通信原理與通信技術(shù)（第五版）課件 第13章 光纖通信技術(shù)

1講授：張衛(wèi)鋼通信原理與通信技術(shù)2024.8TEXTBOOK選用教材23微信公眾號13光通信技術(shù)4問題：通信網(wǎng)在功能上類似交通網(wǎng)。如果說高速公路是交通網(wǎng)的終極傳輸手段或技術(shù)，那么，通信網(wǎng)的終極傳輸手段或技術(shù)是什么？CONTENT目錄5光纖通信原理光纖通信系統(tǒng)常見光纖通信技術(shù)光纖通信概述光纖通信發(fā)展趨勢13.113.213.313.413.6結(jié)語13.7無線光通信技術(shù)13.56

利用人眼接收光亮信號的傳統(tǒng)光通信手段自古就有。比如，軍警的信號彈、長城的烽火臺、交通信號燈、求救的火堆、海岸上的航標燈、艦船上的燈語通信等，見圖13-1。

而本章要介紹的現(xiàn)代光通信技術(shù)主要指利用光纖作傳輸介質(zhì)的有線光通信技術(shù)和利用空間作傳輸介質(zhì)的無線光通信技術(shù)。光纖通信概述13.1光通信：利用光波作為信號的信息傳輸過程或方法。7光纖通信概述13.113.1.1光纖通信的概念光纖通信：以光信號為載體，以光纖為傳輸介質(zhì)的信息傳輸過程或方法。

第1章講過，人們對通信系統(tǒng)的要求之一就是盡可能地提高通信容量。對于載波通信而言，載波頻率越高，可用于通信的頻帶就越寬，通信容量就越大。有線通信技術(shù)從明線發(fā)展到電纜，無線通信技術(shù)從長波發(fā)展到微波，一個主要目的就是要通過提高載波頻率擴大通信容量，而20世紀60年代后出現(xiàn)的光纖通信將大容量通信技術(shù)提高到一個新階段。

光纖通信基本原理：信源首先將欲傳送的電話、電報、圖像、數(shù)據(jù)等電信號轉(zhuǎn)換為光信號（電/光轉(zhuǎn)換），由光纖傳輸?shù)叫潘?，信宿再將接收到的光信號還原成電信號（光/電轉(zhuǎn)換），從而完成一次光纖通信全過程。8光纖通信概述13.113.1.1光纖通信的概念

光纖通信與我們熟悉的電纜通信主要有兩點不同：一是傳輸信號為光信號而不是電信號，二是傳輸介質(zhì)是光纖而非電纜。另外，在光纖通信系統(tǒng)中，因為作為載波的光波頻率比電波頻率高得多，且作為傳輸介質(zhì)的光纖又比銅軸電纜或波導管（一種傳輸微波信號的介質(zhì)）的損耗低得多，所以，相對于電纜通信或微波通信，光纖通信系統(tǒng)具有容量更大、損耗更小等優(yōu)勢，可為人們提供更大容量和更高質(zhì)量的通信服務(wù)。因此，光纖通信將是信息社會中各種通信網(wǎng)的主要、也可能是終極傳輸手段。光是一種電磁波。通常將紅外線、可見光和紫外線都歸入光波范圍?？梢姽獾牟ㄩL范圍約為0.39～0.76。除可見光外，所有的電磁波都是不可見的。

9光纖通信概述13.113.1.2光纖通信使用的波長～1.8范圍內(nèi)，其中，0.8～0.9范圍被稱為短波波段，1.2范圍被稱為長波波段。常用的工作波長主要為短波段的0.85，長波波段的1.31和1.55光纖通信使用的波長分布在近紅外區(qū)的0.8～1.6。光在光纖中傳輸也會因“阻力”而衰減，而經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，光以上述三種波長通過光纖時，所受的“阻力”要比以其他波長小得多。10光纖通信概述13.113.1.3光纖通信的特點

（1）

傳輸頻帶寬，通信容量大

光纖通信系統(tǒng)使用的光波頻率在1014Hz～1015Hz數(shù)量級，比常用的微波頻率高103～104倍，故理論上其通信容量增加了103～104倍。雖然，受器件特性的限制，實際光纖系統(tǒng)的傳輸帶寬比理論值小得多，但一對光纖仍可傳輸3萬路電話。與電纜一樣，也可將幾對甚至上百對光纖組成一根光纜，以提高傳輸容量。（2）損耗低、中繼距離遠。因光纖損耗低（波長為1.55的光纖損耗已達0.2dB/km，甚至更低），中繼距離長，所以，在通信線路中可減少中繼站數(shù)量，降低成本并提高通信質(zhì)量。例如，對400Mbps速率的信號，光纖通信系統(tǒng)可實現(xiàn)100km以上的無中繼傳輸，而同樣速率的同軸電纜通信系統(tǒng)無中繼傳輸距離僅為1.6km左右。如果再使用光纖放大器，則可以直通上萬千米距離，這一點對于海底光纜通信等長途干線業(yè)務(wù)具有重大意義。

11光纖通信概述13.1

（3）抗干擾能力強，保密性好

13.1.3光纖通信的特點

因為光纖是由高純度的玻璃材料制成，不導電、無電感、不受雷電和高壓影響，所以不怕電磁干擾。另外，因為各種干擾的頻率一般較低，故它們不能干擾頻率比其高得多的光波信號。有實驗表明，在核爆炸發(fā)生時，地球上所有的電通信系統(tǒng)均會受到嚴重干擾，惟獨光通信系統(tǒng)不受影響。光信號在光纖中傳播時，幾乎不向外輻射。同一光纜中的數(shù)根光纖之間也不會相互干擾且難以被竊聽，因此，光纖通信比其它通信系統(tǒng)保密性更好。

（4）重量輕，體積小通信設(shè)備的體積和重量對于許多領(lǐng)域尤其是航空航天以及軍事領(lǐng)域具有非常重要的意義。相同話路的光纜要比電纜輕90%～95%，而直徑不到電纜的五分之一。比如，通21000個話路的900對雙絞線，其直徑為3英寸，質(zhì)量為8t/km；而通信量為其10倍的光纜，直徑僅為0.5英寸，質(zhì)量僅為203kg/km。這樣在長途干線或市內(nèi)干線上使用，不僅空間利用率高，而且便于鋪設(shè)。12光纖通信概述13.1（5）

資源豐富，成本低

很多有線通信線路是由儲藏量有限的銅、鋁、鉛等金屬材料制成，而光纖的原材料是石英，即隨處可見的砂子，在地球上資源豐富。用1Kg的高純度石英玻璃可以拉制上萬米的光纖，相比之下制造1Km長的18管同軸電纜要耗120Kg的銅或500Kg的鉛，造價昂貴。13.1.3光纖通信的特點

當然，光纖本身也有缺點，如質(zhì)地脆弱、機械強度低，要求較高的切斷和連接技術(shù)，分路和耦合比較麻煩等。但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，這些問題都在逐步得到解決。13光纖通信原理13.2

根據(jù)第1篇基礎(chǔ)理論可知，若要實現(xiàn)光纖通信，首先必須在信源處對作為信息載體的光信號進行調(diào)制，即必須讓光信號的某個參量隨電信號的變化而變化。調(diào)制后的光波經(jīng)過光纖信道傳送到信宿，由相關(guān)設(shè)備接收并還原成電信號，然后再恢復(fù)出原始信息。光調(diào)制技術(shù)可分為直接調(diào)制和間接調(diào)制兩種。（1）直接調(diào)制是一種光強度調(diào)制技術(shù)，僅適用于半導體光源（激光器件LD或發(fā)光二極管LED）。它把要傳送的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘柌⒆⑷隠D或LED，從而獲得電場振幅隨電調(diào)制信號幅值變化而變化的已調(diào)光信號。（2）間接調(diào)制是利用晶體的電光效應(yīng)、磁光效應(yīng)、聲光效應(yīng)等特性來實現(xiàn)對激光輻射控制的調(diào)制技術(shù)，既適應(yīng)于半導體激光器也適應(yīng)于其他類型的激光器。14光纖通信原理13.2

間接調(diào)制最常用的是外調(diào)制法，即在激光形成以后再加載調(diào)制信號。其具體方法是在激光器諧振腔外的光路上放置調(diào)制器，在調(diào)制器上加調(diào)制電壓信號以控制調(diào)制器某些物理特性發(fā)生相應(yīng)的變化，使通過調(diào)制器的激光得到調(diào)制。

對某些類型的激光器而言，間接調(diào)制也可采用內(nèi)調(diào)制法，即把激光器和調(diào)制器集成在一起，用調(diào)制信號控制調(diào)制元件的物理特性，從而改變激光輸出特性以實現(xiàn)調(diào)制。15光纖通信系統(tǒng)13.3

根據(jù)上述原理，可以認為一個基本光纖通信系統(tǒng)必須包括發(fā)信端的光發(fā)射機（光調(diào)制設(shè)備）、收信端的光接收機（光解調(diào)設(shè)備）和連接它們的光纖介質(zhì)。如果進行長途傳輸?shù)脑?，還必須在通信線路中插入放大器或中繼器。實用的光纖通信系統(tǒng)一般都是雙向的，因此其結(jié)構(gòu)就包含正、反兩個方向的子系統(tǒng)，并且把每一端的發(fā)送機和接收機做在一起，稱之為光端機。同樣，中繼器也有正反兩個方向。如圖13-3所示。

在發(fā)信端，用戶的電報、電話、傳真、圖表文字、圖像電視、可視電話和數(shù)據(jù)等各種信息均以電信號的形式送到電端機，電端機將這些信息進行復(fù)用再送到光端機，光端機再將電信號變成光信號，并將光信號通過傳輸介質(zhì)光纖發(fā)送到收信端。在收信端，光端機將光信號解調(diào)出來變成電信號，經(jīng)過放大整形后再送到電端機，電端機再將電信號進行解復(fù)用等處理，使其正確無誤地送給指定用戶。中繼器負責將來自上一段光纖的衰減及失真光信號放大整形，然后再輸出到下一段光纖中繼續(xù)傳輸。中繼方式有“光－電－光”方式和“光－光”方式。16光纖通信系統(tǒng)13.317光纖通信系統(tǒng)13.3

圖13-3所示的系統(tǒng)示意圖對模擬或數(shù)字信號都適用。對模擬信號而言，要使信號不失真，就要求光源有良好的線性幅度特性。但是常用的光源，尤其是半導體激光器的非線性比較嚴重，因此，模擬光通信常用在非線性失真要求不太嚴格的地方。對數(shù)字光纖通信系統(tǒng)而言，因為信號為脈沖形狀，所以光源的非線性對系統(tǒng)性能影響不大。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)也具有數(shù)字電纜通信系統(tǒng)的一切優(yōu)點。在現(xiàn)已建成的系統(tǒng)中，除少數(shù)專用光纖通信系統(tǒng)外，幾乎所有公用及大多數(shù)專用光纖系統(tǒng)都是數(shù)字式的。

與電通信類似，光纖通信也可分為模擬通信和數(shù)字通信兩種。模擬光通信中的光信號強度隨電信號的變化而線性變化，通俗地講，就是光線有“明”“暗”之分。而數(shù)字光通信中的光信號與數(shù)字電信號相似，只有兩種狀態(tài)：“亮”和“滅”。

光纖通信系統(tǒng)可歸結(jié)為“電－光－電”的簡單模型，即發(fā)信端把需要傳輸?shù)男盘栂茸兂呻娦盘?，然后再轉(zhuǎn)換成光信號在光纖內(nèi)傳輸，收信端又將光信號還原成電信號。整個過程中，光纖部分只起傳輸作用，信號的生成和處理仍由電系統(tǒng)來完成。1813.313.3.1光端機1.光發(fā)射機光纖通信系統(tǒng)

光發(fā)射機的作用是將電端機輸出的電信號轉(zhuǎn)換成適合光纖傳輸?shù)墓庑盘柌⑵浒l(fā)送出去，主要由光源、光源驅(qū)動與調(diào)制以及信道編碼電路三部分組成，如圖13-4所示。19（1）信道編碼電路。信道編碼電路用于對基帶信號的波形和碼型進行變換，使其適合作為光源的控制信號。它主要完成以下功能：均衡：由PCM電端機送來的HDB3或CMI碼流，首先需要經(jīng)過均衡器均衡，用于補償由電纜傳輸產(chǎn)生的衰減和畸變，以便正確譯碼。碼型變換：由均衡器輸出的HDB3或CMI碼變換成為二進制單極性不歸零碼（NRZ），以便數(shù)字電路處理。擾碼：若信號碼流中出現(xiàn)長連“0”或長連“1”的情況，將會給時鐘信號的提取帶來困難。為了避免出現(xiàn)這種情況，加一擾碼電路，它可有規(guī)律地破壞長連“0”或長連“1”的碼流，使得0、1等概率出現(xiàn)。時鐘提?。禾崛r鐘信號，供給碼型變換和擾碼電路以及編碼電路使用。編碼：對經(jīng)過擾碼以后的信碼流進行信道編碼，變?yōu)檫m合光纖線路傳送的線路碼型。13.313.3.1光端機光纖通信系統(tǒng)20（2）光源驅(qū)動與調(diào)制電路。光源驅(qū)動與調(diào)制電路主要包含下面幾個電路：光源驅(qū)動：用經(jīng)過編碼后的數(shù)字信號調(diào)制發(fā)光器件的發(fā)光強度，完成電／光變換任務(wù)。APC（自動光輸出功率控制電路）：由于溫度變化和工作時間加長，光源輸出的光功率會發(fā)生變化，所以為保證輸出光功率的穩(wěn)定，必須加自動光功率控制電路。ATC（自動溫度控制電路）：半導體光源的輸出特性受溫度影響很大，特別是長波長半導體激光器對溫度更加敏感，為保證輸出的穩(wěn)定，對激光器進行溫度控制是十分必要的。光監(jiān)測：監(jiān)測光電二極管用于檢測激光器發(fā)出的光功率，經(jīng)放大器放大后控制激光器的偏置電流，使其輸出的平均功率保持恒定。(3)光源。光發(fā)送部分的核心是產(chǎn)生激光或熒光的光源，它是組成光纖通信系統(tǒng)的重要器件。目前，用于光纖通信的光源主要是半導體激光器LD和半導體發(fā)光二極管LED，它們都屬于半導體器件，特點是體積小、重量輕、耗電量小。13.313.3.1光端機光纖通信系統(tǒng)2113.313.3.1光端機光纖通信系統(tǒng)

光接收機完成接收經(jīng)光纖傳輸并衰減的微弱光信號再放大并檢出信息的任務(wù)。這里介紹的是目前廣泛使用的“強度調(diào)制——直接檢波系統(tǒng)”中的光接收機，它包括光電檢測器、光信號接收電路和信道解碼電路三部分，如圖13-5所示。2.光接收機22（2）光信號接收電路。前置放大器將光電檢測器輸出的微弱電信號進行放大，在對其進行放大時首先必須考慮的是抑制放大器的內(nèi)部噪聲。主放大器是將前置放大器輸出的信號放大到伏數(shù)量級，使后面的判決電路能正常工作。均衡器對經(jīng)光纖傳輸、光/電轉(zhuǎn)換和放大后產(chǎn)生畸變的電信號進行補償，以利于判決。自動增益控制電路根據(jù)輸入光功率的大?。锤鶕?jù)經(jīng)光監(jiān)測和放大后的電信號大?。┊a(chǎn)生相應(yīng)的控制電壓，控制主放增益做相應(yīng)調(diào)整。（3）信道譯碼電路。時鐘恢復(fù)電路從信號碼流中提取與發(fā)送一樣的時鐘信號。判決器逐個對碼元波形進行取樣判決，以得到原發(fā)送的碼流。13.313.3.1光端機光纖通信系統(tǒng)

（1）光電檢測器。光電檢測器把光纖傳送過來的光信號轉(zhuǎn)為電信號，其輸出的電信號的大小與輸入光的強弱變化一致。在光纖通信中廣泛使用的光電檢波管是半導體光電二極管，其主要原理是利用光電效應(yīng)來實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。23譯碼、解擾、碼型反變換：與發(fā)送端完全對應(yīng)的電路。首先，譯碼電路將光線路碼型恢復(fù)為發(fā)端編碼前的碼型，然后經(jīng)過解擾電路將發(fā)送端“擾亂”的碼恢復(fù)為被擾前的狀況，最后由碼型反變換器將解擾后的碼變換為原來適于在電端機系統(tǒng)中傳輸?shù)腍DB3碼或CMI碼。此外，光接收機中還有一些輔助電路，如鉗位電路、溫度補償電路和告警電路。13.313.3.1光端機光纖通信系統(tǒng)2413.3.2中繼器

光中繼器的功能是放大衰減的信號，再生光脈沖信號。目前常用的是光－電－光的轉(zhuǎn)換方式，即先用光電檢測器接收光纖中已衰減的光信號，經(jīng)放大和再生，恢復(fù)原來的數(shù)字電信號，再對光源進行驅(qū)動，產(chǎn)生光信號送入光纖。原理組成如圖13-6所示。13.3光纖通信系統(tǒng)

在長途光纖通信系統(tǒng)中，由于受發(fā)送光功率、光接收機靈敏度、光纖的損耗和色散的影響，光脈沖信號的幅度會衰落，波形會失真，在光纖中的傳輸距離也會受限。為了延長通信距離，需在光信號傳輸一定距離后，進行光中繼處理。2513.313.3.3監(jiān)控系統(tǒng)對光纖通信進行監(jiān)測的主要內(nèi)容有：

（1）誤碼率是否滿足指標要求；

（2）各個中繼器是否有故障；

（3）接收光功率是否滿足指標要求；

（4）光源的壽命；

（5）電源是否有故障；

（6）環(huán)境的溫度、濕度是否在要求的范圍內(nèi)，包括火災(zāi)告警等。光纖通信系統(tǒng)

在光纖通信系統(tǒng)中，為保證信號可靠傳輸，必須有監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測通信系統(tǒng)的運行情況，并用各種告警方式向值班人員報告。如果有備用設(shè)備或備用系統(tǒng)，還能進行主-備倒換。2613.3

對光纖通信進行控制的主要內(nèi)容有：（1）自動地對通信線路的傳輸質(zhì)量和各個組成設(shè)備的工作狀態(tài)進行監(jiān)測，當光纖通信系統(tǒng)中的主用系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，監(jiān)控系統(tǒng)即由主控站發(fā)出自動倒換指令，遙控裝置就將備用系統(tǒng)接入，將主用系統(tǒng)退出工作。當經(jīng)過維護值守人員維修主用系統(tǒng)恢復(fù)正常后，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)再發(fā)出指令，將系統(tǒng)從備用倒換回主用系統(tǒng)。

（2）當市電中斷后，監(jiān)控系統(tǒng)還要發(fā)出啟動發(fā)電機發(fā)電的指令。又如當中繼站溫度過高，則發(fā)出啟動風扇或空調(diào)的指令。同樣，還可根據(jù)需要設(shè)置其他控制功能。13.3.3監(jiān)控系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)

在實際應(yīng)用中，監(jiān)控系統(tǒng)中的監(jiān)控信號采用光纖傳輸。

有兩種傳輸方法：一種是時分復(fù)用法，又稱插入比特法，它把監(jiān)控信息（比特）按時分復(fù)用方式插入主信號碼流中傳輸。另一種是頻分復(fù)用法，因光纖通信的主信號速率很高，而監(jiān)控、公務(wù)等輔助信號的速率低得多，兩者在頻譜上是分開的，所以可以利用頻分復(fù)用進行傳輸。27常見光纖通信技術(shù)13.41.相干光通信技術(shù)

在已有的采用非相干光強度調(diào)制（直接檢測IM-DD）方式進行光通信的技術(shù)之外，人們又提出了一種采用單一頻率相干光作為光源（載波），利用無線電通信技術(shù)中的外差接收方式，再配以幅移鍵控ASK、頻移鍵控FSK或相移鍵控PSK等調(diào)制方式進行光通信的技術(shù)，即外差式或相干光纖通信技術(shù)。與IM-DD方式相比，外差式的主要特點是在光接收機中增加了外差接收需要的本機振蕩光源和光混頻器。本振光源與光信號在混頻器混合，然后經(jīng)光檢波產(chǎn)生中頻電信號，再經(jīng)電解調(diào)就可得到原始信息。該技術(shù)可提高接收靈敏度20dB，相當于在相同發(fā)射功率下，光纖損耗降為0.2dB/km，傳輸距離增加100km。同時，還可提高光纖帶寬利用率。282．波分復(fù)用技術(shù)13.4常見光纖通信技術(shù)

波分復(fù)用技術(shù)WDM是把具有不同波長的幾個或幾十個光路信號復(fù)用到一根光纖中進行傳送的方法或過程。其基本原理是在發(fā)信端將不同波長的信號組合起來（復(fù)用），送入同一根光纖中進行傳輸，在收信端又將組合波長的光信號分開（解復(fù)用），然后通過其他處理恢復(fù)出原信號，再送入不同的終端，完成通信過程。它類似于電通信中的頻分復(fù)用。采用這種技術(shù)可以擴大光纖通信系統(tǒng)的容量，實現(xiàn)大容量的信息傳輸。在長距離光纖通信中，采用波分復(fù)用可以成倍增加光纖線路的傳輸容量，提高線路利用率，具有很高的經(jīng)濟性。

波分復(fù)用的系統(tǒng)帶寬一般為幾十個納米。若用戶較多，可使用波長小于一個納米的波分復(fù)用系統(tǒng)，這種系統(tǒng)因光載波的間距小且密集而被稱為高密度波分復(fù)用HDWDM系統(tǒng)。29

圖13-7（a）和（b）分別給出在一根光纖上單向傳輸N個光波的波分復(fù)用系統(tǒng)和用棱鏡實現(xiàn)波分復(fù)用的原理。發(fā)信端的N臺光發(fā)射機發(fā)出N個不同波長的光信號，這些光信號通過復(fù)用器（合波器）被合并為一路光信號，再耦合到一根光纖中傳輸；這些被合并的光波傳到接信端后，又通過解復(fù)用器（分波器）被分離出來，再分別送到各自相應(yīng)的光電檢波器通道中，從而實現(xiàn)在一根光纖上傳輸多路光信號的目的。當然，每個光源本身又能傳輸成百上千路信號，如傳輸五次群（7680路）信號?？梢姡@樣的復(fù)用方法會使一根光纖中的實際傳輸量成倍增加，極大地提高了光纖通信系統(tǒng)的有效性和經(jīng)濟效益。13.4常見光纖通信技術(shù)3013.4常見光纖通信技術(shù)313．全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)13.4常見光纖通信技術(shù)全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：指網(wǎng)絡(luò)用戶與用戶之間的信號傳輸和交換全部采用光波的技術(shù)。它主要包括光傳輸、光放大、光再生、光交換、光存儲、光信息處理、光信號多路復(fù)用/分插、進網(wǎng)/出網(wǎng)等許多先進光技術(shù)。它將在干線網(wǎng)的交叉節(jié)點上引入光交叉連接OXC和光波長變換技術(shù)，從而形成端到端的“虛波長”通路，實現(xiàn)端到端的全光網(wǎng)絡(luò)連接。它是光纖通信技術(shù)發(fā)展的最高階段。因此，形成一個真正的以WDM技術(shù)及光交換技術(shù)為基礎(chǔ)的光網(wǎng)絡(luò)層，建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò)，消除光/電轉(zhuǎn)換的瓶頸已成為光通信技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。為使大家對光纖通信有一個更深刻的認識，圖13-8給出了幾種光纖及連接器照片。3213.4常見光纖通信技術(shù)3313.5無線光通信技術(shù)無線光通信技術(shù)主要有以下幾種：

1.自由空間光通信自由空間光通信技術(shù)：以光波信號為載體的空間信息傳輸?shù)倪^程或方法。

它又可分為大氣光通信、星地間光通信和衛(wèi)星間光通信三種。（1）大氣光通信。這種通信技術(shù)利用大氣作為傳輸介質(zhì)，從傳輸普通光信號、紅外線信號到現(xiàn)在的激光信號完成通信任務(wù)。圖13-9給出一個大氣激光通信系統(tǒng)示意圖。3413.5無線光通信技術(shù)（2）星地間光通信。這種通信技術(shù)與常見的基于微波的衛(wèi)星通信相似，以激光完成星地間的通信任務(wù)。2011年11月，哈爾濱工業(yè)大學研制的激光通信終端成功完成了“海洋二號”衛(wèi)星與地面站間的特性實驗，最高數(shù)據(jù)速率為504Mbps，實現(xiàn)了我國首次星地間高速直接探測激光通信。（3）衛(wèi)星間光通信。這種技術(shù)可用于LEO（低軌道）衛(wèi)星與GEO（靜止/同步軌道）衛(wèi)星間、GEO衛(wèi)星與GEO衛(wèi)星間、LEO衛(wèi)星與LEO衛(wèi)星間、GEO衛(wèi)星與MEO（中軌道）衛(wèi)星間等星間通信鏈路和空地間通信鏈路，具有廣泛的應(yīng)用前景。圖13-10給出了幾種空間激光鏈路示意圖。3513.5無線光通信技術(shù)3613.5無線光通信技術(shù)2.藍綠光通信藍綠光通信技術(shù)：利用波長為450～570nm的藍綠激光在海水中進行通信的

過程或方法。

藍綠光通信的優(yōu)點：穿透海水能力強，可實現(xiàn)與下潛400米到600米的潛艇直接通信，比超長波最多能穿透150米深海水的能力強幾倍；激光通信頻帶寬，數(shù)據(jù)傳輸能力強；波束寬度窄，方向性好；設(shè)備輕??；抗截獲、抗干擾、抗毀能力強；不受電磁及核輻射影響。從上世紀70年代開始至今，水下藍綠光通信主要用途仍然是在軍事國防領(lǐng)域，也可用于環(huán)境監(jiān)測、近海勘探、災(zāi)害預(yù)防以及潛水員之間、各種水下設(shè)備之間的通信。圖13-11給出一個藍綠光通信示意圖。3713.5無線光通信技術(shù)3813.5無線光通信技術(shù)

白色發(fā)光二極管LED是第四代節(jié)能環(huán)保照明產(chǎn)品。因其響應(yīng)靈敏度高且具有良好的調(diào)制特性，在用作照明器件的同時，還可用于無線通信網(wǎng)的接入，形成可見光通信技術(shù)。3.LED燈光通信可見光通信技術(shù)：利用白色LED將室內(nèi)通信基站接入通信網(wǎng)絡(luò)的過程或方法?？梢姽馔ㄐ诺纳闲墟溌酚腥N：（1）射頻上行鏈路。我們熟悉并經(jīng)常使用的Wi-Fi（802.11）就是一種典型射頻鏈路。（2）紅外光上行鏈路。以473nm藍光LED作為下行鏈路光源，以850nm紅外光LED作為上行鏈路光源，上下行信號采用離散多音頻DMT調(diào)制，接收采用放置了850nm和473nm帶通濾光片的雪崩光電二極管APD探測器，從而形成波分雙工通信系統(tǒng)。（3）激光上行鏈路。以1550nm激光作為上行載波（鏈路），以白光LED作為下行鏈路，接收也采用放置了1550nm窄帶濾光片的APD探測器，形成雙工通信系統(tǒng)。3913.5無線光通信技術(shù)

可見光通信應(yīng)用非常廣泛。比如，照明與通信結(jié)合，視覺信號與通信結(jié)合，室外顯示與通信結(jié)合，室內(nèi)定位等，尤其是源于物聯(lián)網(wǎng)概念的燈聯(lián)網(wǎng)將是可見光通信的亮點。40光纖通信的發(fā)展趨勢13.6隨著光電技術(shù)的進步，光纖通信技術(shù)會朝以下幾個方向發(fā)展：1．向超高速系統(tǒng)的發(fā)展從技術(shù)角度上看，高比特率系統(tǒng)的經(jīng)濟效益大致按指數(shù)規(guī)律增長，這就是為什么光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率在過去20多年來一直在持續(xù)增加的根本原因。目前商用系統(tǒng)已從45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年時間里增加了2000倍，比同期微電子技術(shù)的集成度增加速度快得多。高速率系統(tǒng)不僅增加了業(yè)務(wù)傳輸容量而且也為各種新業(yè)務(wù)的實現(xiàn)提供了可能。2．向超大容量WDM系統(tǒng)的演進

采用波分復(fù)用系統(tǒng)的主要好處有：可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使容量可以擴大幾倍至上百倍；在大容量長途傳輸時可以節(jié)約大量光纖和再生器，從而降低傳輸成本；與信號速率及電調(diào)制方式無關(guān)，是引入寬帶新業(yè)務(wù)的最佳手段；利用WDM網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)，可望實現(xiàn)未來透明的、具有高度生存性的光聯(lián)網(wǎng)。目前，已出現(xiàn)以速率100Gbps為基礎(chǔ)的WDM系統(tǒng)應(yīng)用。41光纖通信的發(fā)展趨勢13.6