中國(guó)光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及未來(lái)

1、中國(guó)光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及未來(lái)中國(guó)光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及未來(lái)光纖通信是我國(guó)高新技術(shù)中與國(guó)際差距較小的領(lǐng)域之一。光纖通信由于其具有的一系列特點(diǎn)，使其在傳輸平臺(tái)中居于十分重要的地位。雖然目前移動(dòng)通信，甚至衛(wèi)星移動(dòng)通信的熱浪再現(xiàn)高波，但Telecom99的展示說(shuō)明，光纖通信仍然是最主要的傳輸手段。在北美，信息量的80％以上是通過(guò)光纖網(wǎng)來(lái)傳輸?shù)摹Ｔ谖覈?guó)光纖通信也得到廣泛的應(yīng)用，全國(guó)通信網(wǎng)的傳輸光纖化比例已高達(dá)82％。光纖通信技術(shù)的應(yīng)用基本達(dá)到國(guó)際同

2、類水平，自主開(kāi)發(fā)的光纖通信產(chǎn)品也比較接近國(guó)際同類產(chǎn)品水平，但實(shí)驗(yàn)室的研究水平還有一定的差距。本文扼要回顧我國(guó)光通信走過(guò)的歷程，并從光纖光纜、光器件、光傳輸設(shè)備和系統(tǒng)等幾方面介紹光通信的研發(fā)、應(yīng)用現(xiàn)狀，展望光通信在我國(guó)的應(yīng)用前景，將激勵(lì)我們?yōu)檎衽d我國(guó)光通信民族產(chǎn)業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。1我國(guó)光通信歷程的回顧我國(guó)的光通信起步較早，70年代初就開(kāi)始了大氣傳輸光通信的研究，隨之又進(jìn)行光纖和光電器件的研究，自1977年初，研制出第一根石英光纖起，跨過(guò)一

3、道道難關(guān)，取得了一個(gè)又一個(gè)零的突破。如今回顧起來(lái)，所經(jīng)歷的“里程碑”依然歷歷在目：1977年，第一根短波長(zhǎng)(085mm)階躍型石英光纖問(wèn)世，長(zhǎng)度為17m，衰減系數(shù)為300dBkm。研制出SiAPD。1978年，階躍光纖的衰減降至5dBkm。研制出短波長(zhǎng)多模梯度光纖，即G.651光纖。研制出GaAsLD。1979年，研制出多模長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖，衰減為1dBkm。建成5.7km、8Mbs光通信系統(tǒng)試驗(yàn)段。1980年，1300nm窗口衰減降至0.4

4、8dBkm，1550nm窗口衰減為0.29dBkm。研制出短波長(zhǎng)用的GaAlAsLD。1981年，研制出長(zhǎng)波長(zhǎng)用的InGaAsPLD和PIN探測(cè)器。多模光纖活動(dòng)連接器進(jìn)入實(shí)用。研制出34Mbs光傳輸設(shè)備。1982年，研制成功長(zhǎng)波長(zhǎng)用的激光器組件和探測(cè)器組件(PINFET)。研制出光合波分波器、光耦合器、光衰減器、濾光器等無(wú)源器件。研制出140Mbs光傳輸設(shè)備。1984年，武漢、天津34Mbs市話中繼光傳輸系統(tǒng)工程建成(多模)。1985年

5、，研制出1300nm單模光纖，衰減達(dá)0.40dBkm。1986年，研制出動(dòng)態(tài)單縱模激光器。1988年，全長(zhǎng)245km的武漢椌Ｖ輻沙市34Mbs多模光纜通信系統(tǒng)工程通過(guò)郵電部鑒定驗(yàn)收。揚(yáng)州——高郵4Mbs單模光纜通信系統(tǒng)工程通過(guò)郵電部鑒定驗(yàn)收。1989年，漢陽(yáng)——漢南40Mbs單模光傳輸系統(tǒng)工程通過(guò)郵電部鑒定驗(yàn)收。1990年，研制出G.652標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，最小衰減達(dá)0.35dBkm。到1992年降至0.26dBkm。成功地研制出1550n

6、m分布反饋激光器(DFBLD)。1991年，研制出G.653色散位移光纖。最小衰減達(dá)0.22dBkm。式、骨架式、無(wú)金屬型、ADSS和OPGW等。雖然光纖光纜的研制僅短短的20多年，其應(yīng)用卻已相當(dāng)普遍。迄今，已敷設(shè)光纜長(zhǎng)度超過(guò)100萬(wàn)km，光纜已敷設(shè)到世界屋脊西藏。生產(chǎn)光纜的廠家有200多家，每年所用光纖的數(shù)量超過(guò)400萬(wàn)km。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)論是核心網(wǎng)還是接入網(wǎng)，目前主要應(yīng)用的還是G.652光纖。在核心網(wǎng)中新建線路已開(kāi)始采用G.655

7、光纖，在接入網(wǎng)中已開(kāi)始應(yīng)用光纖帶光纜。器件是光通信設(shè)備和系統(tǒng)的基礎(chǔ)，目前國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)的光通信設(shè)備中，已采用了最先進(jìn)的光器件和光電器件。光電器件的研制在高速激光器、增益開(kāi)關(guān)半導(dǎo)體激光器、量子阱雙穩(wěn)態(tài)激光器、摻鉺光纖激光器、主動(dòng)鎖模光纖環(huán)形孤子激光器、被動(dòng)鎖模光纖環(huán)形激光器、光纖光柵激光器、光收發(fā)模塊、半導(dǎo)體光放大器(SOA)、摻鉺光纖放大器(EDFA)、增益平坦EDFA、高增益低噪聲EDFA、摻鉺光纖均衡放大器、DFBLD與EA型外調(diào)制器

8、的集成器件、應(yīng)用于接入網(wǎng)的單纖收發(fā)集成器件等方面都有顯著進(jìn)展。特別是國(guó)產(chǎn)的EDFA和光收發(fā)模塊已在國(guó)內(nèi)普遍推廣應(yīng)用。典型的DWDM用摻鉺光纖放大器的特性參數(shù)如表2所示。光器件方面常規(guī)的光連接器、光隔離器、光準(zhǔn)直器、光衰減器（固定衰減器和可變衰減器）、濾光器和光耦合器等已在批量生產(chǎn)，除滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求外，已經(jīng)出口到歐洲，進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。光纖光柵的制作，以及利用光纖光柵做成各種光器件是目前的熱點(diǎn)之一。我國(guó)已研制了光纖光柵波分復(fù)用器、光纖光柵分

9、插復(fù)用器、光纖光柵色散補(bǔ)償器等。此外，在平面光波導(dǎo)器件的研制上也有新的突破，如聚合物薄膜光波導(dǎo)、極化聚合物光波導(dǎo)、硅基光波導(dǎo)器件、集成光波導(dǎo)器件等。目前在研制的還有雙芯SC光纖活動(dòng)連接器、光纖帶光連接器、光環(huán)形器、高速光開(kāi)關(guān)、混合集成光開(kāi)關(guān)等。光傳輸設(shè)備及系統(tǒng)的研制和生產(chǎn)更是形勢(shì)喜人，STM1、STM4、STM16的TM、REG、ADM等已經(jīng)大批量生產(chǎn)，除投入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)外，也進(jìn)入了國(guó)際市場(chǎng)。STM64已研制成功，進(jìn)行了478.8km的傳輸

10、實(shí)驗(yàn)。DWDM的研制進(jìn)展很快，除了42.5Gbs、82.5Gbs、162.5Gbs系統(tǒng)的產(chǎn)品已投放市場(chǎng)，322.5Gbs系統(tǒng)正準(zhǔn)備建立試驗(yàn)工程。810Gbs系統(tǒng)完成了傳輸實(shí)驗(yàn)。目前正在進(jìn)行1610Gbs系統(tǒng)的研制。此外，許多院、所、校還開(kāi)展了光時(shí)分復(fù)用(OTDM)方面的研究，42.5Gbs的OTDM已初見(jiàn)成效，410Gbs或810Gbs的研究也拉開(kāi)了帷幕。對(duì)光纖CDMA、光ATM交換系統(tǒng)、光孤子傳輸?shù)鹊难芯恳灿泻艽筮M(jìn)展。除DWDM的終端

11、設(shè)備外，信息產(chǎn)業(yè)部武漢郵電科學(xué)研究院已研制出可以上下4個(gè)波道的光分插復(fù)用器OADM。北京郵電大學(xué)、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)等已研制出小型的光交叉設(shè)備OXC。除了向高速大容量系統(tǒng)發(fā)展之外，在光接入網(wǎng)的研究方面也投入了很大力量。目前的研究目標(biāo)是在盡量使光纖接近用戶、綜合業(yè)務(wù)接入、寬帶接入、降低成本等方面。例如帶V5接口的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）帶V5接口的IDLC、電信業(yè)務(wù)與廣播電視的綜合接入、寬帶全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)及降低光接入網(wǎng)的成本等是最主要的課題

12、。用于接入網(wǎng)的SDH設(shè)備，如緊湊型STM1（單板STM1）設(shè)備已大量投放市場(chǎng)，PON、IDLC等已有產(chǎn)品提供。目前正在開(kāi)發(fā)綜合寬帶光接入系統(tǒng)如ATMPON等，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)FTTH打下基礎(chǔ)。我國(guó)的核心網(wǎng)光傳輸已主要采用2.5Gbs以上的SDH系統(tǒng)。部分干線采用82.5GbsDWDM系統(tǒng)。為進(jìn)一步滿足未來(lái)發(fā)展的需要，近兩年我國(guó)將在長(zhǎng)達(dá)3萬(wàn)km的18條光纜干線上主要采用82.5Gbs以上的波分復(fù)用技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)容改造。許多省內(nèi)干線正在建設(shè)82.5