全光通信

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　　全光通信是指用戶與用戶之間的信號傳輸與交換全部採用光波技術，即端到端的全光路，中間沒有光電轉換器。

　　它與傳統的通信網路和現有的光纖通信系統相比，具有以下獨具的特點：

　　(1)基於波分復用的全光通信網比傳統的電信網具有更大的通信容量，具備以往通信網和現行光通信系統所不具備的優點。

　　(2)全光網結構簡單，端到端採用透明光通路連接，沿途沒有光電轉換與存儲，網中許多光器件都是無源的，便於維護、可靠性高。

　　(3)加入新的網路節點時，小影響原有的網路結構和設備，降低成本，具有網路可擴展性。

　　(4)全光網以波長選擇路由，對傳輸碼率、數據格式及調製方式均具有透明性，可提供多種協議業務，可不受限制地提供端到端業務。

　　(5)可根據通信業務量的需求，動態地改變網路結構，充分利用網路資源，具有網路可重組性。

　　為了實現準確、有效、可靠的全光通信，採用以下關鍵技術。

　　1.光多址技術

　　光多址技術是光纖通信系統的關鍵技術之一。選用哪一種光多址方式直接影響到系統的頻譜利用率、系統容量、設備的複雜度及成本等，光多址方式主要有3種：光波分多址、光時分多址、副載波多址。

　　2.全光信息再生技術

　　目前在光纖通信中，對光信號的再生都是利用光電中繼器，即光信號首先由光電二極體轉變為電信號，經電路整形放大後，再重新驅動一個光源，從而實現光信號的再生。這種光電中繼器具有裝置複雜、體積大、耗能多的缺點。而最近，出現了全光信息再生技術，即在光纖鏈路上每隔幾個放大器的距離接入一個光調製器和濾波器，從鏈路傳輸的光信號中提取同步時鐘信號輸入到光調製器中，對光信號進行周期性同步調製，使光脈衝變窄、頻譜展寬、頻率漂移和系統雜訊降低，光脈衝位置得到校準和重新定時。全光信息再生技術不僅能從根本上消除色散等不利因素的影響，而且剋服了光電中繼器的缺點，成為全光信息處理的基礎技術之一。

　　3.網路管理控制

　　為了充分發揮全光通信的優勢，必須研究開發行之有效的網路管理控制系統。網路的配置管理、通道的分配管理、管理控制協議、網路的性能測試等都是網路管理方面需要解決的技術。由於全光網路採用了先進的多址技術，因此如何根據當前的業務負載及通道的使用情況來動態地分配通道資源，對於全光網路尤為重要。只有高效地分配通道，才可使系統達到最大容量和最佳通信質量。

　　4.光交換網路技術

　　光交換技術作為全新的交換技術，與光纖傳輸技術相融合可形成全光通信網路，從而將通信網和廣播網綜合在一個網中，成為通信的未來發展方向。它主要有5種交換方式：空分光交換、時分光交換、波分光交換、複合型光交換及自由空間光交換。

　　(1)空分光交換是指空間劃分的交換。其基本原理是將光交換元件組成門陣列開關，並適當控制門陣列開關，即可在任一路輸入光纖和任一輸出光纖之間構成通路。因其交換元件的不同可分為機械型、光電轉換型、複合波導型、全反射型和激光二極體門開關等，如耦合波導型交換元件鑰酸鉀，它是一種電光材料，具有折射率隨外界電場的變化而發生變化的光學特性。以鈮酸鉀為基片，在基片上進行鈦擴散，以形成折射率逐漸增加的光波導，即光通路，再焊上電極後即可將它作為光交換元件使用。當將兩條很接近的波導進行適當的複合，通過這兩條波導的光束將發生能量交換。能量交換的強弱隨複合繫數、平行波導的長度和兩波導之間的相位差變化，只要所選取的參數適當，光束就在波導上完全交錯，如果在電極上施加一定的電壓，可改變折射率及相位差。由此可見，通過控制電極上的電壓，可以得到平行和交叉兩種交換狀態。

　　(2)時分光交換網由時分型交換模塊和空分型交換模塊構成。它所採用的空分交換模塊與上述的空分光交換功能塊完全相同，而在時分型光交換模塊中則需要有光存儲器(如光纖延遲存儲器、雙穩態激光二極體存儲器)、光選通器(如定向複合型陣列開關)以進行相應的交換。

　　(3)波分光交換方式能充分利用光路的寬頻特性，可以獲得以電子線路所不能實現的波分型交換網。可調波長濾波器和波長變換器是實現波分交換的基本元件，前者的作用是從輸入的多路波分光信號中選出所需波長的光信號，後者則將可變波長濾波器選出的光信號變換成適當的波長後輸出。這可以通過DFB(分佈反饋型)和DBR(分佈DBR反射型)的半導體激光器來實現。

　　(4)複合型光交換是指在一個交換網路中同時應用兩種以上的光交換方式。例如，在波分技術的基礎上設計大規模交換網路的一種方法是進行多級鏈路連接，鏈路連接在各級內均採用波分交換技術。因這種方法需要把多路信號分路接入鏈路，故抵消了波分復用的優點。解決這個問題的措施是在鏈路上利用波分復用方法，實現多路化鏈路的連接，空分一波分複合型光交換系統就是複合型光交換技術的一個應用。除此之外，還可將波分和時分技術結合起來得到另一種極有前途的複合型光交換，其復用度是時分多路復用度與波分多路復用度的乘積。如它們的復用度分別為16，則可實現256路的時分波分複合型交換。

　　(5)自由空間光交換可以看作是一種空分交換，然而這種交換方式在空分復用方面具有顯著的特點，尤其是它在lmm範圍內具有高達10量級的解析度，因此自由空間光交換方式被認為是一種新型交換技術。

　　除以上必須採取的關鍵技術外，為了進一步提高全光通信的系統容量及獲得最大的傳輸距離，還可採用非線性(光孤子)傳輸技術、變換極限超短光脈衝的產生等技術。