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光纤通讯技能成长近况与瞻望

光纤通讯技能成长近况与瞻望

作者:万贯国际    来源:网络整理    发布时间:2021-11-05 11:59    浏览量:

 
 
光纤通讯技能成长近况与瞻望  
 

编者的话

前不久,珠澳相助开拓横琴的年中答卷缓缓睁开,个中一条跨境光纤引人瞩目,它穿越珠澳两地,实现澳门到横琴的算力互联、资源共享,筑起信息通途。上海也正在推进“光进铜退”全光纤通讯收集进级改革项目,为经济高质量成长、住民享受更好的通讯处事保驾护航。

跟着互联网技能的敏捷成长,用户对互联网流量的需求日益增添,怎样晋升光纤通讯的容量成为亟须办理的题目。

光纤通讯技能自呈现以来带来了科技和社会规模的重大厘革。作为激光技能的重要应用,以光纤通讯技能为首要代表的激光信息技能搭建了当代通讯收集的框架,成为信息转达的重要构成部门。光纤通讯技能是当前互联网天下的重要承载力气,同时也是信息期间的焦点技能之一。

跟着各类新兴技能如物联网、大数据、假造实际、人工智能(AI)、第五代移动通讯(5G)等技能的不绝涌现,对信息交换与转达提出了更高的需求。据思科公司2019 年宣布的研究数据表现,环球年度 IP 流量将由2017年的1.5ZB(1ZB=1021B)增添为2022年的4.8ZB,复合年增添率为26%。面临高流量的增添趋势,光纤通讯作为通讯网中最主干的部门,遭受着庞大的进级压力,高速、大容量的光纤通讯体系及收集将是光纤通讯技能的主流成长偏向。

光纤通讯技能的成长过程及研究近况

跟着 1958 年亚瑟·肖洛与查尔斯·汤斯显现激光器事变道理之后,1960 年第一台红宝石激光器研制乐成。接着,1970 年第一个能在室温下持续事变的 AlGaAs 半导体激光器研制乐成,并在 1977 年实现半导体激光器在适用情形中持续事变几万小时以上。

至此,激光器已具备应用于商用光纤通讯的条件。在激光器发现之初,发现者已意识到其在通讯规模的重要隐藏应用。然而,激光通讯技能存在两个明明的短板题目:一是因激光波束发散会丧失大量能量;二是受应用情形的影响较大,如在大气情形下应用时会明显受制于气候环境的变革。因此,对激光通讯而言,一个吻合的光波导至关重要。

诺贝尔物理学奖得到者高锟博士提出的用于通讯的光纤满意了激光通讯技能对波导的需求。他提出,玻璃光纤的瑞利散射消费可以很是低(低于20 dB/km),而光纤中的功率消费首要来历于玻璃原料中的杂质对光的接收,因此原料提纯是减小光纤消费的要害,另外还指出单模传输对保持好的通讯机能很重要。

1970 年,康宁玻璃公司按照高锟博士的提纯提议研制出了消费约为20dB/km 的石英系多模光纤,使光纤作为通讯的传输前言成为实际。之后颠末不绝研发,石英系光纤的消费迫近理论极限。至此,光纤通讯的前提已完全满意。

早期的光纤通讯体系均回收直接检测的吸取方法。这是一种较简朴的光纤通讯方法,PD 是一种平方律的检波器,只有光信号的强度可以被探测到。这种直接检测的吸取方法从20世纪70年月的第一代光纤通讯技能一向连续到了20世纪90年月初期。

进入20世纪90年月以来,光纤通讯技能中的干系检测技能逐渐成为研究热门。通过引入干系检测技能,吸取机的迅速度获得了极大晋升。在第一代干系检测体系中首要回收外差探测和零差探测,个中外差检测指信号载波与当地载波的频率差值为中频,而零差探测指信号载波与当地载波频率完全沟通、相位差牢靠。

光放大器也是光纤通讯技能史上重要的成就之一。回收光放大器的光纤链路,也可以到达散弹噪声极限的探测迅速度,同时可以去除全部的电中继,使得光纤通讯技能可以实现长间隔传输。光放大的观念在最早的激光器专利中就有所提议,最终在1987年,该项技能被南安普敦大学和贝尔尝试室初次实现。

自20世纪90年月以来,跟着互联网技能的敏捷成长,用户对互联网流量的需求日益增添,并随之带来了对光纤通讯容量的急切需求。怎样晋升光纤通讯的容量成为亟须办理的题目。

“信息论之父”香农给出了信道容量的极限,万贯国际注册,任何通讯体系传输信息的容量都不会高出这个极限,它与体系的带宽与信道中的信噪比相干。体系带宽越大、信噪比越高,体系的容量极限越高。

典范的C波段掺铒光纤放大器(EDFA)的带宽为35nm,即约4375GHz。面临云云庞大的带宽资源,怎样充实操作它来实现大容量的光纤传输是要害。

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