全光通信

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　　全光通信是指用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术，即端到端的全光路，中间没有光电转换器。

　　它与传统的通信网络和现有的光纤通信系统相比，具有以下独具的特点：

　　(1)基于波分复用的全光通信网比传统的电信网具有更大的通信容量，具备以往通信网和现行光通信系统所不具备的优点。

　　(2)全光网结构简单，端到端采用透明光通路连接，沿途没有光电转换与存储，网中许多光器件都是无源的，便于维护、可靠性高。

　　(3)加入新的网络节点时，小影响原有的网络结构和设备，降低成本，具有网络可扩展性。

　　(4)全光网以波长选择路由，对传输码率、数据格式及调制方式均具有透明性，可提供多种协议业务，可不受限制地提供端到端业务。

　　(5)可根据通信业务量的需求，动态地改变网络结构，充分利用网络资源，具有网络可重组性。

　　为了实现准确、有效、可靠的全光通信，采用以下关键技术。

　　1.光多址技术

　　光多址技术是光纤通信系统的关键技术之一。选用哪一种光多址方式直接影响到系统的频谱利用率、系统容量、设备的复杂度及成本等，光多址方式主要有3种：光波分多址、光时分多址、副载波多址。

　　2.全光信息再生技术

　　目前在光纤通信中，对光信号的再生都是利用光电中继器，即光信号首先由光电二极管转变为电信号，经电路整形放大后，再重新驱动一个光源，从而实现光信号的再生。这种光电中继器具有装置复杂、体积大、耗能多的缺点。而最近，出现了全光信息再生技术，即在光纤链路上每隔几个放大器的距离接入一个光调制器和滤波器，从链路传输的光信号中提取同步时钟信号输入到光调制器中，对光信号进行周期性同步调制，使光脉冲变窄、频谱展宽、频率漂移和系统噪声降低，光脉冲位置得到校准和重新定时。全光信息再生技术不仅能从根本上消除色散等不利因素的影响，而且克服了光电中继器的缺点，成为全光信息处理的基础技术之一。

　　3.网络管理控制

　　为了充分发挥全光通信的优势，必须研究开发行之有效的网络管理控制系统。网络的配置管理、信道的分配管理、管理控制协议、网络的性能测试等都是网络管理方面需要解决的技术。由于全光网络采用了先进的多址技术，因此如何根据当前的业务负载及信道的使用情况来动态地分配信道资源，对于全光网络尤为重要。只有高效地分配信道，才可使系统达到最大容量和最佳通信质量。

　　4.光交换网络技术

　　光交换技术作为全新的交换技术，与光纤传输技术相融合可形成全光通信网络，从而将通信网和广播网综合在一个网中，成为通信的未来发展方向。它主要有5种交换方式：空分光交换、时分光交换、波分光交换、复合型光交换及自由空间光交换。

　　(1)空分光交换是指空间划分的交换。其基本原理是将光交换元件组成门阵列开关，并适当控制门阵列开关，即可在任一路输入光纤和任一输出光纤之间构成通路。因其交换元件的不同可分为机械型、光电转换型、复合波导型、全反射型和激光二极管门开关等，如耦合波导型交换元件钥酸钾，它是一种电光材料，具有折射率随外界电场的变化而发生变化的光学特性。以铌酸钾为基片，在基片上进行钛扩散，以形成折射率逐渐增加的光波导，即光通路，再焊上电极后即可将它作为光交换元件使用。当将两条很接近的波导进行适当的复合，通过这两条波导的光束将发生能量交换。能量交换的强弱随复合系数、平行波导的长度和两波导之间的相位差变化，只要所选取的参数适当，光束就在波导上完全交错，如果在电极上施加一定的电压，可改变折射率及相位差。由此可见，通过控制电极上的电压，可以得到平行和交叉两种交换状态。

　　(2)时分光交换网由时分型交换模块和空分型交换模块构成。它所采用的空分交换模块与上述的空分光交换功能块完全相同，而在时分型光交换模块中则需要有光存储器(如光纤延迟存储器、双稳态激光二极管存储器)、光选通器(如定向复合型阵列开关)以进行相应的交换。

　　(3)波分光交换方式能充分利用光路的宽带特性，可以获得以电子线路所不能实现的波分型交换网。可调波长滤波器和波长变换器是实现波分交换的基本元件，前者的作用是从输入的多路波分光信号中选出所需波长的光信号，后者则将可变波长滤波器选出的光信号变换成适当的波长后输出。这可以通过DFB(分布反馈型)和DBR(分布DBR反射型)的半导体激光器来实现。

　　(4)复合型光交换是指在一个交换网络中同时应用两种以上的光交换方式。例如，在波分技术的基础上设计大规模交换网络的一种方法是进行多级链路连接，链路连接在各级内均采用波分交换技术。因这种方法需要把多路信号分路接入链路，故抵消了波分复用的优点。解决这个问题的措施是在链路上利用波分复用方法，实现多路化链路的连接，空分一波分复合型光交换系统就是复合型光交换技术的一个应用。除此之外，还可将波分和时分技术结合起来得到另一种极有前途的复合型光交换，其复用度是时分多路复用度与波分多路复用度的乘积。如它们的复用度分别为16，则可实现256路的时分波分复合型交换。

　　(5)自由空间光交换可以看作是一种空分交换，然而这种交换方式在空分复用方面具有显著的特点，尤其是它在lmm范围内具有高达10量级的分辨率，因此自由空间光交换方式被认为是一种新型交换技术。

　　除以上必须采取的关键技术外，为了进一步提高全光通信的系统容量及获得最大的传输距离，还可采用非线性(光孤子)传输技术、变换极限超短光脉冲的产生等技术。