光纤通信技能成长近况与展望(2)

自20世纪90年月以来，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，并随之带来了对光纤通信容量的急切需求。如何晋升光纤通信的容量成为亟须办理的问题。

“信息论之父”香农给出了信道容量的极限，任何通信系统传输信息的容量都不会高出这个极限，它与系统的带宽与信道中的信噪比相关。系统带宽越大、信噪比越高，系统的容量极限越高。

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

由此我们想到了波分复用（WDM）。波分复用是使差异波长的载波同时承载信号，配合在一根光纤中传输，由于各载波的波长差异，故可等闲别离解调出来。另外，光纤布拉格光栅的发现也利便了波分复用。

增加带宽内的频谱操作率需从两方面着手：一是回收技能迫近香农极限，但频谱效率的增加对电信噪比的要求有所晋升，从而淘汰了传输的间隔；二是充实操作相位、偏振态的信息承载本领来举办传输，这也就是第二代相干光通信系统。

第二代相干光通信系统回收光混频器举办内差检测，并回收偏振分集吸收，即在吸收端将信号光与本振光解析为偏振态互为正交的两束光，在这两个偏振偏向上别离拍频，这样可以实现偏振不敏感吸收。别的，需要指出的是，此时吸收端的频率跟踪、载波相位规复、平衡、同步、偏振跟踪息争复用均可以通过数字信号处理惩罚（DSP）技能来完成，这极大简化了吸收机的硬件设计，并晋升了信号规复本领 。

光纤通信技能成长面对的部门挑战与思考

通过各类技能的运用，今朝学界和业界已根基到达光纤通信系统频谱效率的极限，如要继承增大传输容量，只能通过增加系统带宽 B（线性增加容量）或增加信噪比来实现，详细探讨如下。

1. 增加发射功率的办理方案

由于适当增加光纤截面的有效面积可以低落高功率传输带来的非线性效应，因此回收少模光纤取代单模光纤举办传输是一种增加功率的办理方案。另外，当前最通用的办理非线性效应的方案是回收数字背向传输（DBP）算法，但算法机能的晋升会导致运算巨大度的增加。近期，呆板进修技能在非线性赔偿方面的研究显现出了很好的应用前景，极大地低落了算法的巨大度，因此此后可通过呆板进修来帮助 DBP系统的设计。

2. 增加光放大器的带宽

增加带宽可以打破 EDFA 的频带范畴的限制，除了C波段与L波段以外，可将S波段也纳入应用范畴，回收SOA或拉曼放大器举办放大。而现有光纤在 S 波段之外的频段损耗都较大，需设计新型光纤来低落传输损耗。但对其余波段而言，有贸易操作代价的光放大技能也是一个挑战。

3. 低传输损耗光纤的研究

研究低传输损耗光纤是该规模最要害的问题之一。空芯光纤（HCF）具有更低传输损耗的大概，将淘汰光纤传输的时延，可在极洪流平上消除光纤的非线性问题。

4. 空分复用相关技能的研究

空分复用技能是实现单纤容量增大的有效方案，详细有：回收多芯光纤举办传输，成倍增加单纤的容量，在这方面最焦点的问题是有无更高效率的光放大器，不然只能等价为多根单芯光纤；回收包罗线偏振模式、基于相位奇点的轨道角动量光束和基于偏振奇点的柱矢量光束等的模分复用技能，这类技能可为光束复用提供新的自由度，提高光通信系统的容量，在光纤通信技能中具有辽阔的应用前景，但相关光放大器的研究同样是挑战。别的，如何均衡差分模群时延以及多输入多输出数字平衡技能等带来的系统巨大度也值得存眷。

光纤通信技能成长展望