管理、科學研究、教學工作的應用型高級專門人才.按照社會需求，結合學生興趣和學院辦學定位和人才培養(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)應用型人才.
1.2合理構建課程體系，優(yōu)化教學內(nèi)容
由于光信息科學與技術專業(yè)在國家目錄上編列的時間不長以及社會日新月異的需求，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校的辦學特色，不同課程內(nèi)容相互重復，課程設置時課程先后順序、學時分配的矛盾等.合理構建課程體系，優(yōu)化教學內(nèi)容，對人才培養(yǎng)具有決定性的作用，因此要以知識全面性和學習者為中心，結合學校辦學特色來設計課程和培養(yǎng)環(huán)節(jié)，要合理安排通識課程、專業(yè)課程以及其它諸如實驗課程等的比例，安排應突出學生知識、能力、素質(zhì)結構的優(yōu)化組合，強化學生應用和工程意識，另外要更多渠道優(yōu)化，為學生研究性學習和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供較大的時間和空間，諸如校選課制、網(wǎng)絡課堂等.光信息科學與技術更新和發(fā)展飛速，在課程建設方面，我們要以構建“適應需求為導向的課程體系”為龍頭，帶動教學內(nèi)容的更新，合理動態(tài)更新教學內(nèi)容，淘汰過時的，促進課程質(zhì)量的提高；其次根據(jù)課程設置對光學和光電子技術系列課程進行修訂、整合，使課程體系少重復、層次清晰、拓寬知識面；再次為了反映當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、激光原理與技術等專業(yè)基礎課，還考慮研究生課程打通，考慮實際應用，增設了光信息科學與技術方面的選修課，如激光光譜技術、非線性光學、信號與系統(tǒng)、光信息存儲與現(xiàn)實、MATLAB光學模擬技術、太陽能基礎、傳感器與檢測技術等，以適應國內(nèi)外迅速發(fā)展的光電子技術的要求，培養(yǎng)“理實交融”的復合型的光信息科學與技術人才.另外，由于光信息科學與技術屬于應用面廣,實戰(zhàn)性強的專業(yè)，建立光學與光電子技術實驗課程新體系也尤為重要.圍繞本專業(yè)培養(yǎng)目標和市場對人才需求的特點，結合本院學科特點，經(jīng)過反復調(diào)研、醞釀和會議討論，我們設置光信息科學與技術專業(yè)的主要課程為高等數(shù)學、大學物理、物理光學、應用光學、電磁場與電磁波、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、原子物理、量子力學、數(shù)學物理方法、光電子學、信息光學、光通信原理、光電子技術、光電檢測技術及應用等.學位課程中的專業(yè)基礎課、專業(yè)課，從以上主要課程中選取.
1.3實驗與實踐教學光信息科學與技術專業(yè)科學和技術關系密切
理論知識與實踐能力并重，所以圍繞專業(yè)方向和培養(yǎng)目標，以深化實驗教學和實踐教學以及實踐鍛煉、注重實驗和實踐能力、鼓勵創(chuàng)新能力作為指導思想，加強校內(nèi)外教學和實踐環(huán)節(jié)的實效性，注重建立高素質(zhì)的實驗和實踐教師隊伍和教學考核辦法，努力構建創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實驗與實踐教學體系[1,6,7].圍繞本專業(yè)培養(yǎng)目標和市場對人才需求的特點，根據(jù)本專業(yè)特點以及我校專業(yè)實驗室建設指導思想和發(fā)展目標，全面考慮主要實驗課程包括大學物理實驗、光學基礎實驗、模擬電子技術實驗、數(shù)字電子技術實驗、數(shù)字圖像處理實驗、光電子技術實驗、光通信與光信息技術實驗、激光原理與技術實驗和光電檢測技術及應用實驗，精心設計實驗內(nèi)容和創(chuàng)建實驗室.實驗室要建出特色、建出水平、形成優(yōu)勢，發(fā)揮示范作用.基礎課實驗室要提高建設水平和教學質(zhì)量，同時重視專業(yè)實驗室建設，重視用高新技術提高實驗室建設水平，強度基礎性和完整性建設的同時，增加有利于學生動手能力培養(yǎng)的設計性、探究性、創(chuàng)新性類實驗項目.我們利用已有光學實驗室、數(shù)學建模實驗室、電子技術實驗室，強化建設信號與系統(tǒng)、EDA、電子工藝設計、近代光學實驗、信息光學實驗、激光實驗室、光通信實驗室、電子線路實驗、光電技術實驗等專業(yè)基礎實驗室，需要努力爭取校領導及各職能部門的支持，確保經(jīng)費到位，計劃1年內(nèi)基本建成，可以滿足新專業(yè)教學和研究工作的需要.本專業(yè)主要實踐教學環(huán)節(jié)包括軍事訓練、社會實踐、金工實習、電工電子實習、光信息專業(yè)基礎實驗、光電子學課程設計、光通信原理課程設計、光電檢測課程設計、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計（論文）等.我們需要進一步努力在原有校內(nèi)、外實習基地的基礎上，通過更多知名光電信息企業(yè)和重點實驗室爭取建立實踐能力強、技術前沿以及管理一流的實習基地，主動與相關企業(yè)聯(lián)系調(diào)研，理論聯(lián)系實際，實現(xiàn)學校培養(yǎng)與市場需求的有機結合.此外，爭取實施校園網(wǎng)進教室和實驗室計劃，增加圖書館館藏文獻資料數(shù)量，豐富教學手段，激發(fā)學生興趣和創(chuàng)新動力.
1.4務必擁有自己的核心資源
開辦新專業(yè)僅有良好的課程設置和合理的實驗室建設是不夠的，還需要優(yōu)良的師資隊伍建設.進一步加強教師隊伍建設，教師隊伍的數(shù)量、結構、素質(zhì)、水平達到較高先進水平.計劃到2014年，在學歷結構上，教師中具有博士學位的比例達到30%左右；35歲以下專任教師中具有碩士學位的占90%以上.在職稱結構上，教授占教師總數(shù)20%以上，副教授占教師總數(shù)40%以上.全力推進科學研究工作，以科研促教學，走產(chǎn)學研相結合的路子.充分發(fā)揮學科帶頭人的作用，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)，了解他們在生產(chǎn)中碰到的技術難題，尋找一些我們可以解決的問題作為研究課題，進行合作研究，為地方經(jīng)濟建設服務.同時建立與本地區(qū)科研院所的聯(lián)系，加強合作，共同申報科研課題.建立科研激勵機制，培養(yǎng)合理的科研梯隊.廣泛開展學術研討、學術交流活動，形成濃厚的學術氛圍，加大科技開發(fā)和成果轉(zhuǎn)化力度.目前存在一個問題是該專業(yè)課教師數(shù)量不夠，迫切需要加入新生力量充實教師隊伍，加強教學和科研實力，還要注重在職教師的教學和學術進修.光信息科學與技術的建設必須擁有大量的人才資源，包括高素質(zhì)的師資隊伍、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“硬件設施”和“軟件平臺”，包括教學和科研設施和服務、與外界交流的各種平臺和渠道，以及各項政策法規(guī)、規(guī)章制度等.
2結語
第8篇：光通信研究論文范文
【關鍵詞】SDH光通信；設備選型；保護方式；時鐘同步
1.同步數(shù)字體系原理
1.1 SDH光通信技術特點
同步數(shù)字體系（SDH—Synchronous digital hierarchy）是為在物理傳輸網(wǎng)上傳送適配的凈負荷而標準化的一系列數(shù)字傳送結構，其基礎設備是同步傳送模塊（STM），它采用復用映射原理將各種不同等級的低速信號復用映射進STM模塊并以同步于網(wǎng)路的速率進行傳輸。
同步傳送模塊（STM）是用來支持在SDH中進行段層連接的信息結構，它是一個帶有線路終端功能的準同步數(shù)字復用器，它將63個2Mbit/s信號（或3個34Mbit/s 信號或1個140Mbit/s信號）復用或適配為155.52Mbit/s（STM-1等級）。它由塊狀幀結構中的信息凈負荷和段開銷（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）。更大容量的STM是以等于該基本速率N倍的速率構成（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)主要的特點是：
（1）采用了同步復用方式和靈活的復用映射結構，避免了PDH系統(tǒng)從高速信號中分插低速信號需多次解復用的過程，使得上下業(yè)務非常方便，有利于容納各種新的寬帶業(yè)務的引入。
（2）網(wǎng)絡具有標準的光接口，開放型的標準光接口可滿足多廠家產(chǎn)品環(huán)境，實現(xiàn)網(wǎng)絡的橫向兼容性，節(jié)約網(wǎng)絡成本，有利于網(wǎng)絡的后期管理。
（3）SDH幀結構中安排有豐富的開銷比特用于網(wǎng)絡的管理，故網(wǎng)絡的運行、管理、維護能力強大，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，SDH具有了定時透明性，網(wǎng)絡能在準同步環(huán)境下工作、其凈負荷可以在不同的同步點之間進行傳送而不影響業(yè)務質(zhì)量，并有能力經(jīng)受定時基準的丟失，網(wǎng)絡性能比PDH光通信系統(tǒng)有了很大改善。
1.2 SDH傳送網(wǎng)復用映射原理
SDH網(wǎng)絡采用復用映射原理將各種不同等級的低速信號組合進STM模塊并在網(wǎng)路中進行傳輸。
各種不同等級的低速信號裝入SDH幀結構凈負荷區(qū)，一般需經(jīng)過映射、定位校準和復用三個階段。
為使各種支路信號與相應的虛容器（VC）容量同步，使VC成為可以獨立地進行傳送、復用和交叉連接的實體，在映射階段，在SDH網(wǎng)絡邊界處應將支路信號適配至虛容器（VC）。
在復用階段，多個低階通道層信號適配進入到高階通道，或多個高階通道層的信號適配進入到復用段。
為防止復用映射過程中的抖動造成系統(tǒng)誤碼率增加，系統(tǒng)采用了指針技術，當網(wǎng)絡處于同步工作狀態(tài)時，指針進行同步信號間的相位校準。當網(wǎng)絡失去同步時，指針進行頻率和相位校準，當網(wǎng)絡處于異步工作時，指針用作頻率跟蹤校準。SDH幀結構中的指針是一種指示器，其值定義虛容器相對于支持它的傳送實體的幀基準的幀偏移。
2.SDH傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡結構設計方案
2.1網(wǎng)絡拓撲結構選擇
網(wǎng)絡的物理拓撲結構是指網(wǎng)絡的形狀，即網(wǎng)絡節(jié)點設備和傳輸線路的幾何排列。它對網(wǎng)絡的效能、可靠性及經(jīng)濟性有很大的影響。
在SDH網(wǎng)絡中，通常采用的網(wǎng)絡結構有：點對點鏈狀，星形、樹形、環(huán)形。
根據(jù)以上對SDH傳輸網(wǎng)絡四種拓撲結構的比較并結合本市具體實際情況，此設計決定選用環(huán)形網(wǎng)絡結構。
2.2設備選型
在對國內(nèi)本地網(wǎng)光纖通信系統(tǒng)設計、使用情況進行多方研究的基礎上，結合本市通信信息量的具體情況，本設計決定先上STM-4等級，傳輸設備選定為ZXSM-622。
2.2.1 ZXSM-622的組成與系統(tǒng)結構
ZXSM-622是STM-4的復用設備，系統(tǒng)主要包含光線路板OL、交叉板CS、支路板TR、勤務板OW、時鐘板SC、主控板NCP、和電源板PWR。其中光線路板、交叉板、時鐘板、電源板可實現(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，可組成雙系統(tǒng)結構，使系統(tǒng)的容量在原有的基礎上增加了一倍。這兩套系統(tǒng)也可相互保護（1+1，1：1）或相互交叉，并能增強組網(wǎng)的靈活性。輔助系統(tǒng)包含的勤務系統(tǒng)可實現(xiàn)點呼、群呼以及三方通話功能；定時系統(tǒng)完成整個系統(tǒng)的同步；控制系統(tǒng)完成對本系統(tǒng)各單板的控制。
2.2.2系統(tǒng)功能概述
（1）ZXSM-622設備具有靈活的網(wǎng)元配置功能，可通過不同的單板配置和軟件控制而將設備配置成終端復用器（TM）、分插復用器（ADM）、再生中繼器（REG）。
（2）TM設備在其線路側終結SDH622Mbit/s線路信號，在起終端側分出或進入SDH支路或PDH支路光、電信號。
（3）ADM設備在每個方向均可上下支路信號，不上下的部分無損傷穿過。ADM的收端終結SOH，發(fā)端重新起始SOH。
（4）REG設備對信號進行再生和放大，從中提取時鐘，收端終結RSOH，發(fā)端重新起始RSOH。
3.SDH網(wǎng)絡的保護方案設計
3.1 SDH網(wǎng)絡保護的基本原理
隨著社會的進步，人們對信息的依賴性越來越強，網(wǎng)絡傳送的信息容量也急劇增長，通信網(wǎng)一旦出現(xiàn)故障將會帶來不可估量的損失。因此，如今在網(wǎng)絡的建設中要求網(wǎng)絡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)絡出現(xiàn)意外故障時無需人為干預，網(wǎng)絡就能在極短時間內(nèi)自動恢復業(yè)務。使用戶感覺不到網(wǎng)絡已出了故障。環(huán)行網(wǎng)就是SDH網(wǎng)絡中最常用的自愈網(wǎng)之一。稱之為自愈環(huán)。
根據(jù)自愈環(huán)的結構自愈環(huán)可以分為通道倒換環(huán)和復用段倒換環(huán)現(xiàn)兩大類。對于通道倒換環(huán)，業(yè)務量的保護是以通道為基礎的，倒換與否由離開環(huán)的某一個別通道信號質(zhì)量的優(yōu)劣而定。而對于復用段倒換環(huán)，業(yè)務量的保護是以復用段為基礎的，倒換與否由每一對節(jié)點之間的復用段信號質(zhì)量的優(yōu)劣來決定，當復用段有故障時，故障范圍內(nèi)整個線路倒換到保護回路。
通道倒換環(huán)和復用段倒換環(huán)的一個重要區(qū)別是：通道倒換環(huán)使用專用保護，即正常情況下保護段也在傳業(yè)務信號，保護時隙為整個環(huán)專用；而復用段倒換環(huán)使用共享保護，正常情況下保護段是空閑的，保護時隙由每對節(jié)點共享。
3.2某市SDH傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡保護設計方案
經(jīng)以上四種自愈環(huán)特性比較，本設計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)務信號（主用信號），稱為S纖，另一根用于傳送備用保護信號，稱為P纖。環(huán)中任一節(jié)點發(fā)出的信號都同時送到S纖和P纖上，在S纖上沿一方向（如順時針方向）傳送到目的節(jié)點，在P纖上沿另一方向（如逆時針方向）傳送到目的節(jié)點。正常時，目的節(jié)點將S纖傳送過來的主信號接收下來，由于對同一節(jié)點來說，正常時發(fā)送出的信號和接收回的信號均是在S纖上沿同一方向傳送的，故稱為單向環(huán)；當目的節(jié)點收不到S纖送來的主信號或其信號已劣化時，此節(jié)點接收端將倒換開關倒換到P纖上，將P纖送來的備用信號取出，以保證信號不丟失。這種保護恢復方式可稱之為“并發(fā)優(yōu)收”，倒換不需要APS協(xié)議。 [科]
【參考文獻】
第9篇：光通信研究論文范文
中國科學院半導體研究所“寬帶微波信號產(chǎn)生與傳輸?shù)墓庾蛹夹g”項目摘得2016年中國光學工程學會科技創(chuàng)新獎一等獎的桂冠。消息一出，人們在關注和熱議這項創(chuàng)新成果的同時，對于其背后的科研團隊，也是好奇心泛濫。
據(jù)了解，完成這項科研成果的牽頭單位，是中科院半導體研究所微波光電子團隊，由祝寧華研究員組建于1998年，是集成光電子學國家聯(lián)合重點實驗室和中國科學院固態(tài)光信息技術實驗室的重要組成部分，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相關領域的研究。
可以說，這是一支碩果累累的研究團隊――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、航天集團等50余家大型知名企業(yè)成功應用，好評連連；他們在高速模擬直調(diào)激光器的研究上已經(jīng)達到了國際領先水平；他們出版了3部專著，發(fā)表了200余篇高質(zhì)量學術論文，僅獲得的國家授權發(fā)明專利就有近百項。
也可以說，這是一支低調(diào)的科研隊伍――在有點事兒就要“上熱搜”、“上頭條”的今天，他們瞄準國家重大任務需求，專注探索前沿基礎科學和高新技術。就連這次獲獎，除了象征性地發(fā)了通稿之外，媒體上就再沒見關于他們的過多描述。
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？
瞄準行業(yè)缺口
事實上，微波光電子團隊的研究對象―微波光電子技術、高速光電子技術―并不像人們想象的那樣神秘，嚴格來說都屬于光電子技術的交叉方向，目前在很多領域都有廣泛應用。而這種交叉融合的方式，也是近年來光電子技術的發(fā)展趨勢。
光電子技術，確切地應該稱為信息光電子技術，是光子技術和電子技術結合而成的高新技術，涉及光顯示、光儲存、激光等領域，是未來信息產(chǎn)業(yè)的核心技術，也是我國的先導產(chǎn)業(yè)，在國防工業(yè)、能源、汽車、信息技術等產(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“百人計劃”感召，祝寧華舉家從德國回到中國，并在中科院半導體所組建微波光電子研究團隊。此后近20年，這支隊伍在祝寧華的帶領下，逐漸成為我國光電子技術領域的代表性研究團隊之一，并在高速半導體激光器等光電子器件及應用研究領域不斷取得創(chuàng)新突破，有效提高了我國光電子器件及應用技術的發(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?！耙驗楣怆娮有酒某叽绶浅Ｐ。L度僅有200～300微米，波導寬度僅有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），所以在原來的技術水平下，要想實現(xiàn)精確測試難度非常大?！?/p>
微波光電子團隊在祝寧華帶領下，針對這一難題開展研究攻關，有效解決了微波矢量網(wǎng)絡分析儀校準中的相位不確定性、校準方程相關性、頻率限制等關鍵問題。這一突破讓扣除測試儀器和夾具的影響變?yōu)榭赡?，為獲得較為準確的高頻特性參數(shù)奠定了基礎。
據(jù)悉，光電子器件高頻響應測試主要分為兩類―采用微波網(wǎng)絡分析儀測量器件在某一驅(qū)動信號幅度和不同頻率下的響應特性，以及采用誤碼分析儀測量器件在不同驅(qū)動信號幅度和某一速率時的響應特性。
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)動幅度下響應特性的測試方法和分析模型。意識到這一需求缺口，微波光電子團隊在前期所獲突破的基礎上繼續(xù)展開研究，首次提出了激光器動態(tài)P-I特性曲線/曲面的概念，并給出了相應的測試方法。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特性提供了技術保證。
大膽決策創(chuàng)新
正所謂“蛇無頭而不行，鳥無翅而不飛”，每個隊伍都有其靈魂人物，并且作為隊伍的核心，其實力也極其重要。對于微波光電子團隊來說，這個人無疑是祝寧華，他專注科研、淡泊名利的精神一直感染著團隊里的每一個人。
在從事高速光電子學理論、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)化設計分析模型，提出了一系列測試和封裝設計方法，組織了光電子領域發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的研究和實施，為我國光電子學的發(fā)展作出了重要貢獻。
多年來，微波光電子團隊之所以能夠頻頻在光電子研究領域取得創(chuàng)新和突破，一定程度上與祝寧華這個帶頭人多次敢為人先的大膽決策息息相關，封裝技術的創(chuàng)新就是一個很好的例子。
封裝技術，是一種將集成電路用絕緣的塑料或陶瓷材料打包的技術，也可以是指半導體集成電路芯片用的外殼，發(fā)揮著安放、固定、密封、保護芯片和增強導熱性能的作用，同時也是溝通芯片內(nèi)部與外部的橋梁―芯片上的接點用導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線與其他器件建立連接。因此，對于很多集成電路產(chǎn)品而言，封裝技術是非常關鍵的一環(huán)。
TO封裝是激光器比較常用的一種成本較低的封裝技術，一直以來業(yè)界普遍認為，這項技術只適合封裝低速率半導體激光器。祝寧華卻不這么認為，他向863專家組提出了研制高速TO激光器的大膽建議。
隨后，他帶領團隊展開攻關，提出了一種光電子芯片本征動態(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，他們還提出了封裝設計潛在帶寬分析的概念，據(jù)此發(fā)展了封裝寄生參數(shù)影響的綜合評估技術，為芯片及模塊的優(yōu)化設計提供了有效手段。
這些創(chuàng)新的設計思路后來被微波光電子團隊成功應用于激光器、探測器和調(diào)制器的封裝設計中，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，近五年累計創(chuàng)造了近20億元的新增銷售。
與此同時，祝寧華長期從事高速激光器的理論和實驗研究，在意識到這一光電子器件的發(fā)展前景時，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高速激光器相關項目，使我國在該領域的技術水平從起步到跟蹤發(fā)展再到國際領先，為我國多個重大型號任務中核心元器件的自主可控做出了貢獻，相關成果獲2013年度國家技術發(fā)明二等獎。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)展提供了指導和借鑒。
超前布局規(guī)劃
多年來，微波光電子團隊都能夠在激烈競爭中搶占先機，對所處行業(yè)未來的發(fā)展趨勢進行預判，并提早部署研究計劃。這已經(jīng)成為他們的制勝法寶。最具代表性的，就是他們對光電子發(fā)展趨勢的預判。
眾所周知，全球已經(jīng)步入信息經(jīng)濟時代，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)的各個層次都有重要應用，如高速光傳輸、大容量光交換、寬帶光接入和微波光子技術等，是實現(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)絡和光通信技術向大容量、低功耗和智能化方向發(fā)展，為實現(xiàn)更高速、更寬帶光通信傳輸系統(tǒng)，光電子集成將會成為高速光電子器件的發(fā)展趨勢之一，同時也是突破速率和能耗兩大制約光通信技術未來發(fā)展瓶頸的有效途徑，而高速激光器的研制也會成為行業(yè)焦點。
意識到這一發(fā)展方向的重要性，2009年左右，祝寧華組織實施了“信息光電子學”系列研討會，以及863計劃和基金委“十二五”、“十三五”光電子領域發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃研究，促成了多個863主題項目和國家基金委重大項目的立項，積極推動了高速光電子集成芯片的發(fā)展。
不僅如此，祝寧華還帶領微波光電子團隊針對高速光電子集成器件在國內(nèi)率先開展深入探索研究，取得了突破性進展。他們提出了光電子集成芯片陣列三維封裝技術，解決了光電子集成芯片封裝過程中面臨的微波阻抗嚴重失配、模場失配和串擾等難題。美國光學學會刊物OPN以《中國光子集成》為題對微波光電子團隊的相關研究進展做了大篇幅封面報道，進一步提升了我國在這一前沿領域的國際影響。
成績證明實力
在過去的近20年，祝寧華帶領的這支隊伍在高速光電子器件領域的研究中，為我國實現(xiàn)了一個又一個創(chuàng)新突破，但他們卻很少對外提及。對他們來說，科研需要沉浸其中，而他們有限的時間只夠用來投入研究，再無暇顧及其他。所以這些年，這支隊伍證明自己實力的方式“簡單”、“粗暴”―不斷創(chuàng)新、不斷突破，不斷刷新成果記錄：
他們在光通信和光網(wǎng)絡的核心器件高速光波導調(diào)制器的研制方面，采用保角變換法和點匹配法，很好地解決了以有限元為代表的常用數(shù)值計算法難以精確描述光調(diào)制器電極邊緣效應的難題，確保了光波和微波傳輸特性測試分析的精確度，為器件設計和制備提供了有效保證。
他們首次將變分理論用于光波導傳輸特性分析，有效解決了采用數(shù)值分析法進行優(yōu)化設計時面臨的異常困難，建立了光波導基膜和高階模場分布的解析表達式，并在此基礎上獲得了導模數(shù)目和模式傳播常數(shù)等參數(shù)，在不同結構的光波導分析中成功應用，相關成果榮獲中國科學院自然科學三等獎。業(yè)內(nèi)評價稱：“該方法表達式簡單、參數(shù)確定方便、精確度高，為完善光波導理論體系作出了重要貢獻?！?/p>
他們創(chuàng)新性地提出基于頻率分束法的光外差技術，將光譜結構分析從光域轉(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（構成光譜的基本單元）的線寬和長度，以及時間和頻率分布規(guī)律，建立了半導體激光器超精細光譜結構模型。同時，基于該理論，他們還提出了非對稱耦合腔的單片集成激光器機構，能夠?qū)⒕€寬壓榨到35KHz以下，比常規(guī)DFB激光器小了2個量級。航天五院測試后確認其滿足航天定標要求，意味著我國在該類核心器件的研發(fā)上實現(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)生微波信號的頻譜線寬取決于光束相干性，與光束本身光譜線寬無關，以及兩個單片集成激光器的輸出光也具有頻率相干性，并首次實現(xiàn)了基于微波光子技術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。
這種可調(diào)諧激光器在5微秒內(nèi)實現(xiàn)了DC～40GHz的快速掃頻，與傳統(tǒng)電子學微波源技術相比，大大拓寬了頻帶快讀，掃頻速率提高了3個量級。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注，認為該方法為實現(xiàn)高效電子對抗裝置及系統(tǒng)提供了可能。
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在科研上，這支隊伍的表現(xiàn)其實很高調(diào)―提出大膽建議的是他們，提前判斷發(fā)展趨勢的是他們，打破國外禁運限制的也是他們，這些華麗的成果是他們非凡實力的最佳佐證。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。
對于光電子技術的未來，祝寧華表示，光電子技術發(fā)展至今，已經(jīng)對國家的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響，大到軍工、航天、國防等領域，小到家用電器的信號傳遞、燈光照明等。全球光電子技術產(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。
