Page 31 - 网络电信2021年8月刊下
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格式等技术来接近理论极限，但频谱效率的提升也有不利影                           分复用系统关键器件实现技术突破，如集成化的激光器与调制
            响，就是对信噪比的要求较高。二是采用相位（phase）、偏振                       器、二维接收机等。
            态（PD）技术的进行光信号的传输，第二代光纤通信就是这种                             （3）全光网络通信。现在的通信网络是传统电信号和光信
            相干光通信机制设计的通信系统，信道传输容量能够实现翻倍                          号通信各有一定比例。结合光纤通信的优势，全光网络能够提
            的方法是偏振复用（PDM）。                                       升所有通信节点的传输效率，同时能够消除传统通信介质和器
                                                                 件所带来的不利影响。传统通信介质和器件问题主要有信号能
                三、光纤通信面临的挑战                                      量丢失、较大衰减等。全光网络传输效率、业务处理将得到较
                1. 超大容量光纤通信系统                                    大的提升作用，有利于高质量完成通信工作。
                光纤通信技术已基本上到了频谱效率极限，要想再进一                             （4）光弧子通信。由于光弧子的特殊物理性质，用光弧
            步增大光纤传输容量，有两种方法可以选择：一是增加带宽B                          子作为光纤通信系统的信号载体，可极大的提升信号远距离传
            （线性方式扩容），二是提高信噪比SNR（增加功率，对数方                         输的质量。依据理论分析，光弧子通信系统进行远距离传输时
            式扩容）。                                                信号不会出现能量损失、畸变等，这符合对高质量的传输信号
                （1）增加光源带宽。EDFA对带宽范围有一定的限制，增加                     的需求，比如智能化控制系统。光弧子通信需要克服的技术难
            带宽能够突破这种限制，C、L、S波段均可采用半导体光放大器                        题有光纤损耗的影响、光弧子相互作用、高阶色散效应影响、
                                                                                       [5]
            （SOA）或拉曼放大器（RFA）进行信号放大。新型光纤研制的                       单模光纤中的双折射现象等 。光弧子通信的核心技术有光弧
            一个方向就是减少光信号的损耗，以适应更广的光谱用于信号                          子传输系统的光纤技术、放大技术、源技术、开关技术等。其
            传输。                                                  传输容量高出传统光纤通信几十倍甚至上百倍，中继距离达几
                （2）增加发射功率。纤芯截面的适当增大可以减少光纤                        百百公里，将是最有前途的光纤传输技术之一。
                       [2]
            的非线性效应 ，因此采用少模取代单模光纤是一种办法。采
            用数字背向传输（DBP）算法是目前最流行的解决办法，最初的                            五、结束语
            DBP  算法不能解决带间的交叉相位调制（XPM）等的问题，算法                         随着光纤通信技术的不断进步，面临的各种技术难题将得
            会随性能改善变复杂。现在多芯少模光纤（MC-FMF）是一个发                       到解决，各种新工艺新技术将应用于光纤通信系统。未来，光
            展方向，信道数多达100多个的多芯少模光纤具有超大容量，最                        纤通信技术将会迎来高速发展机会。光纤技术的进步将进一步
            大容量已经达10Pb/s。                                        推动信息社会的前进。
                2. 低损耗和低时延光纤
                理论研究提出，光子晶体光纤（PCF）、空心光纤（HCF）
            具有更低的损耗。PCF/HCF利用把光子限制在低折射率的空气
            中，传输速度更快，减少传输时延。嵌套反谐振无节点光纤
            （NANF）是一种光子晶体光纤，其传输损耗在1510-1600nm波长
                                 [3]
            范围已经降至了0.28dB/km ，该光纤的损耗极限理论预测值为
                    [4]
            0.1dB/km ，优于石英光纤损耗0.145dB/km的极限。
                3. 空分复用相关技术
                空分复用技术是可以实现单纤容量增大，更高效率的光放                        参考文献：
            大器是关键，不然只是另一种形式的单芯光纤组合；采用的模                          [1] 谈仲纬，吕超. 光纤通信技术发展现状与展望[J]. 中国工
            分复用技术有线偏振模式（LP  mode）、基于偏振奇点的柱矢量                         程科学，2020，22（3）：101.
            光束（CVB）等。                                            [2] Sui Q，Zhang H Y，Downie J D，et al. 256 Gb/s PM-
                                                                     16-QAM quasisingle-mode transmission over 2600 km
                四、光纤通信技术发展展望                                         using few-mode fi ber with multi-path interference
                今后随着进一步的信息化，光纤通信系统的发展方向将是                            compensation [C]. San Diego ： Optical Fiber
            具有超大容量的智能化、集成化。全光网络通信和光弧子通信                              Communication Conference 2014，2014.
            将得到发展。                                               [3] Jasion G T，Bradley T D. Hollow core NANF with 0.28
                （1）智能化。智能化光网络的光纤通信系统及网络的智                            dB/km attenuation in the C and L bands [C].San
            能化处于初级阶段。体现在网络数据配置、网络维护及网络故                              Diego ：Optical Fiber Communication Conference
            障诊断等诸多方面。由于光纤容量传输特别是主干网的传输容                              2020，2020.
            量特别巨大，对网络参数进行监测是将来智能光网络的重点。                          [4] Gao S，Wang Y，Ding W，et al. Hollow-core
            监测技术主要有：基于相干信号分析和相位敏感光时域反射                               conjoined-tube negative curvature fibre with
                                    [1]
            （OTDR）的物理量监测技术等 。                                        ultralow loss [J]. Nature Communicaitions，2018，9
                （2）集成化。集成化可以压缩光纤通信网络建设费用。目                          （1）：1-6.
            前，由于相位和偏振态恢复的问题，相干系统由于相位和偏振                          [5] 孙涵. 光纤通信系统技术的发展、挑战与机遇研究[J]. 数
            态恢复技术原因，集成化难度较大。今后集成化的重点有：空                              字通信世界，2018（4）：139.

                                                       网络电信 二零二一年八月                                            45
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