光纤通信技能成长近况与展望

 
 
光纤通信技能成长近况与展望  
 

编者的话

前不久，珠澳相助开拓横琴的年中答卷缓缓展开，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”全光纤通信网络进级改革项目，为经济高质量成长、住民享受更好的通信处事保驾护航。

跟着互联网技能的迅速成长，用户对互联网流量的需求日益增长，如何晋升光纤通信的容量成为亟须办理的问题。

光纤通信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，以光纤通信技能为主要代表的激光信息技能搭建了现代通信网络的框架，成为信息通报的重要构成部门。光纤通信技能是当前互联网世界的重要承载气力，同时也是信息时代的焦点技能之一。

跟着各类新兴技能如物联网、大数据、虚拟现实、人工智能（AI）、第五代移动通信（5G）等技能的不绝涌现，对信息交换与通报提出了更高的需求。据思科公司2019 年宣布的研究数据显示，全球年度 IP 流量将由2017年的1.5ZB（1ZB=1021B）增长为2022年的4.8ZB，复合年增长率为26%。面临高流量的增长趋势，光纤通信作为通信网中最主干的部门，遭受着庞大的进级压力，高速、大容量的光纤通信系统及网络将是光纤通信技能的主流成长偏向。

光纤通信技能的成长过程及研究近况

跟着 1958 年亚瑟·肖洛与查尔斯·汤斯展现激光器事情道理之后，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情的 AlGaAs 半导体激光器研制乐成，并在 1977 年实现半导体激光器在实用情况中持续事情几万小时以上。

至此，激光器已具备应用于商用光纤通信的前提。在激光器发现之初，发现者已意识到其在通信规模的重要潜在应用。然而，激光通信技能存在两个明明的短板问题：一是因激光波束发散会损失大量能量；二是受应用情况的影响较大，如在大气情况下应用时会显著受制于天气环境的变革。因此，对激光通信而言，一个符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信的光纤满意了激光通信技能对波导的需求。他提出，玻璃光纤的瑞利散射损耗可以很是低（低于20 dB/km），而光纤中的功率损耗主要来历于玻璃质料中的杂质对光的接收，因此质料提纯是减小光纤损耗的要害，另外还指出单模传输对保持好的通信机能很重要。

1970 年，康宁玻璃公司按照高锟博士的提纯发起研制出了损耗约为20dB/km 的石英系多模光纤，使光纤作为通信的传输前言成为现实。之后颠末不绝研发，石英系光纤的损耗迫近理论极限。至此，光纤通信的条件已完全满意。

早期的光纤通信系统均回收直接检测的吸收方法。这是一种较简朴的光纤通信方法，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。这种直接检测的吸收方法从20世纪70年月的第一代光纤通信技能一直延续到了20世纪90年月初期。

进入20世纪90年月以来，光纤通信技能中的相干检测技能逐渐成为研究热点。通过引入相干检测技能，吸收机的敏捷度获得了极大晋升。在第一代相干检测系统中主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信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敏捷度，同时可以去除所有的电中继，使得光纤通信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发起，最终在1987年，该项技能被南安普敦大学和贝尔尝试室首次实现。