文档介绍：毕业设计论文
设计题目:光纤通信现状及应用前景
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引言 2
一、光纤通信中应用的新技术 3
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二、新技术的比较 9
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三、结语 15
参考文献 15
引言
光纤通信技术作为在实际运用中相当有前途的一种通信技术,已成为现代化通信非常重要的支柱。作为全球新一代信息技术革命的重要性之一,光纤通讯技术已经成为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介,并深刻、广泛地改变了信息网架构的整体面貌。以现代信息社会最坚定的通信基础的身份,向世人展现了其无限美好的发展前景。
光纤是通信网络的优良传输介质,光纤通信是以很高频率(1014Hz数量级)的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信,光纤通信的问世使高速率、大容量的通信成为可能,目前它已成为最主要的信息传输技术。调研当前光纤通信的各种新技术,对这些新技术进行详细的比较,然后分析优缺点;总结这些新技术在光纤通信领域应用中存在的问题和技术难点。根据自己的调研分析今后在这些新技术在光纤通信领域应用种的发展前景。
一、光纤通信中应用的新技术

1844年,苏格兰海军工程师约翰·斯科特·亚瑟对船在河道中运动而形成水的波峰进行观察,发现当船突然停止时,原来在船前被推起的水波依然维护原来的形状、幅度和速度向前运动,经过相当长的时间才消失。这就是著名的孤立波现象。孤立波是一种特殊形态的波,它仅有一个波峰,波长为无限,在很长的传输距离内可保持波形不变。人们从孤立波现象得到启发,引出了孤子的概念,而以光纤为传输媒介,将信息调制到孤子上进行通信的系统则称作光孤子传输系统。
光脉冲在光纤中传播,当光强密度足够大时会引起光脉冲变窄,脉冲宽度不到1个Ps,这是非线性光学中的一种现象,称为光孤子现象。若使用光孤子进行通信可使光纤的带宽增加10~100倍,使通信距离与速度大幅度地提高。于常规的线性光纤通信系统而言,限制其传输容量和距离的主要因素是光纤的损耗和色散。随着光纤制作工艺的提高,光纤的损耗已接近理论极限,因此光纤色散便成为实现超大容量光纤通信亟待解决的问题。光纤的色散,使得光脉冲中不同波长的光传播速度不一致,结果导致光脉冲展宽,限制了传输容量和传输距离。由光纤的非线性所产生的光孤子可抵消光纤色散的作用。因此,利用光孤子进行通信可以很好地解决这个问题。
光纤的群速度色散和光纤的非线性,二者共同作用使得孤子在光纤中能够稳定存在。¨m时,光纤呈现负的群速度色散,即脉冲中的高频分量传播速度快,低频分量传播速度慢。在强输入光场的作用下,光纤中会产生较强的非线性克尔效应,即光纤的折射率与光场强度成正比,进而使得脉冲相位正比于光场强度,即自相位调制,这造成脉冲前沿频率低,后沿频率高,因此脉冲后沿比脉冲前沿运动得快,引起脉冲压缩效应。当这种压缩效应与色散单独作用引起的脉冲展宽效应平衡时即产生了束缚光脉冲——光孤子,它可以传播得很远而不改变形状与速度。
光孤子通信的关键技术是产生皮秒数量级的光孤子和工作在微波频率的检测器。目前用多模光纤激光器和DFB激光器已能产生几十皮秒的光孤子。但真正要投入使用还有许多问题需要解决。
相干光通信
迄今为止的光纤通信系统,几乎都是采用强度调制一直接检波的方式。这种方式的优点是调制和解调容易,系统的成本较低,但性能还需进一步提高。人们把光通信和无线电通信相比较,发现这种方式与早期无线电通信的直接检波类似。在直接检波以后,无线电通信通过引入外差检波方式,避免了高频放大滤波的困难,得到了混频增益,提高了接收选择性。通过引入相干调制技术,充分利用了无线电波的频率和相位信息,大大地改善了无线电通信系统的性能。类似地,在光通信中利用相干调制和外差检测技术,也可改善光通信的性能,这就是相干光通信。
在相干光通信中主要利用了相干调制和外差检测技术,所谓相干调制,就是利用要传输的信号来改变光载波的频率、相位和振幅(而不像强度检测那样只是改变光的强度),这就需要光信号有确定的频率和相位(而不像自然光那样没有确定的频率和相位),即应是相干光。激光就是一种相干光。