光纤通信技术的发展趋势

光纤通信技术的发展趋势（精选8篇）

光纤通信技术的发展趋势 篇1

[摘要]对光纤通信技术领域的主要发展热点作一简述与展望，主要有超高速传输系统、超大容量波分复用系统、光联网技术、新一代的光纤、IP over SDH与IP over

Optical以及光接入网。

关键词：光纤 超高速传输 超大容量波分复用 光联网

光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。近几年来，随着技术的进步，电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放，光纤通信的发展又一次呈现了蓬 勃发展的新局面，本文旨在对光纤通信领域的主要发展热点作一简述与展望。向超高速系统的发展

从过去2O多年的电信发展史看，网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主 要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用（TDM）方式进行，每当传输速率 提高4倍，传输每比特的成本大约下降30％～40％；因而高比特率系统的经济效益大致 按指数规律增长，这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续 增加的根本原因。目前商用系统已从45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年时间里增加了 20O0倍，比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。高速系统的出现不仅增加了业 务传输容量，而且也为各种各样的新业务，特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能。目前10Gbps系统已开始大批量装备网络，全世界安装的终端和中继器已超过5000个，主 要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。我国也将在近期开始现场试验。需要注意的是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经敷设的光缆并不

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。在理论上，上述基于时分复用的高速系统的速率还有望进一步提高，例如在实验室

传输速率已能达到4OGbps，采用色度色散和极化模色散补偿以及伪三进制（即双二进制）编码后已能传输100km。然而，采用电的时分复用来提高传输容量的作法已经接近硅和镓 砷技术的极限，没有太多潜力可挖了，此外，电的40Gbps系统在性能价格比及在实用中 是否能成功还是个未知因素，因而更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）方式进入大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验 研究阶段。向超大容量WDM系统的演进

如前所述，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 源仅仅利用了不到1％，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 号同时在一极光纤上传送，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。采用波分复用系统的主要好处是：（1）可以充分利用光纤的巨大带宽资 源，使容量可以迅速扩大几倍至上百倍；（2）在大容量长途传输时可以节约大量光纤 和再生器，从而大大降低了传输成本；（3）与信号速率及电调制方式无关，是引入宽 带新业务的方便手段；（4）利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具 有高度生存性的光联网。

鉴于上述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。如果认为1995年是起飞年的话，其全球销售额仅仅为1亿美元，而2000 年预计可超过40亿美元，2005年可达120亿美元，发展趋势之快令人惊讶。目前全球实

际敷设的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 久实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。可以认为近2年来超大容量密集波分复用系

统的发展是光纤通信发展史上的又一里程碑。不仅彻底开发了无穷无尽的光传输键路的 容量，而且也成为IP业务爆炸式发展的催化剂和下一代光传送网灵活光节点的基础。3 实现光联网——战略大方向

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，光的分插复用器（OADM）和光的交叉连接设备（OXC）均已在实验室研制成功，前者已 投入商用。

实现光联网的基本目的是：（1）实现超大容量光网络；（2）实现网络扩展性，允 许网络的节点数和业务量的不断增长；（3）实现网络可重构性，达到灵活重组网络的 目的；（4）实现网络的透明性，允许互连任何系统和不同制式的信号；（5）实现快速 网络恢复，恢复时间可达100ms。

鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势，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，如以Be11core 为主开发的“光网技术合作计划（ONTC）”，以朗讯公司为主开发的“全光通信网”预 研计划”，“多波长光网络（MONET）”和“国家透明光网络（NTON）”等。在欧洲和 日本，也分别有类似的光联网项目在进行。

综上所述光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮。其标准化

工作将于2000年基本完成，其设备的商用化时间也大约在2000年左右。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(NII)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。新一代的光纤

近几年来随着IP业务量的爆炸式增长，电信网正开始向下一代可持续发展的方向发 展，而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。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

零色散光纤（G.655光纤）和无水吸收峰光纤（全波光纤）。

4.1 新一代的非零色散光纤 非零色散光纤（G.655光纤）的基本设计思想是在1550 窗口工作波长区具有合理的较低色散，足以支持10Gbps的长距离传输而无需色散补偿，从而节省了色散补偿器及其附加光放大器的成本；同时，其色散值又保持非零特性，具有一起码的最小数值（如2ps／（nm.km）以上），足以压制四波混合和交叉相位调 制等非线性影响，适宜开通具有足够多波长的DWDM系统，同时满足TDM和DWDM两种发展 方向的需要。为了达到上述目的，可以将零色散点移向短波长侧（通常1510～1520nm 范围）或长波长侧（157nm附近），使之在1550nm附近的工作波长区呈现一定大小的色 散值以满足上述要求。典型G.655光纤在1550nm波长区的色散值为G.652光纤的1／6～ 1／7，因此色散补偿距离也大致为G.652光纤的6～7倍，色散补偿成本（包括光放大器，色散补偿器和安装调试）远低于G.652光纤。

4.2 全波光纤 与长途网相比，城域网面临更加复杂多变的业务环境，要直接支持大 用户，因而需要频繁的业务量疏导和带宽管理能力。但其传输距离却很短，通常只有 50～80km，因而很少应用光纤放大器，光纤色散也不是问题。显然，在这样的应用环 境下，怎样才能最经济有效地使业务量上下光纤成为网络设计至关重要的因素。采用 具有数百个复用波长的高密集波分复用技术将是一项很有前途的解决方案。此时，可

以将各种不同速率的业务量分配给不同的波长，在光路上进行业务量的选路和分插。在这类应用中，开发具有尽可能宽的可用波段的光纤成为关键。目前影响可用波段的 主要因素是1385nm附近的水吸收峰，因而若能设法消除这一水峰，则光纤的可用频谱 可望大大扩展。全波光纤就是在这种形势下诞生的。

全波光纤采用了一种全新的生产工艺，几乎可以完全消除由水峰引起的衰减。除

了没有水峰以外，全波光纤与普通的标准G.652匹配包层光纤一样。然而，由于没有了 水峰，光纤可以开放第5个低损窗口，从而带来一系列好处：

（1）可用波长范围增加100nm，使光纤的全部可用波长范围从大约200nm增加到 300nm，可复用的波长数大大增加；

（2）由于上述波长范围内，光纤的色散仅为155Onm波长区的一半，因而，容易实 现高比特率长距离传输；

（3）可以分配不同的业务给最适合这种业务的波长传输，改进网络管理；

（4）当可用波长范围大大扩展后，允许使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要 求较低的光源、合波器、分波器和其它元件，使元器件特别是无源器件的成本大幅度 下降，这就降低了整个系统的成本。IP over SDH与IP over Optical

以IP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IP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IP，分别称为IP over ATM和IP over SDH两者各有千秋。IP over ATM利用ATM的速度快、颗粒细、多业务支持能力的优点以及IP的简单、灵活、易扩充和统一性的特点，可以达到优势互补的目的，不足之处是网络体系结构复杂、传输效率低、开销损失大（达25％～30%）。而SDH与IP的结合恰好能弥补上述IP over ATM的弱点。其基本思路是将IP数据包通过点到点协议（PPP）直接映射到SDH帧，省

掉了中间复杂的ATM层。具体作法是先把IP数据包封装进PPP分组，然后利用HDLC组帧，再将字节同步映射进SDH的VC包封中，最后再加上相应SDH开销置入STM－N帧中即可。IP over SDH在本质上保留了因特网作为IP网的无连接特征，形成统一的平面网，简化了网络体系结构，提高了传输效率，降低了成本，易于IP组插和兼容的不同技术 体系实现网间互联。最主要优点是可以省掉ATM方式所不可缺少的信头开销和IP over ATM封装和分段组装功能，使通透量增加25％～30％，这对于成本很高的广域网而言 是十分珍贵的。缺点是网络容量和拥塞控制能力差，大规模网络路由表太复杂，只有 业务分级，尚无优先级业务质量，对高质量业务难以确保质量，尚不适于多业务平台，是以运载IP业务为主的网络理想方案。随着千兆比高速路由器的商用化，其发展势头 很强。采用这种技术的关键是千兆比高速路由器，这方面近来已有突破性进展，如美 国Cisco公司推出的12000系列千兆比特交换路由器（GSR），可在千兆比特速率上实 现因特网业务选路，并具有5～60Gbps的多带宽交换能力，提供灵活的拥塞管理、组 播和QOS功能，其骨干网速率可以高达2.5Gbps，将来能升级至10Gbps。这类新型高速 路由器的端口密度和端口费用已可与ATM相比，转发分组延时也已降至几十微秒量级，不再是问题。总之，随着千兆比特高速路由器的成熟和IP业务的大发展，IP over SDH将会得到越来越广泛的应用。

但从长远看，当IP业务量逐渐增加，需要高于2.4Gbps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（IP over Optical）。显然，这是一种最简单直接的体系结构，省掉了中间ATM层与SDH层，减 化了层次，减少了网络设备；减少了功能重叠，简化了设备，减轻了网管复杂性，特 别是网络配置的复杂性；额外的开销最低，传输效率最高；通过业务量工程设计，可

以与IP的不对称业务量特性相匹配；还可利用光纤环路的保护光纤吸收突发业务，尽 量避免缓存，减少延时；由于省掉了昂贵的ATM交换机和大量普通SDH复用设备，简化 了网管，又采用了波分复用技术，其总成本可望比传统电路交换网降低一至二个量级!综上所述，现实世界是多样性的，网络解决方案也不会是单一的，具体技术的选

用还与具体电信运营者的背景有关。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，IP over Optical 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 IP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。在相当长 的时期，IP over ATM，IP overSDH和IP over Optical将会共存互补，各有其最佳应 用场合和领域。解决全网瓶颈的手段——光接入网

过去几年间，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 已更新了好几代。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。两者在技术上的巨大反差说明接入网已确实成为制约 全网进一步发展的瓶颈。目前尽管出现了一系列解决这一瓶颈问题的技术手段，如双 绞线上的xDSL系统，同轴电缆上的HFC系统，宽带无线接入系统，但都只能算是一些 过渡性解决方案，唯一能够根本上彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入网。接入网中采用光接入网的主要目的是：减少维护管理费用和故障率；开发新设备，增加新收入；配合本地网络结构的调整，减少节点，扩大覆盖；充分利用光纤化所带 来的一系列好处；建设透明光网络，迎接多媒体时代。所谓光接入网从广义上可 以包括光数字环路载波系统（ODLC）和无源光网络（PON）两类。数字环路载波系统 DLC不是一种新技术，但结合了开放接口VS.1／V5.2，并在光纤上传输综合的DLC（ID LC），显示了很大的生命力，以美国为例，目前的1.3亿用户线中，DLC／IDLC已占据

3600万线，其中IDLC占2700万线。特别是新增用户线中50％为IDLC，每年约500万线。至于无源光网络技术主要是在德国和日本受到重视。德国在1996年底前共敷设了约230 万线光接入网系统，其中PON约占100万线。日本更是把PON作为其网络光纤化的主要技 术，坚持不懈攻关十多年，采取一系列技术和工艺措施，将无源光网络成本降至与铜 缆绞线成本相当的水平，并已在1998年全面启动光接入网建设，将于2010年达到6000 万线，基本普及光纤通信网，以此作为振兴21世纪经济的对策。近来又计划再争取提 前到2005年实现光纤通信网。

在无源光网络的发展进程中，近来又出现了一种以ATM为基础的宽带无源光网络

（APON），这种技术将ATM和PON的优势相互结合，传输速率可达622／155Mbps，可以 提供一个经济高效的多媒体业务传送平台并有效地利用网络资源，代表了多媒体时代 接入网发展的一个重要战略方向。目前国际电联已经基本完成了标准化工作，预计 1999年就会有商用设备问世。可以相信，在未来的无源光网络技术中，APON将会占据 越来越大的份额，成为面向21世纪的宽带投入技术的主要发展方向。结束语

光纤通信技术的发展趋势 篇2

1、光纤通信技术的发展现状

为了适应网络发展和传输流量提高的需求, 传输系统供应商都在技术开发上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纤上进行了55x20Gbit/s传输的研究, 实现了1.1Tbit/s的传输。NEC公司进行了132x20Gbit/s、120km传输的研究, 实现了2.64Thit/s的传输。NTT公司实现了3Thit/s的传输。目前, 以日本为代表的发达国家, 在光纤传输方面实现了10.96Thit/s (274x Gbi t/s) 的实验系统, 对超长距离的传输已达到4000km无电中继的技术水平。在光网络方面, 光网技术合作计划 (ONTC) 、多波长光网络 (MONET) 、泛欧光子传送重叠网 (PHO TON) 、泛欧光网络 (OPEN) 、光通信网管理 (MOON) 、光城域通信网 (MTON) 、波长捷变光传送和接入网 (WOTAN) 等一系列研究项目的相继启动、实施与完成, 为下一代宽带信息网络, 尤其为承载未来IP业务的下一代光通信网络奠定了良好的基础。

(1) 复用技术。光传输系统中, 要提高光纤带宽的利用率, 必须依靠多信道系统。常用的复用方式有:时分复用 (TDM) 、波分复用 (WDM) 、频分复用 (FDM) 、空分复用 (SD M) 和码分复用 (CDM) 。目前的光通信领域中, WDM技术比较成熟, 它能几十倍上百倍地提高传输容量。

(2) 宽带放大器技术。掺饵光纤放大器 (E DFA) 是WDM技术实用化的关键, 它具有对偏振不敏感、无串扰、噪声接近量子噪声极限等优点。但是普通的EDFA放大带宽较窄, 约有35nm (1530~1565nm) , 这就限制了能容纳的波长信道数。进一步提高传输容量、增大光放大器带宽的方法有: (1) 掺饵氟化物光纤放大器 (EDFFA) , 它可实现75nm的放大带宽; (2) 碲化物光纤放大器, 它可实现76nm的放大带宽; (3) 控制掺饵光纤放大器与普通的EDFA组合起来, 可放大带宽约80nm; (4) 拉曼光纤放大器 (RFA) , 它可在任何波长处提供增益, 将拉曼放大器与EDFA结合起来, 可放大带宽大于100nm。

(3) 色散补偿技术。对高速信道来说, 在1550nm波段约18ps (mmokm) 的色散将导致脉冲展宽而引起误码, 限制高速信号长距离传输。对采用常规光纤的10Gbit/s系统来说, 色散限制仅仅为50km。因此, 长距离传输中必须采用色散补偿技术。

(4) 孤子WDM传输技术。超大容量传输系统中, 色散是限制传输距离和容量的一个主要因素。在高速光纤通信系统中, 使用孤子传输技术的好处是可以利用光纤本身的非线性来平衡光纤的色散, 因而可以显着增加无中继传输距离。孤子还有抗干扰能力强、能抑制极化模色散等优点。色散管理和孤子技术的结合, 凸出了以往孤子只在长距离传输上具有的优势, 继而向高速、宽带、长距离方向发展。

(5) 光纤接入技术。随着通信业务量的增加, 业务种类更加丰富。人们不仅需要语音业务, 而且高速数据、高保真音乐、互动视频等多媒体业务也已得到用户青睐。这些业务不仅要有宽带的主干传输网络, 用户接人部分更是关键。传统的接入方式已经满足不了需求, 只有带宽能力强的光纤接人才能将瓶颈打开, 核心网和城域网的容量潜力才能真正发挥出来。光纤接入中极有优势的PON技术早就出现了, 它可与多种技术相结合, 例如ATM、SDH、以太网等, 分别产生APON、GPON和EPON。由于ATM技术受到IP技术的挑战等问题, APON发展基本上停滞不前, 甚至走下坡路。但有报道指出由于ATM交换在美国广泛应用, APON将用于实现FI TH方案。GPON对电路交换性的业务支持最有优势, 又可充分利用现有的SDH, 但是技术比较复杂, 成本偏高。EPON继承了以太网的优势, 成本相对较低, 但对TDM类业务的支持难度相对较大。所谓EPON就是把全部数据装在以太网帧内传送的网络技术。现今95%的局域网都使用以太网, 所以选择以太网技术应用于对IP数据最佳的接入网是很合乎逻辑的, 并且原有的以太网只限于局域网, 而且MAC技术是点对点的连接, 在和光传输技术相结合后的EPON不再只限于局域网, 还可扩展到城域网, 甚至广域网, EPON众多的MAC技术是点对多点的连接。另外光纤到户也采用EPON技术。

2、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、超长距离一直都是人们追求的目标, 光纤到户和全光网络也是人们追求的梦想。

(1) 光纤到户。现在移动通信发展速度惊人, 因其带宽有限, 终端体积不可能太大, 显示屏幕受限等因素, 人们依然追求陆能相对占优的固定终端, 希望实现光纤到户。

(2) 全光网络。传统的光网络实现了节点间的全光化, 但在网络结点处仍用电器件, 限制了目前通信网干线总容量的提高, 因此真正的全光网络成为非常重要的课题。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。

3、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。在国内各研发机构、科研院所、大学的科研人员的共同努力下, 我国已研制开发了一些具有自主知识产权的光通信高技术产品, 取得了一批重要的研究与应用成果。这些研究工作和突出成果为O-TIME (光时代) 计划的实施奠定了坚实的基础, 有望在“十一五”期间取得更多的成果, 为我国的信息基础设施建设做出贡献。

摘要：由于光纤通信具有损耗低、传榆频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点, 备受业内人士青睐, 发展非常迅速, 文章概述光纤通信技术的发展现状, 并展望其发展趋势。

光纤通信技术的发展趋势 篇3

【关键词】光纤通信技术；应用发展趋势

光纤通信技术的诞生是电信行业一项革命性的进步，光纤通信技术的应用使现在的信息传递质量得到了很大的优化。目前的光纤通信技术属于第四代通信技术，具有质量轻、速度快、损耗低、体积小等优势，且能够稳定的应对磁干扰环境，输送带宽大。在我国多个领域内都有广泛的运用，尤其是在生产和服务行业都对光纤通信技术有很高的认可度。

1、光纤通信技术

光纤通信是指利用光纤纤维来作为传输媒介，利用光通信的方式来达到输送信息的目标。光纤纤维使用的硬件主要包括涂层、纤芯、包层等结构。包层指的是中间层，由于纤芯和包层的折射率不同，光信号在纤芯内会进行全反射，而这就是光信号的传输过程。在光纤纤维中并不只有一根光纤，而是由许多光纤聚合形成光缆。光信号在光缆中传递的内容含量巨大，能够在同时间内输送极为大量的信息。这是因为这种光缆的光波频率非常高，并且光纤传输频带非常宽，所以其传输容量相对较大。使用这种光纤通信技术来传送信息，不仅占用空间小，传输稳定，在保密方面也有相当的优势，可以用于防窃听，可以运用在一些特殊领域。另外，可以作为光纤纤维的材料储量和来源都很丰富，可以减少使用有色金属，质量轻且成本低。

2、光纤通信技术的具体应用

2.1在通信方面的应用。在当今的信息通信领域内，光纤通信有着非常重要的地位。特别是在城域通信、本地通信以及国际通信等通信行業中，光纤通信技术已经成为不可替代的存在。与此同时，光纤通信技术仍在不断发展，并逐渐在整个行业内成为领先技术。

2.2电力通信方面的应用。当今全世界已经进入了电气时代，电气成为人们生活中必不可少的元素。近年来我国的经济和社会文明水平飞速发展，国家的电力供应负担也在不断加重。传统的电力系统中，主要采用远程通信和人力调节相结合的通信方式，而在当前电力系统规模不断扩增的背景下，这种传统的方式已经变得落后，逐渐无法满足需求。而为了满足这种需求，采取的有效方法之一就是改善和强化电力系统中的网络通信技术。光纤通信安全稳定、质量高、成本低、占用空间小等特性使得它成为一个非常理想的选择。

2.3在传媒行业的具体应用。传媒行业中需要进行无线信号传送的主要是广播、电视、点播等部门，而输出的信号内容主要是声音和图像，如果传送信号不稳定，就有可能造成传输出的视频、音频出现杂波、色斑等问题。光纤通信技术抗干扰性强，其稳定高效的性能在这种环境下能够发挥出良好的效果。另外，光纤信号在传递过程中很少发生损耗，因此输送出的声音和画面质量比较高。目前许多大型媒体单位都开始建设和使用光纤技术来用作信号发送，来为用户提供高质量的音频和视频。

2.4在互联网中的具体应用。互联网领域中涉及的信息传送是最多的。互联网信息传送要求信号传递准确，同时用户对网络传送速度要求也在不断提升。光纤通信技术在其中的运用完全满足了这些要求。在互联网中光信号向数字信号转换时，最终得出的信号更加清晰，与传统通信方式相比有很大的进步。光纤通信技术在居民互联网中的运用还极大的提高了人们对互联网的利用率，使居民生活水平得到了很大的提升，普通居民能够在加重通过互联网实现许多操作，包括网络购物、物流下单、网银操作等，极大的方便了人们的生活。

3、光纤通信技术的发展趋势

光纤通信技术目前已经得到广泛的使用，在社会各行各业都发挥着作用，但未来光纤还有许多潜力可以开发。目前只应用了其全部潜力的大约1‰。未来随着市场规范逐渐完善，研究人员的研究逐渐渗入，再结合数字化和网络化技术，能够开发出光纤通信技术更多的应用。现阶段，光纤通信技术未来发展趋势为：

3.1通信信道容量持续增大，实现超大容量。随着未来信息传递的规模越来越大，通信通道的容量必然要不断扩大，才能满足需求。现在除了光纤通信技术在不断进步外，其他技术和应用设备也有了很大的进展。原本装载光纤通信系统的10Gbps系统已经开始转化为更加庞大的网络系统。新系统能够敏感的应对极化模色散，传输质量更好。但这一系统目前和光纤电缆的匹配度还很低，需要进一步优化。如果进一步优化上述内容，就能够提高光纤通信传输速度和信息容量。同时，最近几年有效应用了一种波分复用技术，其可以显著提升光纤通信传输速度和信息容量，在以后的通信传输系统里面的应用前景非常具广阔。

3.2光孤子通信。光纤通信技术本身在超大容量传输中具有很大的潜力。这种孤子传输技术能够显著改善色散给容量和信息传输距离带来的影响，进而提高信息传输的质量，这是通信建设的一个重要部分。孤子传输技术中的孤子对外来干扰具有天然的抵抗性，可以抑制极化模色散出现，并平衡色散，来延长孤子有效的输送距离。目前阶段孤子通信技术还有许多技术难题需要解决，可是在人们的努力下，孤子技术一定在以后的大容量、长距离以及高速全光通信里面，尤其是在未来海底光通信系统里面，有着非常大的发展空间。

3.3实现全光网络。可以说，全光网属于光纤通信的未来。全光网络利用光节点来代替原来的电节点，传送的信号完全以光信号的方式存在，并进行传输和交换。而交换机处理具体用户信息的时候，不再依据比特，是按照其波长来选择路由。现阶段，该课题受到了广泛的关注，尽管依然处于发展初期，可是已经明确知道了全光网的巨大发展前景。克服电光瓶颈是未来光通信有效发展的一种必然选择，同时也属于未来信息网络的一个核心。

4、结束语

光纤通信技术利用光纤纤维中光信号的传播来实现信息的传输。正如文中所说光纤通信技术具有很多优点，在拥有诸多优点的同时，光纤通信技术还具有很大的市场优势，未来光纤通信技术还会向容量更大、速度更快、成本更低的方向不断发展。在光纤通信发展过程中，应该不断投入科技人才，勇于创新，进行不断的突破，让光纤通信技术不断为社会的有效发展做出贡献。

参考文献

[1]李岩.探讨光纤通信技术的应用及未来发展趋势[J].城市建设理论研究，2014（15）：48～49.

国内外光纤光缆现状及发展趋势 篇4

――光缆通信在我国已有20多年的使用历史，这段历史也就是光通信技术的发展史和光纤光缆的发展史。光纤光缆在我国的发展可以分为这样几个阶段：对光缆可用性的探讨;取代市内局间中继线的市话电缆和PCM电缆;取代有线通信干线上的高频对称电缆和同轴电缆。这两个取代应该说是完成了;现正在取代接入网的主干线和配线的市话主干电缆和配线电缆，并正在进入局域网和室内综合布线系统。目前，光纤光缆已经进入了有线通信的各个领域，包括邮电通信、广播通信、电力通信和军用通信等领域。

1 光纤 ――符合ITU-T G.652.A规定的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1550nm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ITU-T G.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。G.653光纤虽然可以使光纤容量有所增加，但是，原本期望得到的零色散因为不能抑制四波混频，反而变成了采用波分复用技术的障碍。 ――为了取得更大的中继距离和通信容量，采用了增大传输光功率和波分复用、密集波分复用技术，此时，传输容量已经相当大的G.652普通单模光纤显得有些性能不足，表现在偏振模色散(PMD)和非线性效应对这些技术应用的限制。在10Gb/s及更高速率的系统中，偏振模色散可能成为限制系统性能的因素之一。光纤的PMD通过改善光纤的圆整度和/或采用“旋转“光纤的方法得到了改善，符合ITU-T G.652.B规定的普通单模光纤的PMDQ通常能低于0.5ps/km1/2，这意味着STM-64系统的传输距离可以达到大约400km。G.652.B光纤的工作波长还可延伸到1600nm区。G.652.A和G.652.B光纤习惯统称为G.652光纤。 ――光纤的非线性效应包括受激布里渊散射、受激拉曼散射、自相位调制、互相位调制、四波混频、光孤子传输等。为了增大系统的中继距离而提高发送光功率，当光纤中传输的光强密度超过光纤的阈值时则会表现出非线性效应，从而限制系统容量和中继距离的进一步增大。通过色散和光纤有效芯面积对非线性效应影响的研究，国际上开发出满足ITU-T G.655规定的.非零色散位移单模光纤。利用低色散对四波混频的抑制作用，使波分复用和密集波分复用技术得以应用，并且使光纤有可能在第四传输窗口1600nm区(1565nm-1620nm)工作。目前，G.655光纤还在发展完善，已有TrueWave、LEAF、大保实、TeraLight、PureGuide、MetroCor等品牌问世，它们都力图通过对光纤结构和性能的细微调整，达到与传输设备的最佳组合，取得最好的经济效益。 ――为了在一根光纤上开放更多的波分复用信道，国外开发出一种称为“全波光纤”的单模光纤，它属于ITU-T 652.C规定的低水吸收峰单模光纤。在二氧化硅系光纤的谱损曲线上，在第二传输窗口1310nm区(1280nm-1325nm)和第三传输窗口1550nm区(1380nm-1565nm)之间的1383nm波长附近，通常有一个水吸收峰。通过新的工艺技术突破，全波光纤消除了这个水吸收峰，与普通单模光纤相比，在水峰处的衰减降低了2/3，使有用波长范围增加了100nm，即打开了第五个传输窗口1400nm区(即1350nm-1450nm区)，使原来分离的两个传输窗口连成一个很宽的大传输窗口，使光纤的工作波长从1280nm延伸到1625nm。 ――为了提高光缆传输密度，国外开发了一种多芯光纤。据报道，一种四芯光纤的玻璃体部分呈四瓣梅花状，涂覆层外形为

光纤通信的发展（精选） 篇5

光纤通信一直是推动整个通信网络发展的基本动力之一，是现代电信网络的基础。光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命，光纤通信技术发展所涉及的范围，无论从影响力度还是影响广度来说都已远远超越其本身，并对整个电信网和信息业产生深远的影响。它的演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息业的未来大格局，也将对社会经济发展产生巨大影响。

纳米技术与光纤通信

纳米是长度单位，为10-9米，纳米技术是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。建立在微米/纳米技术基础上的微电子机械系统（MEMS）技术目前正在得到普遍重视。在无线终端领域，对微型化、高性能和低成本的追求使大家普遍期待能将各种功能单元集成在一个单一芯片上，即实现

SOC(System On a Chip)，而通信工程中大量射频技术的采用使诸如谐振器，滤波器、耦合器等片外分离单元大量存在，MEMS技术不仅可以克服这些障碍，而且表现出比传统的通信元件具有更优越的内在性能。德国科学家首次在纳米尺度上实现光能转换，这为设计微器件找到了一种潜在的能源，对实现光交换具有重要意义。

可调光学元件的一个主要技术趋势是应用MEMS技术。MEMS技术可使开发就地配置的光器件成为可能，用于光网络的MEMS动态元件包括可调的激光器和滤波器、动态增益均衡器、可变光衰减器以及光交叉连接器等。此外，MEMS技术已经在光交换应用中进入现场试验阶段，基于MEMS的光交换机已经能够传递实际的业务数据流，全光MEMS光交换机也正在步入商用阶段，继朗讯科技公司的“Lamda-Router”光MEMS交换机之后，美国Calient Networks公司的光交叉连接装置也采用了光MEMS交换机。

2.光交换是实现高速全光网的关键

光交换是指光纤传送的光信号直接进行交换。长期以来，实现高速全光网一直受交换问题的困扰。因为传统的交换技术需要将数据转换成电信号才能进行交换，然后再转换成光信号进行传输，这些光电转换设备体积过于庞大，并且价格昂贵。而光交换完全克服了这些问题。因此，光交换技术必然是未来通信网交换技术的发展方向。

未来通信网络将是全光网络平台，网络的优化、路由、保护和自愈功能在未来光通信领域越来越重要。光交换技术能够保证网络的可靠性，并能提供灵活的信号路由平台，光交换技术还可以克服纯电子交换形成的容量瓶颈，省去光电转换的笨重庞大的设备，进而大大节省建网和网络升级的成本。若采用全光网技术，将使网络的运行费用节省70%，设备费用节省90%。所以说光交换技术代表着人们对光通信技术发展的一种希望。

光纤通信的特点和发展前景范文 篇6

摘要：光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，也可以在电力通信控制系统中发挥作用，进行工业监测、控制，现在在军事上也被广泛应用，基于各领域对信息量的需求不断增长，光纤通信技术的应用发展趋势也备受关注。一条完整的光纤链路除受光纤本身质量影响外，还取决于光纤链路现场的施工工艺和环境。这里只讨论其主要特点和发展趋势。

关键词：光纤通信技术特点发展趋势光纤链路现场测试

（1）光纤通信简介

光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。光纤由内芯和包层组成，内芯一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还细：外面层称为包层，包层的作用就是保护光纤。实际上光纤通信

系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。由于玻璃材料是制作光纤的主要材料，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路：光波在光纤中传输，不会发生信息传播中的信息泄露现象；光纤很细，占用的体积小，这就解决了实施的空间问题。

（2）光纤通信技术的特点

频带极宽，通信容量大。光纤的传输带宽比铜线或电缆大得多。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的限制往往发挥不出带宽的优势。因此需要技术来增加传输的容量，密集波分复用技术就能解决这个问题。

损耗低，中继距离长。目前，商品石英光纤和其它传输介质相比的损耗是最低的：如果将来使用非石英极低损耗传输介质，理论上传输的损耗还可以

降到更低的水平。这就表明通过光纤通信系统可以减少系统的施工成本，带来更好的经济效益。

抗电磁干扰能力强。石英有很强的抗腐蚀性，而且绝缘性好。而且它还

有一个重要的性质就是抗电磁干扰的能力很强，它不受外部环境的影响，也不受人们架设的电缆等干扰。这一点对于在强电领域的通讯应用特别有用，而且在军事上也大有用处。

保密性好。在电波传输的过程中，电磁波的传播容易泄露，保密性差。而光波在光纤中传播，不会发生串扰的现象，且保密性强。

除此之外，还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设，资源丰富，成本

低，稳定性好，寿命长。正是因为光纤的这些优点，光纤的应用范围越来越广。

（3）光纤通信的发展趋势

光纤传输距离从宏观上说，光纤的传输距离是越远越好，因此研究光纤的研究人员们，一直在这方面努力。在光纤放大器投入使用后，不断有对光纤传输距离的突破，向无中继距离信号传输方向发展。

向城域网发展，光传输目前正从骨干网向城域网发展，光传输逐渐靠近

业务节点。而人们通常认为光传输作为一种传输信息的手段还不适应城域网。作为业务节点，既接近用户，又能保证信息的安全传输，而用户还希望光传输能带来更多的便利服务。

互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势.近年来，互联网业发展迅速，IP业务也随之火爆。研究表明，随着IP业的迅速发展，通信业将面临“洗牌”，并孕育着新技术的出现。随着软件控制的进一步开发和发展，现代的光通信正逐步向智能化发展，它能灵活的让营运者自由的管理光传输。而且还会有更多的相关应用产生，为人们的使用带来更多的方便。

综上所述，以高速光传输技术、宽带光接入技术、节点光交换技术、智能光联网技术为核心，并面向IP互联网应用的光波技术是目前光纤传输的研究热点，而在以后，科学家还会继续对这一领域的研究和开发。从未来的应用来看，光网络将向着服务多元化和资源配置的方向发展，为了满足客户的需求，光纤通信的发展不仅要突破距离的限制，更要向智能化迈进。

虽然目前光通信的容量已经非常大，但仍有大量应用能力闲置，伴随着社会经济和科学技术的进一步发展，对信息的需求也会随之 增加，并会超过现在的网络承载能力，因此我们必须进一步努力矾究 更加先进的光传输手段。因此，在经济社会发展的推动下，光通信一 定会有更加长久的发展。

参考文献：

《中国科技信息杂志》《网络电信2004》

光纤通信技术的现状及发展趋势 篇7

1 光纤通信的主要特点

1.1 损耗较低

目前来说,最实用的的是石英光纤,这种光纤的损耗降低到了0.2db/km。这和其他的传输介质所具有的损耗都要低很多,因此如果采用那些非石英系极低的损耗光纤的话,其所具有的理论分析损耗将直接下降到10-9db/km,但由于其光纤的损耗较低,因此就能够有效的实现较长的中继距离,这就直接说明建设光纤的通信系统能够极大的降低通信系统建设过程当中所必须的成本,这对于提升通信系统的稳定性和可靠性来说具有极为重要的意义。1

1.2通信容量比较大,频带相对较宽

光纤通信的传输载体和传统的传输带宽相比较,通常都是光纤的带宽要比传统的带宽要大,在一个只有单波长的光纤通信系统当中,因为其中存在着终端设备方面的制约,因此就导致光纤的带宽所具有的优点完全无法真正的发挥出来,因此就必须通过光纤数据的传输技术来解决此类的问题,因此频带宽对于各种传输宽频带的信息有着极其重要的意义,否则将很难真正的满足带宽方面的综合性业务的发展。

1.3 具有较强的抗干扰性

光纤本身是一种绝缘体的材料,因此其不会受到自然界雷电、电离层以及太阳黑子活动等多个方面的干扰,同时也不会受到来自电力导体或者高压输电线平行架的干扰,所以就不会构成一种复合型的光缆,这样就能够更好的在军事和电气的领域当中获得良好的应用。而且其本身无串音,具有非常好的保密性,即使在光缆内部的光纤综述较多也能够实现无串音干扰,从而无法窃听到光纤内部传输的信息。

2 光纤通信技术的发展现状

光纤通信技术发展异常迅速,其所具有的优势也开始不断的体现出来,同时也在如今的生活当中获得了广泛的应用。

2.1 光纤波分复用技术

光波分复用技术是一项同时传输波长光信号的重要技术,其运行的主要原理还是需要将发送端直接将不同类型的波长光信号有效的组合起来,并以此来组合到光缆线路当中的同一根光纤上进行传输,同时将组合波长的光信号分隔开,在进行深入的处理,将恢复出的原有信号直接输送到各个不同的终端当中。目前对于这方面的研究最多也是最快,同时应用起来也是最为广泛的一种技术。经过多年的发展,波分复用技术已经真正趋向于成熟,直接发展成为当下最重要的一种通信传输技术。

2.2 光纤通信接入技术

光纤通信接入技术受到我国专业人士的重点关注,这项技术主要也是通过对光纤宽带的特性加以利用,从而使得光纤能够真正到户。而且这项技术主要也是采用点到点以及点到多点的方式,其中点到点主要是通过相应的媒介转换器来保证用户和局部端进行有效的连接,因此这种连接的方式非常适合那些大中型的企业,相对来说是一种比较好的接线方式,在全国范围当中也受到了最为广泛的应用。

3 光纤通信技术的发展趋势

3.1 全光网络发展趋势

DWDM技术如今已经收到比较广泛的应用和发展,其本身所具有的特点却直接对其自身的发展造成了一定的阻碍,比如本身所具有的结构非常复杂,而且成本方面也相对比较昂贵,但是却无法进行无线距的全光中继传输。因此就需要一种更加优秀的信息传输方式来进行,全光网络传输的技术由此推出,这项技术有效的解决了以往传统的信息传递方式所具有的特点,而且直接大大的降低了其所具有的成本。

3.2 波分复用技术的发展

这项技术虽然获得了一定的成功,也取得了相应的成效,但是人们对于这项技术仍然有着更大的要求,希望在未来的发展过程当中,这项技术能够真正的实现跨海进行信息的传递,从而真正有效的发挥出波分复用技术的作用。

3.3 无源光网络技术的发展

无源光网络技术也被称为PON技术,是一种纯介质类型的网络,因为其本身所具有的技术特殊性,从而促使其能够有效的避免来自外部设备的电磁干扰,同时也能避免来自瓦解的雷电干扰。所以,这项技术能够真正有效的降低其所具有的维护成本。可以说是无源光网络技术其实是一门非常安全快速便捷的有效通信技术。

3.4 光弧子通信系统的发展

这项技术的原理是由于光在进行传递的过程的当中,会出现相应的色散和损耗的情况,因此在以往传统的光纤通信当中通常会受到传输的距离和传输的容量的影响,但是当时的科技发展程度又没有办法在光纤的制作工艺方面取得更大的突破和成果。再通过多年的发展和应用之后,经过多数科研人员的仔细研究,发现其中光的色散可以通过光纤的非线性效应来抵消其可能产生的光弧子,并以此来利用光弧子进行通信,这样就能真正有效的解决由于传输距离和容量直接的问题,直接形成一种全新的光纤通信系统,这种系统具有非常广阔的发展前途。

4 结语

综上所述,光纤通信技术是现代通信技术领域当中非常重要的一种现代化信息传输技术,这项技术被广泛的应用在各行各业当中,给人们的日常生活和工作带来了极大的便利。同时人们对于这项技术的研究工作也一直没有中断过,其所具有的作用也在不断的被拓展,因此具有非常广阔的发展空间。

参考文献

[1]汤永忠.浅谈光纤通信技术的发展现状[J].电脑知识与技术.201 4(1 0)

[2]张磊磊.刍议我国光纤通信技术的发展现状及趋势[J].中国新通信.2014(02)

光纤通信技术的发展趋势 篇8

关键词：掺铒光纤放大器(EDFA)；自动增益控制(AGC)；F-P谐振腔；环形腔

中图分类号：TN722文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)15-30764-02

The Development Trend of Erbium-Doped Fiber Amplifiers All-optical Automatic Gain Control

MO Hui-zhong

(Liuzhou Vocational & Technical College,Liuzhou 545005,China)

Abstract:In foundation that simply analyzes of the OAGC principle of EDFA has carried on, we have compared it’s traditional solution with the new improving plan, and obtain that the plan EDFA OAGC with Fiber Bragg Grating has a higher gain, a lower noise, and the solution with double wave length control has the superiority compared to the solution with single wave length control in overcoming spatial hole-burning effect (SHB) and relaxation oscillation.

Key words:EDFA;AGC;F-P resonator;ring cavity

1 引言

掺铒光纤放大器(EDFA)由于具有高增益、宽带和对偏振的不敏感性等良好的特性而在波分复用(WDM)系统中得到广泛的应用。掺铒光纤放大器是光纤传送系统中的核心功能部件，其飞速进展促进和刺激着波分复用传输系统和网络的发展。在波分复用系统中，各通道的光功率之和将随时发生变化，尤其是在波分复用分组交换光网中，这种变化更加突出，这导致功率瞬态波动和低频交叉调制。在实际的波分复用系统和网络中，要求在发信端和网络节点处上下话路时不影响系统和网络的正常运行。由于掺铒光纤放大器通常工作在饱和状态，信道数增加时其增益将下降，各信道的输出光功率会降低；信道数减少时，各信道的输出光功率会增大，导致光纤的非线性效应加强 。因而掺铒光纤放大器的增益控制在光网络中特别重要。

EDFA增益控制是指EDFA在一定的输入光功率变化范围内提供恒定的增益,这样当一个信道的光功率发生变化或由于系统配置要求而引起波道数量发生变化时，其他信道或新开通业务的波长通道的输出光功率不会受其影响。

掺铒光放大器增益控制有电路自动增益控制(EAGC)、光自动增益控制(OAGC)和链接自动增益控制(LAGC)。电路自动增益控制(EAGC)的增益比较稳定，但需要加入器件多，响应慢，和整个光路耦合时损耗较大。光自动增益控制可以实现快速的自动控制，并可实现全光集成，其结构简单、可靠性良好而不会引入额外的通道代价因而得到广泛的应用。链接自动增益控制(LAGC)可以减小传输光纤线路损耗的变化对接收端 OSNR 的影响，也不会影响接收端的接收光功率。与OAGC相比，LAGC是系统级别的调节功能，在提高传输信号质量的同时，也提高了设备的可维护性。它主要用在级联EDFA中。

2 EDFA增益控制的理论

如图1所示，在EDFA的输出端经过WDM耦合出一部分输出光，由光滤波器选出放大的自发辐射ASE的其中一个波长，经光纤反馈回EDFA输入端，形成一个环形激光器，满足一定激射条件时，可在被选波长上建立起稳定的激光谐振。在常温下掺铒光纤是均匀加宽为主的增益介质，EDFA的粒子数反转程度受谐振光的牵制而处于某一稳定状态，从而决定了整个EDFA增益带宽内所有光波长的增益。在波分复用系统中，复用波长目变化时，即EDFA输入功率变化时，只要环形腔的稳定激射不被破坏，所有信道的增益将保持不变。

在EDFA的输出端自发辐射ASE光功率可由(1)式和(2)式表示[1]：

(1)

(2)

其中，z为EDF纵向坐标，“±”表示与z同向或反向， P 表示某一频率信号光功率，A、B为常数，P 表示某中心频率υ处带宽δυ内ASE光功率。

可见，ASE功率在一方面得到放大，另一方面以受到信号功率的抑制。若将EDFA的输出由光定向耦合器耦合出部分光，再由光滤波器去掉第二项，选出放大的自发辐射(ASE)中的一个波长，并将它反馈到EDFA的输入，从而在该波长上建立起稳定的激射。当EDFA有其它波长的信号光输入，且信号光不足以破坏谐振时，由于谐振光决定了EDFA的粒子数反转程度，所以EDFA对信号光的增益得以保持不变。

在EDFA信号波长上的增益G可由(3)式表示[2]

(3)

式中 P 、P 分别为信号输出和输入的光功率，P 、 P分别为谐振波长与信号波长的饱和光功率，L为EDF的长度，αf、αS分别为两个波长在EDF中的损耗系数，β为环形腔的损耗。

由(3)式可见，增益与输入输出功率无关，除β外各参数都为常数, 即所有信道的增益只是β的函数, 与信号光输入无关。因而各信道的增益由环形腔的损耗决定。当信号的输入总功率增加时，控制激光功率的下降可以补偿信号增益的变化，反之亦然。

图1 AGCEDFA 原理结构图

3 全光增益控制的实验方案

根据上述理论, EDFA放大器全光增益控制可以在EDF两端插入反射器来构成F-P谐振腔来实现增益控制，也可通过改变环行反馈回路的损耗，使之满足激光谐振条件，从而形成环型谐振腔来实现增益控制。

3.1 F-P谐振腔

1993年，E.Delevaque等人通过在EDFA中的WDM的输入端和EDF的输出端焊接两个中心波长为1480nm的FBG，在波长为1480nm的地方形成激光，补偿EDF的增益，实现EDFA的增益控制［3］。

图2 经典F-P谐振腔EDFA增益控制

图3 改进型 F-P谐振腔EDFA增益控制

1998年，Seong Yun Ko等人［4］采用了和E.Delevaque类似的方法，其装置如图3所示，在EDF前面和WDM后面接入两个中心波长为1547.1nm的FBG，第一个FBG是可调谐的。输入信号波长为1552nm从-30dBm到0dBm变化。通过调谐第一个FBG，使其与第二个FBG有一个失谐量的增加，得到的稳定的增益也不断增大，但是增益控制的功率范围逐渐变小。对于-30dBm的信号，通过改变失谐量，得4.6~22.6dB的稳定增益。这种方法因为没有光的支路，所以没有附加的信号损失。

2003年，蒙红云等[5]，也用图3所示装置，利用简支梁波长调谐的方法调节两布喇格光栅波长的间距, 在一定范围内, 实现了增益大小可调的增益控制. 在增益控制范围内,EDFA 的增益控制在 0.4dB 之内.当布喇格波长间隔大于0.47nm 时, 放大器将不能实现增益控制。

可见，通过光纤布喇格光栅(FBG)选择一个不同于信号波长的激射波长，在由两个光栅构成的谐振腔产生激射，从而将增益箝位，使增益与输入功率水平无关，进行而将EDFA的增益箝位。

为得到更高的增益和低噪声，可采用以下解决方案[6]，如图4所示，它由两级组成，在传统方案的基础上，在第一级增加一段很短的掺铒光纤来优化噪声性能，第二级由两个光栅实现增益箝位，最后在输出端增加一个静态均衡器，平坦箝位后的增益谱，解决了多波道输入时增益谱不平坦的问题。

图4 改进型二级F-P谐振腔EDFA增益控制结构

3.2 环形腔

1991年，M.Zirngibl利用全光反馈环实现了EDFA的自动增益控制［7］，通过耦合器在EDFA输出端将ASE引入反馈环，在环内通过选择波长形成激光振荡，补偿由于信号变化引起的增益抖动。如图5。

图5 经典环形腔EDFA增益控制结构

1999年，Kyo inuoe 改进了图 5方案, 通过两个光环行器来组成一个环行的控制腔体 ,如图6，信号光和增益控制光传输方向相反，增益控制光不会在信号输出端出现。因此， 即使是对于波长位于增益控制光波长附近的信号光也能进行有效放大，同时更大程度减少了噪声。当输入信号功率由-35 dBm至-15dBm以内, 实现稳定增益控制[8]。同年，Liu Yongqian等人[9] 改进结构，把输出端反馈回来的信号分成两路. 通过衰减器、滤波器调整不同波长信号的大小 ，可以消除非均匀展宽对EDFA带来的影响，使得EDFA的增益控制在更精确的范围内。但是,掺铒光纤非均匀展宽引起的空间烧孔现象(SHB) 将导致单波长激光并不能完全控制放大器增益。

图6 正向泵浦反向控制激光锁定EDFA

2000年，Wang C等人[10]为了解决空间烧孔现象，在反馈环中加入饱和吸收体动态调整反馈环的损耗,来降低强控制激光引起的SHB，其结构如图7所示。

2002年， 赵春柳等人[11] 提出了一种更简单结构，如图8所示。利用F-P可调谐滤波器及长周期光纤光栅LPG 制成的波长选择性可调谐衰减器，在一个反馈环路中得到双波长的控制激光，同样能有效地降低非均匀展宽效应对EDFA带来的影响。在-35~-8dBm范围内信号增益基本保持在 21dB ，增益变化<0.3dB。

图7 带饱和吸体的环形EDFA增益控制结构

图8 新型双波长激光EDFA增益控制结构

2006年，李国玉等［12］提出了一种新颖的自动增益控制掺铒光纤放大器的结构(如图9)，它采用高双折射光纤布拉格光栅产生抽运光 ,其写制光栅的波峰对应的波长分别为1549.3 nm和 1549.83 nm ,波长间隔为 0.53 nm。通过调整偏振控制器 ,就实现了单激光或双激光的增益控制。这种设计增益控制范围为40 nm(1530～1570 nm) ,当输入功率在 - 40～ - 15 dBm的动态范围内 ,双激光增益控制的掺铒光纤放大器的平均增益和噪声系数分别约为 22.22 dB 和 8.69 dB ,而它们的漂移分别被钳制在0.69 dB 和 1.51 dB。它能克服单波长激光并不能完全控制掺铒光纤非均匀展宽引起的空间烧孔现象所导致增益失控,可见，双激光控制掺饵光纤放大器在稳定性方面比单激光有着明显的优势。

图9新型双折射光栅的激光EDFA增益控制结构

2006年宋英雄[13]等，给出了一种新型全光增益平坦动态增益控制EDFA的结构(如图10)。通过采用两级放大，在输出端增加光栅和增益均衡滤波器，在获得高增益低噪声、C波段内平坦增益谱和动态增益箝制效果的同时又兼顾了经济性。

图10 新型增益平坦动态增益控制EDFA结构

经典环形结构的主要缺点是由于将粒子数反转控制在一个较低的水平，造成噪声系数高、增益低，在改进的环形腔EDFA增益控制结构中，不仅要实现高增益、低噪声，还要注意克服由掺铒光纤非均匀展宽引起的空间烧孔现象(SHB)和驰豫振荡导致的增益变化。

4 结束语

EDFA全光增益控制的基本理论是在输出端取出某一波长的ASE用来控制激光器的反转粒子数，使之维持在一个水平，从而保证增益的自动控制。为了实现全光EDFA自动增益控制，可采用F-P谐振腔或环形腔两种方式，为了得利较高的增益和较低的噪声，用光栅来实现谐振有很大的优势，要克服空间烧孔现象(SHB)和驰豫振荡，采用双波长或多波长控制比单波长控制有较大的优势。为得到更高增益、低噪声和平坦增益谱，可以选择二级结构来实现。

参考文献：

[1]彭拥军等.掺饵光纤放大器放大的自发辐射噪声的研究[J].电子科技大学学报,1998,27(4):363-364.

[2]常志武等.掺铒光纤放大器自动增益控制的理论研究[J].中国激光,1999,26(12).

[3]E Delevaque,et al.Gain control in er bium-doped fiber amplifiers by lasing at 1480nm with photoinduced bragg grating written on fiber ends[J].Electron Lett ,1993,29(12):1112-1114.

[4]Yun Seong,et al.Gain control erbium-doped fiber amplifiers by tuning centrewavelength of aBragg grating constituting resonatant cavity[J].Electron Lett,1998,34(10).

[5]蒙红云,等.基于光纤布喇格光栅调谐的增益控制掺铒光纤放大器[J].南开大学学报,2003,36(2):47-48.

[6]惠小丽,等.具有动态增益均衡我的低噪声全光增益[J].光电子技术与信息,2004,17(4).

[7]M Zirngibl.Gain control in erbium-doped fiber amplifier by an all-optical feeback loop [J].Electron Lett,1991,27(7):560-561.

[8]Kyo Inoue.Gain-clamped Fiber Amplifier with a Short Length of Preamplification Fiber[J].IEEE Photon Technol Lett,1999,11(9):1108-1110.

[9]Liu Yongqian,Krol Mark F.Transient gain control in EDFA`s by dual-cavity optical automatic gain control[J].IEEE Photon Technol Lett,1999.11(11):1381-1383.

[10]Wang C C,Cowle G J.Optical gain control of erbium-doped fiber amplifier with a saturable absorber[J].IEEE Photon Technol Lett,2000,12(5):483-485.

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