一、媒介

光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)自展示此后帶來(lái)了高科技和社會(huì)范圍的宏大變化。動(dòng)作激光本領(lǐng)的要害運(yùn)用，以光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)為重要代辦的激光消息本領(lǐng)搭建了新穎通訊搜集的框架，變成消息傳播的要害構(gòu)成局部。光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)是暫時(shí)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)寰球的要害裝載力氣，同聲也是消息期間的中心本領(lǐng)之一。婦孺皆知，光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)的基礎(chǔ)因素是光源、光導(dǎo)纖維和光電探測(cè)器（PD）。個(gè)中，運(yùn)用最為普遍的光源是萊塞；光導(dǎo)纖維的能量傳輸功效極佳，傳輸耗費(fèi)是波導(dǎo)熱磁傳輸體例中最小的；PD 是光導(dǎo)纖維通訊接受端的要害構(gòu)成局部。

暫時(shí)各類消息本領(lǐng)都需依附通訊搜集來(lái)傳播消息，光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)不妨貫穿至各類通訊搜集，形成消息傳輸進(jìn)程中的主動(dòng)脈，并在消息傳輸中表現(xiàn)要害效率。新穎通訊搜集框架結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖 1）重要囊括：中心網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入彀、蜂窩網(wǎng)、局域網(wǎng)、數(shù)據(jù)重心搜集與衛(wèi)星搜集等。各別搜集之間的貫穿都可由光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)實(shí)行，如在挪動(dòng)蜂窩網(wǎng)中，基站貫穿到城域網(wǎng)、中心網(wǎng)的局部也都是由光導(dǎo)纖維通訊形成的。而在數(shù)據(jù)重心搜集中，光互連是暫時(shí)最普遍運(yùn)用的一種辦法，即沿用光導(dǎo)纖維通訊的辦法實(shí)行數(shù)據(jù)重心內(nèi)與數(shù)據(jù)重心間的消息傳播。由此看來(lái)，光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)在此刻的通訊搜集體例中不只表現(xiàn)著骨干道的效率，還充任了諸多要害的支線路途的效率。不妨說(shuō)，由光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)修建的光導(dǎo)纖維傳遞網(wǎng)是其余交易搜集的普通裝載搜集。

圖 1 新穎通訊搜集框架結(jié)構(gòu)

跟著百般新興本領(lǐng)如物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、假造實(shí)際、人為智能（AI）、第六代挪動(dòng)通訊（5G）等本領(lǐng)的連接展示，對(duì)消息交談與傳播提出了更高的需要。據(jù)思科公司（Cisco）2019 年頒布的接洽數(shù)據(jù)表露（見(jiàn)圖 2），寰球年度 IP 流量將由 2017 年的 1.5 ZB（1 ZB=1021 B）延長(zhǎng)為 2022 年的 4.8 ZB，復(fù)合年延長(zhǎng)率為 26% [1]。面臨高流量的延長(zhǎng)趨向，光導(dǎo)纖維通訊動(dòng)作通訊網(wǎng)中最主干的局部，接受著宏大的晉級(jí)壓力，高速、大含量的光導(dǎo)纖維通訊體例及搜集將是光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)的合流興盛目標(biāo) [2]。

圖 2 2017—2022 年寰球年度搜集 IP 流量走勢(shì) [1]

二、光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)的興盛過(guò)程與接洽近況

（一）光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)的興盛過(guò)程

跟著 1958 年亞瑟 · 肖洛與查爾斯 · 湯斯揭穿萊塞處事道理之后，1960 年第一臺(tái)紅寶石萊塞研制勝利。接著，1970 年第一個(gè)能在室溫下貫串處事的 AlGaAs 半半導(dǎo)體萊塞研制勝利，并在 1977 年實(shí)行半半導(dǎo)體萊塞在適用情況中可貫串處事幾萬(wàn)鐘點(diǎn)之上。至此，萊塞已完備運(yùn)用于商用光導(dǎo)纖維通訊的基礎(chǔ)。在萊塞創(chuàng)造之初，創(chuàng)造者已認(rèn)識(shí)到其在通訊范圍的要害潛伏運(yùn)用。但是，激光通訊本領(lǐng)生存兩個(gè)鮮明的短板題目：一是因激光帶束發(fā)閉會(huì)丟失洪量能量；二是受運(yùn)用情況的感化較大，如在大氣情況下運(yùn)用時(shí)會(huì)明顯受制于氣象情景的變革。所以，對(duì)激光通訊而言，一個(gè)符合的光帶導(dǎo)至關(guān)要害。

諾貝爾物道學(xué)獎(jiǎng)贏得者高錕碩士提出的用來(lái)通訊的光導(dǎo)纖維滿意了激光通訊本領(lǐng)對(duì)波導(dǎo)的需要。他提出，玻璃光導(dǎo)纖維的瑞利散射耗費(fèi)不妨特殊低（低于20 dB/km），而光導(dǎo)纖維中的功率耗費(fèi)重要根源于玻璃資料中的雜質(zhì)對(duì)光的接收，所以資料提煉是減小光導(dǎo)纖維耗費(fèi)的要害，其余還指出單模傳輸對(duì)維持好的通訊本能很要害 [3]。1970 年，康寧玻璃公司按照高錕碩士的提煉倡導(dǎo)研制出了耗費(fèi)約為 20 dB/km 的石英系多模光導(dǎo)纖維，使光導(dǎo)纖維動(dòng)作通訊的傳輸媒體變成實(shí)際。之后過(guò)程連接研制，石英系光導(dǎo)纖維的耗費(fèi)在1974 年到達(dá)了 1 dB/km，在 1979 年進(jìn)一步到達(dá)了0.2 dB/km，迫近了石英系光導(dǎo)纖維的表面耗費(fèi)極限。至此，光導(dǎo)纖維通訊的前提已實(shí)足滿意。

早期的光導(dǎo)纖維通訊體例均沿用徑直檢驗(yàn)和測(cè)定的接受辦法（見(jiàn)圖 3）。這是一種較大略的光導(dǎo)纖維通訊辦法，PD 是一種平方律的檢波器，惟有光旗號(hào)的強(qiáng)度不妨被探測(cè)到。換言之，這種通訊辦法只不妨在光強(qiáng)度上加載消息來(lái)舉行傳輸。此辦法的接受精巧度在于于數(shù)據(jù)傳輸速度，而傳輸隔絕是由數(shù)據(jù)傳輸速度與接受機(jī)跨導(dǎo)夸大器（TIA）的熱噪聲共通確定的。這種徑直檢驗(yàn)和測(cè)定的接受辦法從 20 世紀(jì) 70 歲月的第一代光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)從來(lái)連接到了 20 世紀(jì) 90 歲月前期，而對(duì)應(yīng)簡(jiǎn)直的本領(lǐng)目標(biāo)也由處事在 0.8 μm 的 GaAs 半半導(dǎo)體萊塞放射 45 Mbit/s 旗號(hào)無(wú)中繼傳輸 10 km，提高至處事在 1.5 μm 的半半導(dǎo)體萊塞放射 2.5 Gbit/s 旗號(hào)無(wú)中繼傳輸 100 km。

圖 3 徑直檢驗(yàn)和測(cè)定光導(dǎo)纖維通訊體例表示圖

加入 20 世紀(jì) 90 歲月此后，光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)中的關(guān)系檢驗(yàn)和測(cè)定本領(lǐng)漸漸變成接洽熱門(mén) [4]。前期的關(guān)系檢驗(yàn)和測(cè)定的表示圖如圖 4 所示，這也是第一代的關(guān)系檢驗(yàn)和測(cè)定體例。經(jīng)過(guò)運(yùn)用關(guān)系檢驗(yàn)和測(cè)定，可實(shí)行最優(yōu)探測(cè)精巧度（受限于散彈噪聲極限），其余，這也不妨經(jīng)過(guò)運(yùn)用一個(gè)大功率的本振來(lái)實(shí)行。在徑直檢驗(yàn)和測(cè)定探測(cè)體例中，只不妨探測(cè)到旗號(hào)光的功率 PS ，而關(guān)系檢驗(yàn)和測(cè)定探測(cè)體例中不妨探測(cè)到的旗號(hào)巨細(xì)為，個(gè)中 PLO 是本振光的功率，只有本振光功率充滿大就不妨到達(dá)探測(cè)精巧度的極限?？傊?，經(jīng)過(guò)引入關(guān)系檢驗(yàn)和測(cè)定本領(lǐng)，接受機(jī)的精巧度獲得了極大提高。在早期的關(guān)系檢驗(yàn)和測(cè)定中重要沿用外差（Heterodyne）探測(cè)和零差（Homodyne）探測(cè)，個(gè)中外差檢驗(yàn)和測(cè)定指旗號(hào)載波與當(dāng)?shù)剌d波的頻次差值為中頻，而零差探測(cè)指旗號(hào)載波與當(dāng)?shù)剌d波頻次實(shí)足溝通、相位差恒定。為了保護(hù)鎖頻以及回復(fù)接受旗號(hào)的載波相位，早期的關(guān)系檢驗(yàn)和測(cè)定本領(lǐng)須要攙雜的光學(xué)鎖相環(huán)。其余還須要經(jīng)過(guò)偏振遏制器（PC）來(lái)使得旗號(hào)光與本振光的偏振態(tài)維持普遍，再不到達(dá)最大功效的接受。

圖 4 關(guān)系檢驗(yàn)和測(cè)定表示圖

光夸大器也是光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)史上要害的功效之一。沿用光夸大器的光導(dǎo)纖維鏈路，也不妨到達(dá)散彈噪聲極限的探測(cè)精巧度，同聲不妨去除一切的電中繼，使得光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)不妨實(shí)行長(zhǎng)隔絕傳輸。光夸大的觀念在最早的萊塞專利中就有所倡導(dǎo)，最后在1987 年，該項(xiàng)本領(lǐng)被南安普頓大學(xué)和貝爾試驗(yàn)室初次實(shí)行 [5,6]。

（二）光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)的接洽近況

自 20 世紀(jì) 90 歲月此后，跟著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)本領(lǐng)的趕快興盛，用戶對(duì)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)流量的需要日益延長(zhǎng)，并隨之帶來(lái)了對(duì)光導(dǎo)纖維通訊含量的急迫延長(zhǎng)需要。開(kāi)始，當(dāng) 2.5 Gbit/s 的光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)問(wèn)世后，人們一致覺(jué)得其不妨維持好幾代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的興盛，但光導(dǎo)纖維通訊含量的延長(zhǎng)需要很快沖破了這一近況。

怎樣提高光導(dǎo)纖維通訊的含量變成亟需處置的題目?！跋⒄撝浮毕戕r(nóng)給出了信道含量的極限，任何通訊體例傳輸消息的含量都不會(huì)勝過(guò)這個(gè)極限，它與體例的帶寬與信道中的信噪比關(guān)系。當(dāng)體例帶寬越大、信噪比越高，體例的含量極限就會(huì)越高。按照香農(nóng)的表面，單根光導(dǎo)纖維纖芯中的含量極限不妨表白為：式（1）中，2 為兩個(gè)正交偏振態(tài)復(fù)用；B 為帶寬，光導(dǎo)纖維的帶寬在于于光夸大器不妨供給的帶寬，而C+L 波段所有約 95 nm；S 為入纖功率，受限于光導(dǎo)纖維的非線性；N 為噪聲功率，確定于夸大器的噪聲系數(shù)、光導(dǎo)纖維耗費(fèi)、跨段長(zhǎng)度和跨段數(shù)。

典范的 C 波段摻鉺光導(dǎo)纖維夸大器（EDFA）的帶寬為35 nm，即約4375 GHz。面臨如許宏大的帶寬資源，怎樣充溢運(yùn)用它來(lái)實(shí)行大含量的光導(dǎo)纖維傳輸是要害。由此咱們想到了波分復(fù)用（WDM）。波分復(fù)用是使各別射程的載波同聲裝載旗號(hào)，共通在一根光導(dǎo)纖維中傳輸，因?yàn)楦鬏d波的射程各別，故可簡(jiǎn)單辨別解調(diào)出來(lái)。其余，光導(dǎo)纖維布拉格光柵（FBG）的創(chuàng)造也簡(jiǎn)單了波分復(fù)用，它不妨用來(lái)聚集波分復(fù)用（DWDM）的濾波器、減少 / 縮小多路復(fù)用器、EDFA 增值平衡器 [7,8]。圖 5 為 WDM 光導(dǎo)纖維通訊體例表示圖。

圖 5 WDM 光導(dǎo)纖維通訊體例表示圖

C/B 表白頻帶功效，單元為 bit/s/Hz，而S/N 表白旗號(hào)的郵電通信噪比。比方，當(dāng)郵電通信噪比為10 dB 時(shí)，體例所能到達(dá)的極限頻帶功效為 6.9 bit/s/Hz。因?yàn)轶w例的帶寬受限于 EDFA，光導(dǎo)纖維通訊暫時(shí)只能贏得有限的帶寬，故不妨經(jīng)過(guò)普及頻帶功效的辦法來(lái)減少信道含量。減少帶寬 B 內(nèi)的運(yùn)用率可從兩個(gè)方從來(lái)打開(kāi)。一是沿用 DWDM、高階調(diào)制方法、奈奎斯特（Nyquist）整形、超等信道（super channel）、超奈奎斯特傳輸（FTN）、前向糾錯(cuò)（FEC）、幾率整形等本領(lǐng)來(lái)迫近香農(nóng)極限，但頻帶功效的減少將對(duì)郵電通信噪比的訴求有所提高，進(jìn)而縮小了傳輸?shù)母艚^。二是充溢運(yùn)用相位、偏振態(tài)的消息裝載本領(lǐng)來(lái)舉行傳輸，這也即是第二代關(guān)系光通訊體例，接受機(jī)如圖 6 所示 [4]。偏振復(fù)用（PDM）已一致沿用，用兩個(gè)正交的偏振態(tài)來(lái)辨別裝載消息以使信道含量翻倍。第二代關(guān)系光通訊體例沿用光混頻器舉行內(nèi)差（Intra-dyne）檢驗(yàn)和測(cè)定，并沿用偏振分集接受，即在接受端將旗號(hào)光與本振光領(lǐng)會(huì)為偏振態(tài)互為正交的兩束光，在這兩個(gè)偏振方進(jìn)取辨別拍頻，如許不妨實(shí)行偏振不敏銳接受。其余，須要指出的是，此時(shí)接受端的頻次盯梢、載波相位回復(fù)、平衡、同步、偏振盯梢妥協(xié)復(fù)用均不妨經(jīng)過(guò)數(shù)字旗號(hào)處置（DSP）本領(lǐng)來(lái)實(shí)行，這極大簡(jiǎn)化了接受機(jī)的硬件安排，并提高了旗號(hào)回復(fù)本領(lǐng) [9,10]。

圖 6 第二代關(guān)系檢驗(yàn)和測(cè)定表示圖

暫時(shí)，上述本領(lǐng)產(chǎn)物在貿(mào)易范圍中的運(yùn)用近況為華夏郵電通信團(tuán)體有限公司和華為本領(lǐng)有限公司已實(shí)行了 50 G 波道間隙、單路 200 Gbit/s 的偏振復(fù)用16 QAM 旗號(hào)，經(jīng)過(guò)幾率星座圖整形和奈奎斯特整形實(shí)行了 1142 km 傳輸（試驗(yàn)室可實(shí)行 1920 km 傳輸），單纖總含量為 16 Tbit/s。而最新的接洽功效有：貝爾試驗(yàn)室等運(yùn)用半半導(dǎo)體光夸大器（SOA）和拉曼夸大實(shí)行了 107 Tbit/s、103 nm（1515~1618 nm）波段范疇的 300 km 傳輸 [11]；華為本領(lǐng)有限公司運(yùn)用 C+L 波段的 EDFA 實(shí)行了 124 Tb/s 旗號(hào)在600 km 的傳輸。

三、光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)興盛面對(duì)的挑撥與推敲

（一）超大含量光導(dǎo)纖維通訊體例

經(jīng)過(guò)百般本領(lǐng)的應(yīng)用，暫時(shí)知識(shí)界和技術(shù)界已基礎(chǔ)到達(dá)光導(dǎo)纖維通訊體例頻帶功效的極限，如要連接增大傳輸含量，只能經(jīng)過(guò)減少體例帶寬 B（線性減少含量）或減少信噪比（SNR） （減少功率，對(duì)數(shù)減少含量）來(lái)實(shí)行，簡(jiǎn)直商量如次。

1. 減少放射功率的處置計(jì)劃

因?yàn)榉蠝p少光導(dǎo)纖維截面包車型的士靈驗(yàn)表面積不妨貶低高功率傳輸帶來(lái)的非線性效力 [12]，所以沿用少模光導(dǎo)纖維包辦單模光導(dǎo)纖維舉行傳輸是一種減少功率的處置計(jì)劃。其余，暫時(shí)最通用的處置非線性效力的計(jì)劃是沿用數(shù)字背向傳輸（DBP）算法，但算法本能的提高會(huì)引導(dǎo)演算攙雜度的減少。原始的 DBP 算法僅能應(yīng)付一個(gè)通帶內(nèi)的非線性效力，帶間的穿插相位調(diào)制（XPM）等非線性效力沒(méi)轍獲得積累；而多通帶 DBP 算法不妨用來(lái)積累通帶間的非線性效力，如 XPM 和四波混頻（FWM），但攙雜度會(huì)明顯增高。近期，呆板進(jìn)修本領(lǐng)在非線性積累上面的接洽表露出了很好的運(yùn)用遠(yuǎn)景，極地面貶低了算法的攙雜度，所以此后可經(jīng)過(guò)呆板進(jìn)修來(lái)扶助 DBP 體例的安排。

2. 減少光夸大器的帶寬

減少帶寬不妨沖破 EDFA 的頻帶范疇的控制，除去 C 波段與 L 波段除外，可將 S 波段也歸入運(yùn)用范疇，沿用 SOA 或拉曼夸大器舉行夸大 [11]。而現(xiàn)有光導(dǎo)纖維在 S 波段除外的頻段耗費(fèi)都較大，如O 波段 1310 nm 鄰近光導(dǎo)纖維的耗費(fèi)就到達(dá)了 0.3 dB/km，需安排新式光導(dǎo)纖維來(lái)貶低傳輸耗費(fèi)。但對(duì)其他波段而言，有貿(mào)易運(yùn)用價(jià)格的光夸大本領(lǐng)也是一個(gè)挑撥。那些光夸大本領(lǐng)與 EDFA 比擬，生存增值較小、噪聲系數(shù)較大的題目，如摻鐠的 O 波段光導(dǎo)纖維夸大器（1280~1320 nm）的增值為 10~25 dB、噪聲系數(shù)為7 dB；摻銩的 S 波段光導(dǎo)纖維夸大器（1477~1507 nm）的增值為 22 dB、噪聲系數(shù)為 6 dB；而 SOA 具備一致的噪聲系數(shù)，且生存對(duì) WDM 體例的穿插增值調(diào)制題目。

3. 低傳輸耗費(fèi)光導(dǎo)纖維的接洽

接洽低傳輸耗費(fèi)光導(dǎo)纖維是該范圍最要害的題目之一?？招竟鈱?dǎo)纖維（HCF）具備更低傳輸耗費(fèi)的大概，將縮小光導(dǎo)纖維傳輸?shù)臅r(shí)延，可在極大水平上取消光導(dǎo)纖維的非線性題目。一項(xiàng)最新接洽截止表露，HCF 的一種嵌套反諧振無(wú)節(jié)點(diǎn)光導(dǎo)纖維（NANF）可實(shí)行在1510~1600 nm 波段 0.28 dB/km 的傳輸耗費(fèi) [13]，且表面猜測(cè)表白該構(gòu)造具備連接貶低耗費(fèi)至 0.1 dB/km 的大概 [14]，這將低于石英光導(dǎo)纖維的資料耗費(fèi)極限（瑞利散射極限 0.145 dB/km）。其余，NANF 還具備更寬大的低耗費(fèi)窗口的大概，暫時(shí)已知通訊的帶寬已到達(dá) 700 nm [15]。

4. 空分復(fù)用關(guān)系本領(lǐng)的接洽

空分復(fù)用本領(lǐng)是實(shí)行單纖含量增大的靈驗(yàn)計(jì)劃 [16]，簡(jiǎn)直有：沿用多芯光導(dǎo)纖維舉行傳輸，成倍減少單纖的含量，在這上面最中心的題目是有無(wú)更高功效的光夸大器，要不只能等價(jià)為多根單芯光導(dǎo)纖維；沿用囊括線偏振形式（LP mode）、鑒于相位奇點(diǎn)的軌跡角動(dòng)量（OAM）光束和鑒于偏振奇點(diǎn)的柱矢量光束（CVB）等的模分復(fù)用本領(lǐng)，這類本領(lǐng)可為光束復(fù)用供給新的自在度，普及光通訊體例的含量，在光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)中具備宏大的運(yùn)用遠(yuǎn)景，但關(guān)系光夸大器的接洽同樣是挑撥。其余，怎樣平穩(wěn)差分模群時(shí)延（DMGD）以及多輸出多輸入（MIMO）數(shù)字平衡本領(lǐng)等帶來(lái)的體例攙雜度也犯得著關(guān)心。將來(lái)，蓄意空分復(fù)用關(guān)系的本領(lǐng)研制不妨產(chǎn)生與 WDM 體例一致的演進(jìn)道路以激動(dòng)光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)的興盛。

（二）各類其余場(chǎng)景下的光導(dǎo)纖維通訊體例

超大含量光導(dǎo)纖維通訊體例是重要運(yùn)用于主干搜集場(chǎng)景下的光導(dǎo)纖維通訊體例，并不商量本錢(qián)題目。而暫時(shí)光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)已運(yùn)用于多種各別場(chǎng)景，大多生存對(duì)本錢(qián)敏銳的實(shí)際窘境。為此，正文將陳列出暫時(shí)幾何個(gè)本錢(qián)敏銳的場(chǎng)景與體例，并扼要領(lǐng)會(huì)它們的興盛遠(yuǎn)景。

1. 各別調(diào)制檢驗(yàn)和測(cè)定拉攏場(chǎng)景下的光導(dǎo)纖維通訊體例

光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)因調(diào)制和檢驗(yàn)和測(cè)定辦法的各別，其運(yùn)用本錢(qián)也會(huì)有很大分別。暫時(shí)，在少許本錢(qián)特殊敏銳的場(chǎng)景中仍運(yùn)用最早的光通訊辦法，即強(qiáng)度調(diào)制 – 徑直檢驗(yàn)和測(cè)定（IMDD）；但在對(duì)通訊本能訴求嚴(yán)苛的情況中，沿用的是最攙雜的保守關(guān)系通訊辦法。將來(lái)在這兩種通訊辦法之間不妨有很多過(guò)度計(jì)劃，亟需在本能與本錢(qián)長(zhǎng)進(jìn)行平穩(wěn)，找到符合簡(jiǎn)直場(chǎng)景運(yùn)用的計(jì)劃，簡(jiǎn)直有：沿用正交（IQ）調(diào)制、徑直檢驗(yàn)和測(cè)定的體例，如罕見(jiàn)的單邊帶（SSB）調(diào)制、徑直檢驗(yàn)和測(cè)定的體例 [17]；沿用強(qiáng)度調(diào)制、關(guān)系檢驗(yàn)和測(cè)定的通訊辦法，運(yùn)用徑直調(diào)制萊塞（DML）的啁啾對(duì)旗號(hào)相位爆發(fā)確定的調(diào)制，最后再由關(guān)系接受機(jī)檢驗(yàn)和測(cè)定出對(duì)應(yīng)的消息 [18]。

幾類特出的光導(dǎo)纖維通訊體例，如鑒于斯托克斯矢量徑直檢驗(yàn)和測(cè)定（SVDD）接受機(jī)的體例 [19]，鑒于克萊默 – 克朗尼格（KK）聯(lián)系接受機(jī)的體例 [20]，以及邇來(lái)新提出的載波扶助差分檢驗(yàn)和測(cè)定（CADD）接受機(jī)的體例 [21]。SVDD 體例是經(jīng)過(guò)斯托克斯矢量的辦法接受旗號(hào)，接受機(jī)比保守關(guān)系體例大略，但最后接受旗號(hào)只能接受到一個(gè)偏振態(tài)的消息，沒(méi)轍實(shí)行實(shí)足的偏振復(fù)用，亟需研制出鑒于 SVDD 接受機(jī)的硅光集成芯片，以舉行實(shí)行運(yùn)用。而 KK 體例是按照特出旗號(hào)（普遍是單邊帶旗號(hào)）所具備的 KK 聯(lián)系，經(jīng)過(guò)接受的旗號(hào)幅度陰謀出相位，在徑直檢驗(yàn)和測(cè)定的體例中實(shí)行關(guān)系檢驗(yàn)和測(cè)定的功效，但該體例的頻帶功效僅有保守關(guān)系檢驗(yàn)和測(cè)定體例的一半。而 CADD 體例沿用特出的接受機(jī)實(shí)行了與關(guān)系檢驗(yàn)和測(cè)定比擬逼近100% 的頻帶運(yùn)用率，但此體例暫時(shí)惟有單偏振態(tài)的截止，姑且沒(méi)轍獲得偏振復(fù)用的截止。蓄意將來(lái)不妨接洽出一致于保守關(guān)系辦法的偏振復(fù)用、100%頻帶運(yùn)用率的簡(jiǎn)化關(guān)系通訊辦法。犯得著提防的是，之上那些體例雖各有利害，但跟著器件與集成本領(lǐng)連接地興盛，在各別的運(yùn)用場(chǎng)景下，怎樣貫串本錢(qián)作出公道公道的比較是一個(gè)要害題目。

2. 各別傳輸隔絕場(chǎng)景下的光導(dǎo)纖維通訊體例

即使以傳輸隔絕與運(yùn)用場(chǎng)景來(lái)分別，不妨將光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)分別為各別的品種，個(gè)中典范的短隔絕光傳輸體例囊括數(shù)據(jù)重心光互連與接入彀體例的光傳輸鏈路。暫時(shí)普遍短隔絕光傳輸沿用 IMDD 的通訊辦法，跟著傳輸隔絕的減少，通訊辦法漸漸向關(guān)系通訊逼近。數(shù)據(jù)重心內(nèi)的光互連重要沿用鑒于筆直腔面放射萊塞（VCSEL）和多模光導(dǎo)纖維鏈路為主的 IMDD 體例 [22]，數(shù)據(jù)重心間的光互連局部沿用IMDD 的通訊辦法，局部將希望沿用徑直檢驗(yàn)和測(cè)定與關(guān)系檢驗(yàn)和測(cè)定過(guò)度計(jì)劃或簡(jiǎn)化關(guān)系檢驗(yàn)和測(cè)定計(jì)劃 [23]。而中長(zhǎng)距傳輸體例囊括運(yùn)用于城域網(wǎng)的鏈路，暫時(shí)都在漸漸向關(guān)系體例演進(jìn)。長(zhǎng)隔絕傳輸體例囊括：中心網(wǎng)傳輸鏈路和跨洋傳輸，那些屬于對(duì)傳輸本能訴求較高且本錢(qián)不敏銳的體例。

四、光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)興盛預(yù)測(cè)

光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)從首先的低速傳輸興盛到此刻的高速傳輸，已變成維持消息社會(huì)的主干本領(lǐng)之一，并產(chǎn)生了一個(gè)宏大的學(xué)科與社會(huì)范圍。此后跟著社會(huì)對(duì)消息傳播需要的連接減少，光導(dǎo)纖維通訊體例及搜集本領(lǐng)將向超大含量、智能化、集成化的目標(biāo)演進(jìn)，在提高傳輸本能的同聲連接貶低本錢(qián)，為效勞民生、助力國(guó)度建立消息社會(huì)表現(xiàn)要害效率。

（一）智能化光搜集

與無(wú)線通訊體例比擬，智能化光搜集的光通訊體例及搜集在搜集擺設(shè)、搜集保護(hù)及妨礙確診上面仍居于低級(jí)階段，智能化水平不及。因?yàn)閱胃鈱?dǎo)纖維含量宏大（大概大于 100 Tbit/s），任一光導(dǎo)纖維妨礙的爆發(fā)將給財(cái)經(jīng)、社會(huì)帶來(lái)很大感化，所以搜集參數(shù)的監(jiān)測(cè)對(duì)將來(lái)智能搜集的興盛至關(guān)要害。此后這上面需關(guān)心的接洽目標(biāo)有：鑒于簡(jiǎn)化關(guān)系本領(lǐng)與呆板進(jìn)修的體例參數(shù)監(jiān)測(cè)體例、鑒于關(guān)系旗號(hào)領(lǐng)會(huì)和相位敏銳光時(shí)域曲射（OTDR）的物理量監(jiān)測(cè)本領(lǐng)。

（二）集成本領(lǐng)與體例

器件集成的中心手段是貶低本錢(qián)。在光導(dǎo)纖維通訊本領(lǐng)中，經(jīng)過(guò)連接的旗號(hào)復(fù)活不妨實(shí)行旗號(hào)的短隔絕高速傳輸。然而因?yàn)橄辔缓推駪B(tài)回復(fù)的題目，暫時(shí)關(guān)系體例的集成還較艱巨。其余，即使大范圍集成的光 – 電 – 光（OEO）體例不妨實(shí)行，也會(huì)明顯提高體例含量。然而限于本領(lǐng)功效低、攙雜度高、難以集成等成分，光通訊范圍不太大概普遍實(shí)行如全光 2R（再夸大、再整形）、3R（再夸大、再準(zhǔn)時(shí)、再整形）等全光旗號(hào)處置本領(lǐng)。所以，在集成本領(lǐng)與體例上面，此后接洽的目標(biāo)有：對(duì)空分復(fù)用體例的現(xiàn)有接洽雖已較充分，但知識(shí)界、技術(shù)界對(duì)空分復(fù)用體例要害器件尚未實(shí)行本領(lǐng)沖破，需進(jìn)一步鞏固接洽，如集成萊塞與調(diào)制器、二維的集成接受機(jī)、高能效的集成光夸大器等；新式光導(dǎo)纖維大概會(huì)明顯拓展體例帶寬，但仍需深刻接洽以保證其歸納本能與創(chuàng)造工藝能到達(dá)現(xiàn)有單模光導(dǎo)纖維的程度；接洽通訊鏈路中可與新式光導(dǎo)纖維搭配運(yùn)用的各類器件。

（三）光通訊器件

在光通訊器件中，硅光器件的研制已初見(jiàn)功效。但暫時(shí)海內(nèi)關(guān)系接洽多以無(wú)源器件為主，對(duì)有源器件的接洽較為微弱。在光通訊器件上面，此后的接洽目標(biāo)有：有源器件與硅光器件的集成接洽；非硅光器件集成本領(lǐng)的接洽，如 III-V 族資料襯底集成本領(lǐng)的接洽；新式器件研制的進(jìn)一步跟進(jìn)，如兼具高速與低功耗便宜的集成鈮酸鋰光帶導(dǎo) [24]。

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