光通信研究论文第1篇

关键词：光纤通信核心网接入网光孤子通信全光网络

光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。近年来，光纤通信技术得到了长足的发展，新技术不断涌现，这大幅提高了通信能力，并使光纤通信的应用范围不断扩大。

一、我国光纤光缆发展的现状

1.1普通光纤

普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展，光中继距离和单一波长信道容量增大，G.652.A光纤的性能还有可能进一步优化，表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合ITUTG.654规定的截止波长位移单模光纤和符合G.653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。

1.2核心网光缆

我国已在干线(包括国家干线、省内干线和区内干线)上全面采用光缆，其中多模光纤已被淘汰，全部采用单模光纤，包括G.652光纤和G.655光纤。G.653光纤虽然在我国曾经采用过，但今后不会再发展。G.654光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量，它在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤，不采用光纤带。干线光缆主要用于室外，在这些光缆中，曾经使用过的紧套层绞式和骨架式结构，目前已停止使用。

1.3接入网光缆

接入网中的光缆距离短，分支多，分插频繁，为了增加网的容量，通常是增加光纤芯数。特别是在市内管道中，由于管道内径有限，在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径和重量，是很重要的。接入网使用G.652普通单模光纤和G.652.C低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用，目前在我国已有少量的使用。

1.4室内光缆

室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输。并目还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆，笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内，布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内，主要由用户使用，因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。

1.5电力线路中的通信光缆

光纤是介电质，光缆也可作成全介质，完全无金属。这样的全介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设的全介质光缆有两种结构：即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的缠绕式结构。ADSS光缆因其可以单独布放，适应范围广，在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用。国内已能生产多种ADSS光缆满足市场需要。但在产品结构和性能方面，例如大志数光缆结构、光缆蠕变和耐电弧性能等方面，还有待进一步完善。ADSS光缆在国内的近期需求量较大，是目前的一种热门产品。

二、光纤通信技术的发展趋势

对光纤通信而言，超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标，而全光网络也是人们不懈追求的梦想。

(1)超大容量、超长距离传输技术波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量，在未来跨海光传输系统中有广阔的应用前景。近年来波分复用系统发展迅猛，目前1.6Tbit/的WDM系统已经大量商用，同时全光传输距离也在大幅扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用(OTDM)技术，与WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同，OTDM技术是通过提高单信道速率来提高传输容量，其实现的单信道最高速率达640Gbit/s。

仅靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量毕竟有限，可以把多个OTDM信号进行波分复用，从而大幅提高传输容量。偏振复用(PDM)技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由于归零(RZ)编码信号在超高速通信系统中占空较小，降低了对色散管理分布的要求，且RZ编码方式对光纤的非线性和偏振模色散(PMD)的适应能力较强，因此现在的超大容量WDM/OTDM通信系统基本上都采用RZ编码传输方式。WDM/OTDM混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在OTDM和WDM通信系统的关键技术中。

(2)光孤子通信光孤子是一种特殊的ps数量级的超短光脉冲，由于它在光纤的反常色散区，群速度色散和非线性效应相互平衡，因而经过光纤长距离传输后，波形和速度都保持不变。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信，在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。

光孤子技术未来的前景是：在传输速度方面采用超长距离的高速通信，时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上;在增大传输距离方面采用重定时、整形、再生技术和减少ASE，光学滤波使传输距离提高到100000km以上;在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。当然实际的光孤子通信仍然存在许多技术难题，但目前已取得的突破性进展使人们相信，光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系统中，有着光明的发展前景。

(3)全光网络

未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段，也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍采用电器件，限制了目前通信网干线总容量的进一步提高，因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。

全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。

目前，全光网络的发展仍处于初期阶段，但它已显示出了良好的发展前景。从发展趋势上看，形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电光瓶颈已成为未来光通信发展的必然趋势，更是未来信息网络的核心，也是通信技术发展的最高级别，更是理想级别。

三、结语

光通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到重要作用。虽然经历了全球光通信的“冬天”但今后光通信市场仍然将呈现上升趋势。从现代通信的发展趋势来看，光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来如愿到来。

参考文献

光通信研究论文第2篇

关键词：光波分复用（WDM）；光载波；光纤

一、光波分复用（WDM）技术

光波分复用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）技术是在一根光纤中同时同时多个波长的光载波信号，而每个光载波可以通过FDM或TDM方式，各自承载多路模拟或多路数字信号。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开（解复用），并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。

WDM技术对网络的扩容升级，发展宽带业务，挖掘光纤带宽能力，实现超高速通信等均具有十分重要的意义，尤其是加上掺铒光纤放大器（EDFA）的WDM对现代信息网络更具有强大的吸引力。

二、WDM系统的基本构成

WDM系统的基本构成主要分双纤单向传输和单纤双向传输两种方式。单向WDM是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送，在发送端将载有各种信息的具有不同波长的已调光信号通过光延长用器组合在一起，并在一根光纤中单向传输，由于各信号是通过不同波长的光携带的，所以彼此间不会混淆，在接收端通过光的复用器将不同波长的光信号分开，完成多路光信号的传输，而反方向则通过另一根光纤传送。双向WDM是指光通路在一要光纤上同时向两个不同的方向传输，所用的波长相互分开，以实现彼此双方全双工的通信联络。目前单向的WDM系统在开发和应用方面都比较广泛，而双向WDM由于在设计和应用时受各通道干扰、光反射影响、双向通路间的隔离和串话等因素的影响，目前实际应用较少。

三、双纤单向WDM系统的组成

以双纤单向WDM系统为例，一般而言，WDM系统主要由以下5部分组成：光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。

1.光发射机

光发射机是WDM系统的核心，除了对WDM系统中发射激光器的中心波长有特殊的要求外，还应根据WDM系统的不同应用（主要是传输光纤的类型和传输距离）来选择具有一定色度色散容量的发射机。在发送端首先将来自终端设备输出的光信号利用光转发器把非特定波长的光信号转换成具有稳定的特定波长的信号，再利用合波器合成多通路光信号，通过光功率放大器（BA）放大输出。

2.光中继放大器

经过长距离（80~120km）光纤传输后，需要对光信号进行光中继放大，目前使用的光放大器多数为掺铒光纤光放大器（EDFA）。在WDM系统中必须采用增益平坦技术，使EDFA对不同波长的光信号具有相同的放大增益，并保证光信道的增益竞争不影响传输性能。

3.光接收机

在接收端，光前置放大器（PA）放大经传输而衰减的主信道信号，采用分波器从主信道光信号中分出特定波长的光信道，接收机不但要满足对光信号灵敏度、过载功率等参数的要求，还要能承受一定光噪声的信号，要有足够的电带宽性能。

4.光监控信道

光监控信道的主要功能是监控系统内各信道的传输情况。在发送端插入本节点产生的波长为λs（1550nm）的光监控信号，与主信道的光信号合波输出。在接收端，将接收到的光信号分波，分别输出λs（1550nm）波长的光监控信号和业务信道光信号。帧同步字节、公务字节和网管使用的开销字节都是通过光监控信道来传递的。

5.网络管理系统

网络管理系统通过光监控信道传送开销字节到其他节点或接收来自其他节点的开销字节对WDM系统进行管理，实现配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能。

四、光波分复用器和解复用器

在整个WDM系统中，光波分复用器和解复用器是WDM技术中的关键部件，其性能的优劣对系统的传输质量具有决定性作用。将不同光源波长的信号结合在一起经一根传输光纤输出的器件称为复用器；反之，将同一传输光纤送来的多波长信号分解为个别波长分别输出的器件称为解复用器。从原理上说，该器件是互易（双向可逆）的，即只要将解复用器的输出端和输入端反过来使用，就是复用器。光波分复用器性能指标主要有接入损耗和串扰，要求损耗及频偏要小，接入损耗要小于1.0~2.5db，信道间的串扰小，隔离度大，不同波长信号间影响小。在目前实际应用的WDM系统中，主要有光栅型光波分复用器和介质膜滤波器型光波分复用器。

1.光栅型光波分复用器

闪耀光栅是在一块能够透射或反射的平面上刻划平等且等距的槽痕，其刻槽具有小阶梯似的形状。当含有多波长的光信号通过光栅产生衍射时，不同波长成分的光信号将以不同的角度射出。当光纤中的光信号经透镜以平行光束射向闪耀光栅时，由于光栅的衍射作用，不同波长的光信号以方向略有差异的各种平行光返回透镜传输，再经透镜聚焦后，以一定规律分别注入输出光纤，从而将不同波长的光信号分别以不同的光纤传输，达到解复用的目的。根据互易原理，将光波分复用输入和输出互换即可达到复用的目的。

2.介质膜滤波器型光波分复用器

目前WDM系统工作在1550nm波长区段内，用8，16或更多个波长，在一对光纤上（也可用单光纤）构成光通信系统。其波长与光纤损耗的关系见图4。每个波长之间为1.6nm、0.8nm或更窄的间隔，对应200GHz、100GHz或更窄的带宽。

五、WDM技术的主要特点

1.充分利用光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍到几十倍，从而增加光纤的传输容量，降低成本，具有很大的应用价值和经济价值。

2.由于WDM技术中使用的各波长相互独立，因而可以传输特性完全不同的信号，完成各种信号的综合和分离，实现多媒体信号混合传输。

3.由于许多通信都采用全双式方式，因此采用WDM技术可节省大量线路投资。

4.根据需要，WDM技术可以有很多应用形式，如长途干线网、广播式分配网络，多路多地局域网等，因此对网络应用十分重要。

光通信研究论文第3篇

[摘要]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。介绍我国光纤通信技术的现状，总结光纤通信技术的几种关键技术，并对光纤通信技术的发展趋势进行论述。

一、光纤通信的概况

1966年，美籍华人高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)，预见了低损耗的光纤能够用于通信，敲开了光纤通信的大门，引起了人们的重视。1970年，美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB／km的光纤，光纤通信时代由此开始。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。由于光纤通信具有损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点，备受业内人士青睐，发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从1980年到2000年增加了近一万倍，传输速度在过去的10年中大约提高了100倍。

光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。目前，光纤通信技术已有了长足的发展，新技术也不断涌现，进而大幅度提高了通信能力，并不断扩大了光纤通信的应用范围。

二、光纤通信技术发展的现状

(一)波分复用技术。波分复用技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源。根据每一信道光波的频率(或波长)不同，将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器(合波器)，将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立(不考虑光纤非线性时)，从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。

(二)光纤接入技术。光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化，满足大众的需求，不仅要有宽带的主干传输网络，用户接入部分更是关键，光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中，由于光纤到达位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的应用，统称FTTx。FTTH(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纤的宽带特性，为用户提供所需要的不受限制的带宽，充分满足宽带接入的需求。目前，国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽，对大中型企业用户来说，是比较理想的接入方式。

三、光纤通信技术的发展趋势

近几年来，随着技术的进步，电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放，光纤通信的发展又一次呈现了蓬勃发展的新局面，以下在对光纤通信领域的主要发展热点作一简述与展望。

(一)向超高速系统的发展。从过去20多年的电信发展史看，网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(TDM)方式进行，每当传输速率提高4倍，传输每比特的成本大约下降30％～40％：因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长，这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续增加的根本原因。目前商用系统已从45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年时间里增加了2000倍，比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。高速系统的出现不仅增加了业务传输容量，而且也为各种各样的新业务，特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能。

(二)向超大容量WDM系统的演进。采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1％，99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一极光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用(WDM)的基本思路。采用波分复用系统的主要好处是：1．可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使容量可以迅速扩大几倍至上百倍；2．在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器，从而大大降低了传输成本：3．与信号速率及电调制方式无关，是引入宽带新业务的方便手段；4．利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生存性的光联网。

(三)实现光联网。上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光的分插复用器(OADM)和光的交叉连接设备(OXC)均已在实验室研制成功，前者已投入商用。实现光联网的基本目的是：1．实现超大容量光网络；2．实现网络扩展性，允许网络的节点数和业务量的不断增长；3．实现网络可重构性，达到灵活重组网络的目的；4．实现网络的透明性，允许互连任何系统和不同制式的信号；5．实现快速网络恢复，恢复时间可达100ms。鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势，发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮。

光通信研究论文第4篇

对大学新生开展新生研讨课，可以使大学新生尽快了解相关大学专业和课程设置，迅速完成从高中生向大学生的转变，掌握新的学习方法，为后续学习打下基础，因此国内外许多高校都在近年来开设了新生研讨课。然而，目前不少新生研讨课流于形式，教学研讨仅局限于课堂内，主要的教学形式还是老师讲学生听，虽然课内有一些讨论，但是学生没有真正地参与进来，教学效果不尽如人意。

为了改进新生研讨课，我们在新生研讨课“光电信息技术漫谈与应用”中，尝试进行新生研讨课教学改革，突破研讨课在时间和空间上的限制，把课堂内的研讨拓展至课外研究，把研讨问题引入更深更广层次；在具体的研讨教学过程中，加强理论与实验相结合、教师启发引导与学生自主探究相结合、课堂研讨与课外实验相结合。

二、课程改革和实践具体安排

“光电信息技术漫谈与应用”作为一门新生研讨课，它的作用是：通过教师与学生的交流、实验演示和操作、课题讨论辩论、课内外实验与研究等措施，帮助同学建立正确、全面的关于光电信息技术的认识，构建正确的知识观，激发学习研究光电信息技术的兴趣和动力，获得分析研究问题的能力和素养，为后续学习和进一步深造打下基础。因此，精心安排课程内容，构建新的研讨教学模式。

课程内容包含四个模块：光学；电子和单片机技术；光电检测技术；光通信技术。模块具体内容有：（1）光学：几何光学、波动光学、信息光学，重点理解成像系统的像差、光的干涉和衍射、光全息、光信息处理等内容。（2）电子和单片机技术：电路分析、线性电路、数字电路、单片机技术，重点理解电路分析原理、信号放大电路、模数转换、单片机工作原理。（3）光电检测技术：光电系统的构成、工作原理、应用范围、激光测距、光纤光栅传感、激光扫描，重点理解光电信号的调制、解调、检测原理，熟悉典型的光电系统。（4）光通信技术：调制解调、光发射、光接收，重点了解光通信原理、器件、光网络等。

构建新的研讨教学模式，通过漫谈、应用、研究、讨论四个教学环节来实现教学目的。第一“漫谈”，老师通过介绍典型光电仪器引出研讨内容，再辅以必要的讲解（研讨内容的知识背景、理论、技术以及进行实验演示等），让学生建立初步的认识，为后续研讨提供一定的知识基础。漫谈主要在课堂集中授课，采用多媒体、启发式教学，讲解基本概念、理论基础，并通过必要实验演示、现场交流讨论，帮助学生获得必要基础的知识和技术，建立正确认识、获得理论分析解决问题的能力。第二“应用”，要求学生在课外查找资料，利用现有的实验条件，进行相关的实验，从而获取必要的基础知识和实验结果，进而培养并提高学生实验动手能力，促进学生理解基本知识和技术。第三“研究”，通过课外辅导和课内研究而展开；学生五人组成研究小组，教师辅导学生查找资料，确定选题，拟定实验方案，设计实验，开展研究，最后撰写讨论提纲和报告。第四“讨论”，学生通过课内外的研究，获得研究结果，最后将研究报告制作成演讲PPT文档，在课堂进行汇报答辩；答辩过程中学生教师提问、讨论、辩论，最终教师总结、评定研讨成绩。

在实际的教学过程中，首先以点带面实现基本知识框架的构建。教师以典型的有吸引力的光电仪器为知识切入点，通过课堂讲解、分析、讨论，引发学生学习兴趣，激发学习动力。另外，要求学生查找相关资料和做实验，通过对资料和实验进行分析研究，建立对光电信息技术的认识，重点理解光学、电子和单片机技术，了解光电检测技术以及光通信技术。

通过课内的研究讨论、课外的实践活动，培养并提高学生自主学习能力、分析解决问题能力、实践动手能力、协作和交流能力，以及掌握一定的光学元件调试、光路调试、电子线路设计制作能力。通过组队和选题，在光学测试、光电电路设计、激光测量技术、光通信技术等方面开展研究，提高研究问题能力，提高科研素养。

教学方式采用“讲解――实验――研究――讨论”形式。教学方式上既有教师讲解又有师生互动讨论，内容上既有光电信息技术理论又有光电实验，空间上既在教室又在实验室，时间上既有课内又有课外，组织形式上既有个人又有团队。

从选课系统一开放就爆满到最后课程满意度达91%表明：这门新生研讨课课程深受新生欢迎，尤其是光电信息科学与工程、应用物理学、计算机科学与技术等专业信息同学，还有很多同学因没有选上该课而懊恼。选修该课的同学，积极认真，到课率95%。尤其是在第二阶段，即实验研讨课中，学生在老师的引导下，认真做实验，与老师和同学开展研讨，确定研讨内容、方案，最后实现了研讨目标，提高了学习和实验、研究、讨论的能力，为下一阶段学习打下了良好的基础。

三、总结

通过这一课程，新生不仅掌握了一定的光电信息技术知识和实验技能，还增长一些做研究的能力。同学通过查找资料、确定研讨题目、开展研究，完成了研讨整个教学环节的要求，为他们下一阶段的学习打下一个良好的基础。

通过该课程，我们还认识到，新生研讨课――这一新的教学模式，将教学主体由教师讲课改成学生研究，极大地激发了学生的学习主动性和学习兴趣，使教学达到事半功倍的效果，值得肯定和推广。

【参考文献】

[1]林冬华.美国新生研讨课全国调查20年：背景、发展与启示[J].中国高教研究，2011（11）.

光通信研究论文第5篇

北京邮电大学信息光子学与光通信研究院徐坤教授在平凡的教育岗位上默默耕耘，爱岗敬业，为人师表，教书育人，深受学生爱戴。

在教学方面，徐坤承担了多门本科生和研究生课程的教学工作，并荣获了2007年北京高校第五届青年教师教学基本功比赛二等奖；在教学改革方面，相关成果参与获得北京市教学成果一等奖。他积极采用现代化的多媒体教学手段，将专业知识传授与德育、人生观教育紧密结合，教学生动活泼；他积极探索双语教学并在教学活动中渗透人文、社科知识介绍，教学工作广受好评。

在科研方面，徐坤承担或参与了国家“863计划”、自然科学基金、国际合作、总装预研等10项部级研究课题，其中主持6项部级课题，包括1项国家“863计划”重大（主题）项目课题。在微波光子技术及其光纤无线融合接入应用方向取得国内领先、国际先进的研究成果。依托上述课题和成果，他在本领域高水平的国际学术期刊和国际会议上115篇，其中SCI检索论文54篇，本领域国际最高水平国际会议论文28篇，国际会议特邀报告7篇；出版国内第一部有关光载无线技术的专著，相关成果入选“2008年中国光学重要成果”；与相关企业合作，研制出国内首套光载无线交换机及其应用系统，目前，该产品已通过包括电信入网许可在内的相关认证，在电信、电网、地铁、大学和国防部门等多家单位得到推广应用。

徐坤近几年还先后指导了3名校优秀本科毕业论文获得者、5名校优秀硕士论文获得者和1名教育部全国百篇优秀博士论文提名获得者。5名校优秀硕士论文获得者中有4名在国外知名大学攻读博士学位，其中，2007年校优秀硕士论文获得者武晓霞还荣获2009 IEEE光子学年度最佳学生奖，2009年度中国政府海外杰出留学生奖。

在社会工作方面，徐坤担任信息光子学与光通信研究院系统与网络中心支部书记，积极组织支部成员全力参与信息光子学与光通信国家重点实验室的申请工作，为信息光子学与光通信国家重点实验室的成功申请作出了突出贡献。作为2009年亚太微波光子学年会（APMP2009）的组织委员会主席，他成功组织了2009年亚太微波光子学年会，极大地提升了北京邮电大学在该研究领域的影响力。此外，他还担任了IEEE光纤无线融合技术分委员会（FiWi-TC）委员、亚太微波光子学会技术委员会委员以及4次国际会议的分会主席。

光通信研究论文第6篇

[关键词]量子计算 量子通信 通信效率 安全通信

中图分类号：TN918 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0128-01

引言

随着科学技术的飞速发展，量子信息学逐渐得到人们的关注与重视，在近代物理学、计算机科学等领域都有所涉及。通过量子力学的基础，不断的发展与延伸。量子信息学，是量子力学与信息科学相结合的产物，是以量子力学的态叠加原理为基础，研究信息处理的一门新兴前沿科学。包括量子密码术、量子通信、量子计算机等几个方面。我们在这里，着重的了解一些量子通信。

一、 量子通信协议概念

1，量子通信协议定义

量子通信系统的基本部件包括量子态发生器、量子通道和量子测量装置。按其所传输的信息是经典还是量子而分为两类。前者主要用于量子密钥的传输，后者则可用于量子隐形传态和量子纠缠的分发。其中隐形传送是指脱离实物的一种“完全”的信息传送。可以想象：先提取原物的所有信息，然后将这些信息传送到接收地点，接收者依据这些信息，选取与构成原物完全相同的基本单元，制造出原物完美的复制品。实际上是一种对于通信地保密性的传输。是一种在理论上可以保证通信绝对安全的一种通信方式。由于量子力学中的不确定性原理，是不允许精确地提取原物的全部信息，因此长期以来，隐形传送不过是一种幻想而已。

2，量子通信与光通信的区别

量子通信与光通信的区别，在于在通信中用的光的强度是不同的。光通信一般采用是强光，包括无线电、微波、光缆、电缆等具体形式。通过偏振或相位等的调制方式来实现。量子通信讨论的是光子级别的很弱的光，通过对光子态的调制，但是主要利用了光子的特性，量子态不可克隆原理和海森堡不确定性关系。这也是区别于光通信的重点。

二、量子通信基本方式

量子通信在量子力学原理的基础上，通过量子态编码和携带信息进行加工处理，将信息进行传递。只要包括：量子隐形传态、量子密钥分发等，下面主要介绍这两个组成部分：

1，量子隐形传态

量子隐形传态，又称量子遥传、量子隐形传输。经由经典通道和EPR 通道传送未知量子态。利用分散量子缠结与一些物理讯息的转换来传送量子态至任意距离的位置的技术。它传输是量子态携带的量子信息。想要实现量子隐形传态，要求接收方和发送方拥有一对共享的EPR对，即BELL态（贝尔态）。发送方对他的一半EPR对与发送的信息所在的粒子进行结合，而接收方所有的另一半EPR对将在瞬间坍缩为另一状态。根据这条信息，接收方对自己所拥有的另一半EPR对做相应幺正变换即可恢复原本信息。到乙地，根据这些信息，在乙地构造出原量子态的全貌。量子隐形传态大致可以这样描述：准备一对纠缠光子对，一个光子发送给有原始量子态（即第三个光子）的甲方，另一个光子发送给要复制第三光子的量子态的乙方。甲方让收到的一个光子与第三光子相互干涉（“再纠缠”），再随机选取偏振片的方向测量干涉的结果，将测量方向与结果通过普通信道告诉乙方；乙方据此选择相应的测量方向测量他收到的光子，就能使该光子处于第三光子的量子态。

量子隐形传态作为量子通信中最简单的一种，是实现全球量子通信网络的可行性的前提研究。它的存在与应用，可以完全的保证用户的信息安全，通信保密，同时如果出现有人窃听的现象，将会及时的进行信息的改变，保证内容的“独一无二”。

2，量子密钥分发

量子密钥分发以量子物理与信息学为基础，是量子密码研究方向中不可缺少的重要部分。被认为是安全性最高的加密方式，实现绝对安全的密码体制。当然这只是理论上的内容，在现实生活中还是有一定的差距。只是理论上具有无条件的安全性。1969年提出用量子力学的理论知识进行加密信息处理。到了1984年，第一次提出量子密钥分发协议，即BB84协议。随后又提出B92协议。2007年，中国科学技术大学院士潘建伟小组在国际上首次实现百公里量级的诱骗态量子密钥分发，解决了非理想单光子源带来的安全漏洞。后又与美国斯坦福大学联合开发了国际上迄今为止最先进的室温通信波段单光子探测器――基于周期极化铌酸锂波导的上转换探测器。解决了现实环境中单光子探测系统易被黑客攻击的安全隐患。保证了非理想光源系统的安全性。生成量子密钥大致为：准备一批纠缠光子对，一个光子发送给发信方，另一个光子发送给收信方。测量光子极化方向的偏振片的方位约定好两种。两人每次测量一个光子时选择的方向都是随机的，但要记录下每次选择的方向，当然也要记录下每次测量的结果，有光子通过偏振片就记1，无光子通过则记0。通过普通信道两人交换测量方向的记录，那些测量方向不一致的测量结果的记录都舍去不要，剩下的那些测量方向相同所对应的测量结果，两人应一致，这一致的记录就可作为两人共同的密钥。

总结

经典通信较光量子通信相比，量子通信具有传统通信方式所不具备的绝对安全特性。具有保密性强、大容量、远距离传输等特点。量子通信不仅在军事、国防等领域具有重要的作用，而且会极大地促进国民经济的发展。逐渐走进人们的日常生活。为了让量子通信从理论走到现实，从上世纪90年代开始，国内外科学家做了大量的研究工作。自1993年美国IBM的研究人员提出量子通信理论以来，美国国家科学基金会和国防高级研究计划局都对此项目进行了深入的研究，欧盟在1999年集中国际力量致力于量子通信的研究，研究项目多达12个，日本邮政省把量子通信作为21世纪的战略项目。我国从上世纪80年代开始从事量子光学领域的研究，近几年来，中国科学技术大学的量子研究小组在量子通信方面取得了突出的成绩。

参考文献

[1]莫玲 - 基于专利分析的欧盟量子通信技术发展现状研究《淮北师范大学学报：自然科学版》 - 2015.

[2]徐兵杰，刘文林，毛钧庆，量子通信技术发展现状及面临的问题研究《通信技术》 - 2014.

[3]胡广军，王建 -量子通信技术发展现状及发展趋势研究 《中国新通信》 - 2014.

[4]肖玲玲，金成城 - 基于专利分析的量子通信技术发展研究《全球科技经济t望》 - 2015.

[5]宋斌 - 空间量子通信技术发展现状《移动信息》 - 2015.

光通信研究论文第7篇

关键词：光纤传感；军队人才培养；课程建设与改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）09-0065-04

一、引言

光纤传感技术是一门基础理论与工程应用紧密结合、理论与实践能力并重的系统学科，既要求学员有扎实的光学、电学基础，又要求学员能够摆脱课本的束缚、根据实际工程应用灵活运用已学到的知识。为适应这一形势，2006年以来，我们针对技术类本科生、军事指挥类本科生、硕士研究生和博士研究生的不同特点和未来适应部队工作的不同要求，建立了光纤传感技术系列课程。

作为一门应用学科，“学以致用”是光纤传感技术系列课程的特色之一。为此，课程建设非常注重学员对课程知识的实践应用能力培养，在教学实践中，结合课程特点和授课对象的学习特点，大力推进教学方法与手段的研究改革，在多层次一体化课程体系建设、教学方法与手段改革、创新人才培养、教师队伍建设等方面取得了较大成绩，下面分别进行介绍。

二、光纤传感技术多层次一体化课程建设

我校早在上世纪90年代就开设了《光纤传感技术》课程，并作为光纤传感专业研究生的必修专业基础课，为培养光纤传感技术人才起到了不可替代的作用。然而随着光纤传感技术在现代化信息战争中的应用越来越广泛，部队对光纤传感专业的人才数量和质量要求越来越高。我校原有的只针对研究生展开的《光纤传感技术》课程已经远远不能适应培养部队所需人才的紧迫要求。从2004年开始我院开始酝酿对光纤传感技术课程进行深入改革，将授课对象拓展到全校本科生和本院研究生，并从2006年开始实行。经过6年多的系统建设，最终建立起了完备的多层次光纤传感系列课程。

由于本科生和研究生、本专业和非本专业学员、技术类和军事指挥类学员的知识基础和应用方向差异太大，如何科学划分课程层次、清晰明确课程内容、准确定位课程目标是光纤传感系列课程建设的重点和难点。

在广泛调研军队需求、不同类别学员的知识积累和兴趣及国内外学校同专业的课程设置基础上，我们建立起了分别面向本科生和研究生、技术类和军事指挥类、本院专业和全校学员的光纤传感系列课程。新增了技术类《光纤传感技术》、军事指挥类《光纤传感技术》，面向全校本科生专题研讨课《基于虚拟仪器的光纤传感技术》三门课程，原有针对研究生的《光纤传感技术》则改为《光纤传感系统》[1，2]。

（一）建立起针对本院技术类本科生的《光纤传感技术》课程内容体系，以“扎实广泛的技术基础为核心，典型的系统应用为亮点”

考虑到授课学员在学习本课程之前已经在《光纤通信》、《光电检测技术》等课程中对光纤和光纤器件等有初步了解，在本课程中首先介绍光纤传感技术的概念和内涵，然后针对光纤传感系统的特点，介绍光纤、光纤器件、光纤传感原理和光纤传感信号解调原理。这四部分内容涵盖了强度型、偏振型、波长型、相位型和分布式光纤传感的系统构成、传感原理和关键技术，为光纤传感基础知识，具有信息量大、知识点多、覆盖范围广泛的特点；最后以2-3种典型的光纤传感系统为例，向学员示范在系统中如何对基础知识进行灵活应用，启发学员根据学到的基础知识来分析理解新型光纤传感系统。

（二）研究生的《光纤传感系统》课程以“系统应用技术为核心，系统设计为亮点”

与原有的研究生《光纤传感技术》相比，新的课程内容和标准进行了大幅度的改革，突出“系统应用”，大幅度削减了光纤传感基础知识，而是以四大类典型光纤传感系统为授课重点。课程中的四大类典型光纤传感系统选取了目前应用最为广泛或技术难度较高的光纤水听器系统、光纤陀螺系统、分布式光纤传感系统和光纤光栅传感系统，针对每一类对其应用背景、系统组成、系统指标和关键技术进行详细分析，构建课本知识到实际工程应用的技术桥梁。在讲解完每一类典型光纤传感系统后，特别设计了光纤传感系统设计环节，要求学员以分组的形式，根据特定应用背景设计出光纤传感系统，阐明系统特色和关键技术。

课程调整所面临的最大难题在于：学习本课程的研究生既包括本校本专业的学员，也包括来自于外院和外校的本科非光信息专业的学员。对于前者，通过本科生阶段的《光纤传感技术》学习已经具备了良好的基础，在新课程学习中应尽量避免内容重复；对于后者，直接学习典型光纤传感系统中的关键技术存在一定难度，需要对光纤传感基础知识进行介绍。为此，在研究生的《光纤传感系统》课程中，首先设定了3个课时对光纤传感基础知识进行回顾和总结，并点明各部分基础知识所涉及的参考书。同时由于使用了与本科生《光纤传感技术》课程同一系列的教材，为解决学员基础参差不齐的难题提供了有效的解决办法，而面向全校的《基于虚拟仪器的光纤传感技术》则为毕业于本校其他专业的研究生学员提供了学习本课程的基础。

（三）军事指挥类本科生的《光纤传感技术》课程以“完善学员知识结构为重点，突出军事应用特色为亮点”，为学员提供装备相关知识基础

课程针对军事指挥类本科学员培训的主要目标，将军事指挥类本科生《光纤传感技术》课程的主要任务确定为拓展军事指挥类学员的知识面，完善知识结构，了解最新军用传感器技术，一方面可以充分发挥我军现有装备的作战效能，另一方面可以掌握外军作战手段，有效克敌制胜。课程简化了基础知识部分内容，扩充了典型光纤传感部分，特别是注重光纤水听器、光纤陀螺和分布式光纤传感器在军事中的应用，并拓展光纤水听器在声纳系统应用中的相关知识，让学员在进行工作岗位后可以更快的掌握相关装备的使用和维护。

（四）面向研究生的《虚拟光纤传感技术》以“引导学员自主学习为核心，激发学员独立思考为亮点”

课程以光纤传感技术中相干检测技术为背景，以虚拟仪器技术为手段，通过一个具体实例为研讨对象，让学员一边学习新知识，一边动手做实验，一边学会自主学习。课程首先在学员高中已经具备的光学知识基础上讲解干涉型光纤传感的基本内容，然后引导学员自习LabVIEW虚拟仪器语言，通过研讨学习心得让学员掌握LabVIEW基本知识，最后要求学员利用所学知识和工具完成光纤传感中一个典型信号处理问题。整个课程以学员自己动手动脑为主，精选了一门易学好用的虚拟仪器语言LabVIEW，使学员可以在四到五次课的时间内学会，并结合光纤传感技术系列课程的建设成果，让学员可以在课程上针对典型的干涉型光纤传感系统进行信号处理实验，一方面提升了学员的学习的积极性，另一方面加强了学员的自信心，并为学员以后的创新实践奠定了基础。

三、教学方法与手段改革

在教学过程中，在教学方法和教学手段上也进行了一系列的改革，使用了大量的新技术、新手段、和新的教学方式。主要体现在以下几个方面：

（一）充分运用科研成果和虚拟仪器技术的特点，增加了大量的课堂演示实验环节

在光纤传感技术系列课程中引入堂演示实验，对于加深学员对知识的理解效果最为明显。在课程建设中，充分利用所在实验室在光纤传感技术研究上的优势，在每门课程讲授中都加入了1～2个课堂演示实验。

与专门的实验课不同，课堂演示实验的侧重点在实验效果上，通常都是完整的光纤系统，包括光源、光传输链路、光接收模块、显示模块等等，并注重演示效果。以往的光纤系统虽然功能性明显，但结构复杂。近年来，课题组所在的实验室在光纤传感系统的工程可靠性研究上投入了大量精力，一些便携式高可靠性的光纤传感集成模块在科研项目中得到广泛应用；这些科研成果的突破使得在课堂上演示一些复杂的光纤传感系统实验成为可能[5]。另一方面，由于虚拟仪器技术在光纤传感技术中的广泛应用，复杂的信号解调可以通过电脑直观的显示在课堂多媒体系统中，“所见即所得”的方式使得课堂演示实验的效果非常直观和可信。以研究生的《光纤传感系统》课程为例，我们选取了光纤光栅应变系统作为课堂演示实验内容。在硬件上，这套系统的光收发模块为集成化的便携式光纤光栅解调仪，采用法兰盘对接可串接起多个光纤传感阵列；而复杂的信号解调系统则全部通过虚拟仪器技术在电脑上软件实现，解调结果直接显示在电脑程序界面中。通过这套系统，我们完整地演示了光纤传感器设计、光纤传输链路构成、复用光纤传感网络、和光纤传感信号解调等多项知识内容，学员普遍反映通过这一演示实验对光纤传感系统有了清晰深刻的了解。

（二）借鉴国外大学相关专业的教学模式，在考核中引入小型综合设计环节，充分考察学员的综合素质

课题组的两位教员具有国外留学的经历，在课程建设中充分参考国外大学在光纤传感技术课程的教学方法，在作业环节引入小型光纤传感综合设计内容，并将其作为课程考核评价标准的一部分，实现对学员综合素质的培养和考核评价。

光纤传感综合设计参考了香港理工大学和英国南安普顿大学的教学经验，以对知识的综合运用为主要考察目标。本科生光纤传感技术采用适当的综合设计题目难度，重视对知识融会贯通和综合应用能力的考察，一般在授课过程中只进行1次；研究生除了要求基础知识综合应用能力，更注重对实际工程应用系统的完整性和前沿问题的拓展性考察[6]，一般则开设2～3次。综合设计作业由学员分组完成，小组内成员根据资料调研、方案设计、报告撰写等工作内容的不同进行明确分工，并推选一位组员参加课堂专门设置答辩环节。

（三）针对授课内容的层次划分和授课对象的学习特点，科学合理设置研讨专题

研讨式教学我校近年来大力推广的教学方式之一。由于光纤传感技术具有经典与前沿相结合、理论与工程应用相结合的特点，在系列课程建设中，课题组在原有研究生《光纤传感技术》的研讨式专题内容基础上，进行了深入的思考和大胆的拓展，将课程中的研讨专题划分为三大类：经典理论知识的研讨、前沿研究的研讨和学位论文研究方法的研讨。

经典理论知识的研讨要求学员在授课之前对相关内容进行预习，并在课堂上对全体学员讲解自己对该问题的理解。如在进行“光纤干涉仪传感系统”的授课时，要求学员预习时弄明白两个问题：什么是随机相位衰落？什么是偏振诱导信号衰落？进行研讨时不要求学员对这两个问题进行深入剖析，但要求学员用精炼的语言阐明问题的物理含义。学员普遍认为这种研讨专题不是特别复杂，通过预习教材即可，但大部分学员会准备PPT课件，且自愿上讲台讲述的学员一般在以往的学习过程中接触过与该专题相关的研究工作，因此在其课件上还会加入自己以往的工作、自己对该问题的扩展认知及自己尚未弄明白的问题等。这种教学效果是在深入了解学员的知识积累基础上，通过巧妙设置研讨专题取得的。

前沿研究的研讨要求学员进行大量的资料查阅，特别是光纤传感前沿研究课题的查阅。对于某一个问题，由于课堂讲授的时间受限或者教材中没有系统的描述，对该问题的课堂讲授可能不够全面，在这种情况下，教师会提供相关信息，要求学员查阅该文献并进行精读，然后在课堂上进行研讨。这种研讨专题分为两种：一种是教师提供明确的检索信息，由学员查阅到该文献后精度文献，分析文献的精华及不足；另一种则是教师提供所要解决的问题，由学员对该问题进行解读，提炼关键检索信息，进行检索后，对检索文献进行初步分析，总结该问题的研究现状。学员反映这种研讨专题的难度稍大于第一种，但一般稍花时间都能解决。

学位论文研究方法的研讨目的在于：无论是本科生还是研究生，在学习完相应的光纤传感技术课程后马上就要投入到学位论文工作中。通过对这类问题的研讨，学员逐渐掌握了在未来从事学位论文研究中必须具备的研究方法，这类的研讨主要培养学员的仿真计算能力和光纤传感系统的设计能力。例如在讲授完光纤光栅的基本理论之后，学员反映耦合模理论的公式很繁琐，难以一眼看出其中的物理特性，为此，我们安排了相关理论的仿真计算研讨，要求学员根据课堂讲授的公式进行理论仿真，计算光纤光栅反射光谱，并绘制带宽、反射率等关键参数随着光栅参数的变化曲线。学员在课堂研讨时要讲述自己的关键参数设置和仿真结果。通过这种研讨方式，学员对光纤光栅的反射谱特性建立了深入的了解，效果远远好于课堂直接讲授相关结论。

根据光纤传感课程层次划分，不同的光纤传感技术课程对三种研讨专题的应用程度也不相同，本科生的光纤传感技术课程以经典理论知识的研讨为主，并设置1～2次前沿研究的研讨；研究生的光纤传感技术课程则以前沿研究的研讨专题和学位论文研究方法的研讨专题为主，对特别重要的概念设置少量经典理论知识的研讨专题。

四、以光纤传感技术课程为支撑的创新型人才培养

光纤传感技术的应用范围极广，一套实用的光纤传感系统可以很庞大很复杂，也可以很小巧灵活。针对这一特点，课题组教师在学院本科生和研究生的各项教学活动中，积极开展与光纤传感技术相关的各项活动。

针对本科生的光纤传感技术系列课程，在授课结束后，在光电设计大赛、毕业设计等教学活动中开设了大量关于光纤传感技术应用的课题，引起学员浓厚的兴趣和广泛的参与热情。一方面，参与光纤传感技术相关的本科毕业设计学员数量大幅度提高。以技术类本科毕业设计为例，2013、2014年参与光纤传感技术相关课题的学生均达到光信息专业学员总数的50%以上。另一方面，学员完成课题的质量也得到大幅度提升，近年来有8名本科生获得学校创新资助，从侧面反映出光纤传感技术课程教学效果的日渐提高。这些竞赛成果也作为评价授课效果的标准之一，并将学员在课外延拓活动中的效果和意见及时反馈到教学过程中[3，4]。

针对研究生的光纤传感技术系列课程，一方面鼓励学员在课程学习的基础上努力拓展研究深度，在光纤传感研究领域不断创新。在课题组所在实验室所培养的研究生中，有3名研究生获得学校创新资助，1名研究生获得湖南省创新资助，其课题都是光纤传感领域的研究重点和难点。此外还有5项研究生参与申请的光纤传感技术相关专利；另一方面，鼓励学员积极参与到与光纤传感技术相关的科研项目中，在实际工程环境中对课程知识进行融会贯通。目前在光纤信息专业的毕业研究生中，参加过光纤传感相关的湖上或海上试验的学员达到95%以上，为其真正走向工作岗位后充分适应部队对光纤传感技术人才的需要积累了宝贵的经验。

五、高素质教师队伍建设

作为教育的重要媒介，教师是活动中的主要因素。教员整体素质的高低，直接影响着教学质量的高低。因此，建立一支教学水平高、结构合理的高素质师资队伍显得尤为重要。

（一）从教学和科研两个方面锤炼教师队伍，使教师的教学水平和科研能力相互促进共同提高

科学研究是教师工作的重要组成部分，是提高教学水平的重要手段，也是提高自身素质的重要途径。对于光纤传感技术系列课程而言，学即能致用是其重要特点之一，教学和科研的相互促进作用尤为明显。课题组全部教员均参加了多个重大科研项目。通过重大科研项目的历练，教员的学术水平得到很大的提高，一方面教员接触了学术前沿，开拓了学术视野，经历了科研实践，在课堂教学中自然会将科研最新成果、专业发展动向带进课堂，另一方面，教员在参与重大科研项目时对光纤传感的技术内容有了更加深刻的认知，对于在课堂上清楚明白的讲好各个知识点至关重要。同时，通过教学活动中对课程内容的反复推敲及与学员之间展开的研讨交流，可以加深教员对技术环节的领悟，甚至激发教员的灵感。通过在科研和教学两个方面同时锤炼，促进教师知识更新和自身进步，提高教师的创新能力和教学质量，将真正做到科研教学一体化。

（二）鼓励教员进行对外交流，充分借鉴国内外同类专业课程的教学经验

课题组有两名教员具有国（境）外留学经历，其他教员也多次参加国内外的学术活动和教学活动交流，在课程建设过程中充分利用了这一优势。在教员已经带回的国外大学教学经验的基础上，鼓励教员在回到学校后仍然定期与留学单位交流，及时获取留学单位最新的课程设置和教学安排信息，并通过交流，不断补充自身的不足，更新课程内容，丰富教学手段，提高自身教学水平。在对外学术活动交流中，有意识的了解其他院校同类专业课程的教学情况，对于感兴趣的单位积极主动与对方联系进行实际考察。活跃的对外交流活动极大地激发了教师的教学热情，并不断提高其教学水平。

（三）加强青年教师的教学技能培训

目前，课题组教员是一支相对年轻化的队伍，很多才刚刚博士毕业，青年教师充满热情，思想活跃，比较了解学员的思想，与学员进行交流方面具有优势。但是，他们大多没有经过系统的教学技能训练，普遍缺乏教学经验。为了使青年教师尽快掌握教学技能，提高业务能力与水平，课题组指定认真负责、教学经验丰富的老教师担当青年教师的导师，对青年教师实行“一对一”的“传、帮、带”指导，指导青年教师备课、编写教案；采取措施督促教员投入足够的精力。教员上岗前，必须经过教研室、系所、学院三级试讲，每次授课必须重新编写教案、编写课件、编制教学日历；在教学过程中，教学指导委员会、督导组、院系领导经常性听查课，督促教学水平的提高。

通过从科研和教学两方面锤炼教学队伍，课题组教员自身水平得到了大大提高，多次在全军和全校获得教学优秀奖，其中获军队院校育才奖1人次，优秀研究生导师奖3次，校本科“研究型”教学比赛三等奖1人次，校研究生教学优秀三等奖1人次，教员在国内教学期刊上发表高水平教学论文10篇，课题组已经成为了一支能独立承担授课任务的高水平教师队伍。

参考文献：

[1]孟洲，胡永明，姚琼，宋章启.《光纤传感技术》研究生课程改革探讨[J].中北大学学报（社会科学版），2007，23（2）：98-100.

[2]孟洲，姚琼，曹春燕，梁迅，张学亮.光纤信息技术本硕博系列课程体系研究与实践探索[J].高等教育研究学报，2012，35（1）：50-53.

[3]周建华，邱琪，周晓军，光纤通信实验教学改革探讨[J].电子科技大学学报社科版，2003，5（2）：89-91.

[4]胡昌奎，杨应平，黎敏，刘辛，易迎彦，光电信息类专业光纤系列课程教学内容与课程体系的改革[J].高等理科教育，2008，（2）：16-18.

光通信研究论文第8篇

【关键词】微纳光纤环谐振器;归零、非归零;转换;设计

1.引言

微纳光纤环谐振器的研究在传感和原子物理等方面的研究比较多，但是关于全光信号处理方面的理论还很少见，文章首先介绍了全光码型转换的技术背景，然后分析光子器件从归归零码至非归归零码的转换的可能性，并分析与之相关的研究，为拓展其理论研究贡献一份力量。

2.全光码转化的技术背景研究分析

在时域光场强度在每个比特时隙都要回到零至归零码，而在比特时隙内光场强度始终保持在“1”位，即高电平。归零码具有低占空比和较低的平均功率，可以通过在相邻比特时隙内提高通信容量，可以容忍链路中的非线性，适合应用在光时分复用技术中。而非归零码具有较小的光谱宽度，在对光谱效率要求高的密集波分复用技术中较为常用。

在现有的光通信网络中包括骨干网、接入网和城域网，骨干网可以实现相隔遥远的城际之间的高速大容量通信，采用的是归零码的OTDM技术;而城域网规模小、传输的距离短，可采用非归零码的DWDM技术。而在城域网和骨干网之间的接口处，需要进行归零码与非归零码的转换，如图1所示，而论文研究的背景正是基于此。最早的归零码到非归零码的转换在1996年就已经开展，当时已经实现了归零码到非归零码转换的1Gb/s的速率。而到了2008年，意大利的G.Contestabile等研究者利用SOA实现了40Gb/s的归零码到非归零码的转换，随着码流的速率不断提高，其转换的信道数也在增加。

图1 骨干网与城域网的光通信网络

3.基于微纳光纤环谐振器归零到非归零码转换的原理分析

3.1 归零码和非归零码的产生极其频谱特性分析

归零码和非归零码是当前应用最广泛的两种OKK码，归零码与非归零码都有成熟的生成方法，通常产生的方法有三种：EAM、DML和MZM。EAM是利用电吸收调制器进行调节，外加电压可以改变其PIN异质节的禁带宽度，改变器件吸收边界波长，控制光载波的通断。EAM的驱动电压值为2v，产生占空比很小的光脉冲，但是EAM典型的动态消光比小于10dB，限制了其使用。DML是对激光器进行直接调制，也是最为简单的一种电信号加载在光载波的方法，DML的实现成本低，体积小，易集成，但在工作时会有色散引起信号畸变的情况。

MZM是利用马赫-曾德调制器进行的，基于干涉原理，在马赫-曾德干涉的基础上，利用材料的Pocket光电效应，可以改变其内部光场的相位，通过加在马赫-曾德上下两臂的电压V1和V2，得到可变的相位差，输出光场发生相长干涉和相消干涉，对输入的光场进行调制。非归零码的产生只需要一个MZM，归零码的产生直接由电的归零码脉冲直接加在MZM上进行调制，也可以在光非归零码的基础上，再经过另一个正弦射频信号驱动的MZM进行脉冲切割而得到。

对比归零码和非归零码的频谱，除了频谱宽度不同之外，二者之间最大的区别是归零码在比特速率的n倍频率处的线状谱很强，但非归零码没有此类的现象。要实现归零码向非归零码的转换，可以对归零码的光谱进行滤波，使其光谱近似与非归零码的光谱形状。

3.2 微纳光纤环的滤波特性对归零码到非归零码的转换的影响

基于微纳光纤环谐振器，可以实现归零码到非归零码的转换，微纳光纤环谐振器具有滤波特性，使周期性的波谷对准归零码光谱载波两边的边带，这些边带会被消除，然后用OBF对光谱进行瘦身，使光谱的形状接近于非归零码的光谱。从归零码到非归零码的装换的原理如图2所示。

图2 基于归零码到非归零码的转换

归零码经过MRR和OBF的转换，在得到非归零码的波形时，由于滤波的操作，会有一部分能量的损失，所以得到的非归零码的功率要小于最初的归零码。而经过研究发现，占空比较大的归零码经过MRR后的波形更加接近于非归零码，但无论归零码占空比的大小，都可以经过该方案得到非归零码。随着MRR的消光比的减小，非归零码信号的品质因子下降非常缓慢，当消光比小于5dB时，才有比较明显的衰竭趋势。当MRR的精细度较小时，非归零码的品质因子随着MRR精细度的减小而下降。但当MRR的精细度较大时，即使其逐渐增加，非归零码的品质因子增加的会逐渐缓慢，并趋于饱和，因而只是增加MRR的精细度作用非常小。

3.3 基于微纳光纤的归零码到非归零码型转换的实验研究

归零码到非归零码的转换可以通过MRR和QBF装置来实现，首先产生归零码，产生的归零码经过光纤放大器和可调谐衰减器的控制之后，在经过装换进入MRR的光场偏振态。进入MRR的光场的偏振态，不会改变其透射谱的形状，谐振凹陷也不会发生漂移，可以发现归零码经过MRR并不会产生偏振。经过试验的结果证明，利用微纳光纤可以实现归零码到非归零码的转换，并可以针对不同的信号速率进行调谐。通过实验证实了归零码到非归零码的转换切实可行，并且可以针对不同速率具有可调谐性，与多数的研究相比，在本研究中，归零码到非归零码的转换是由无源的操作进行的，不会造成噪声和码型效应，并且对输入功率、偏振态和输入光的波长等均不敏感，具有更高的品质因子。该方案可以根据输入的归零码型号的比特速率，进行MRR的调节，完成归零码到非归零码的码型转换。

本研究模拟了利用微纳光环谐振器进行归零码到非归零码的转换，分析了其中的消光比、精细度和失谐量对非归零码信号的质量的影响，论证了从归零码到非归零码转换的可行性，并得到高质量的信号。

4.结束语

归零码到非归零码的转换在通信网络中的应用具有重要的作用，从非归零码到归零码的转换已有较成熟的研究，但关于与之相反的归零码到非归零码的研究还不是非常充分，研究上的共识也不足。文章限于笔者的学术研究水平，某些论述的深度具有一定的不足，需要进一步的深入探讨，如不同速率的归零码信号的转换的影响等，需要继续研究分析。

参考文献

[1]惠战强.全光归零（RZ）到非归零（NRZ）码型转换技术研究进展[J].激光与红外，2011-05-20.

光通信研究论文第9篇

关键词：“日盲”紫外光； Turbo码； Max-Log-MAP； Eb/N0

中图分类号：TN929.1-34 文献标识码：A

文章编号：1004-373X(2011)17-0001-03

Study on Turbo-code Performance of Solar-blind UV Communication System

XIAO Wen-lin, LI Xiao-yi, HOU Qian

(Chongqing Communication Institute, Chongqing 400035, China)

Abstract： The Turbo codes are adopted for encoding according to the particularity of "solar-blind" ultraviolet communication channel. The feasibility to realize UV information transmission with Turbo code is simulated and analyzed. The impacts of Max-Log-MAP decoding algorithms on the decoding performances are also analyzed. The theoretical basis is provided for the application of Turbo codes in UV communication system.

Keywords： solar-blind UV; Turbo code; Max-Log-MAP; Eb/N0

0 引 言

“日盲”紫外光通信是一种新型通信方式，它主要采用远紫外波段光波(200~280 nm)作为传输介质, 利用大气中的粒子、气溶胶、 灰尘等微粒对“日盲”紫外光的散射进行信息传输。紫外光通信自身的优点包括：低窃听率、系统抗干扰能力强、全方位性、可用于非视距通信、无需捕获、对准和跟踪(APT )、全天候工作等等，因此，“日盲”紫外光通信具有较好的应用前景。由于大气粒子对较短波长光的强烈散射，在传输过程中会产生随机误码和突发误码，为了保证紫外光通信系统的可靠性，降低系统的误码率，寻找一种好的编码方式，是紫外光通信的关键技术之一。

Turbo码，又称并行级联卷积码(Parallel Concatenated Conventional Code)，是在1993年由Berrou及Glavieux在ICC国际会议中提出的一种前向纠错编译码方案。Turbo码的研究目前主要集中在传统无线电通信领域中，在无线光通信领域的应用尚不广泛，尤其在紫外光通信系统中使用Turbo码还没有理论支持。本文试图将Turbo码引入紫外光通信系统进行研究，希望能对Turbo码在紫外光通信系统的应用提供一定的理论基础。

1 Turbo编码器结构

传统的Turbo码编码结构如图1所示，即(37,21)码,包括两个递归系统卷积编码器，用于产生非系统码(又称校验码)，还有一个交织器，用于改变原始信息符号的顺序，而后再送入第二个递归系统卷积编码器。

图4所示的(37,21,65 536)码在不同迭代次数时的译码性能中，当迭代次数超过18次时，该系统的译码性能基本上没有改善。由图4可知，当Turbo码进行18次迭代译码时，在SNR为0.5~0.6 dB之间将可能达到其译码性能的极限。值得注意的是，在高信噪比时，尽管有很好的译码性能，但其误比特率并没有随信噪比的增大而得到明显的改善。在一定的信噪比时，误比特率曲线几乎接近水平了，所以误比特性能随信噪比的改善是非常有限的。

4 结 论

紫外光信道是典型的瑞利衰落信道，通过仿真可知，(37，21)码具有很好的译码性能，按照香农理论，无疑是交织的长度和码长越长，其性能越好，但其他的信

道编码会随码长的增加而使译码的复杂度不断增加，

Turbo码却能克服这一缺点，因此，(37，21)码适合于紫外光通信系统的信道编译码。如果通信对实时性要求不是很高，就可以增加交织长度，或者采用帧间交织，加大交织深度，译码的性能将会更好。

参 考 文 献

［1］HUFFMAN R E. Atmospheric Ultraviolet Remote Sensing［M］. Boston: Academic Press, 1992: 7-12.

［2］CHARLES B, HUGHES B, ERICKSON A. An ultraviolet laser based communication system for short range tactical applications ［J］. SPIE,1994, 2115: 79-86.

［3］BERROU C, GLAVIEUX A, HTITIMAJSHIMA P. Near Shannom limit error-correcting coding and decoding: Turbo-codes(1) [J]. IEEE, 1993(2): 1064-1070.

［4］张炜，李霁野.紫外光通信系统中的视频传输研究［J］.微计算机信息，2009，25(6):148-149.

［5］陈君洪，杨小丽.非视线“日盲”紫外通信的大气因素研究［J］.激光杂志，2008，29(4):38-39.

［6］HAGENAUER J, HOEHER P. A Viterbi algorithm with soft-decision outputs and its applications [C]// Proc. of IEEE Global Telecommunications Conference. [S.l.]: IEEE, 1989: 1680-1686.

［7］MOON Todd K. Error correction coding: mathematical methods and algorithms [M/OL]. [2007-12-11]. .

［8］赵太飞，冯艳玲，柯熙政，等.“日盲”紫外光通信网络中节点覆盖范围研究[J].光学学报,2010,30(8):2229-2235.

作者简介：

肖文林 男，1982年出生，江西赣州人，在读硕士研究生。主要研究方向为无线光通信。