【正文】 動(dòng)化生產(chǎn)水平，推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化，從而大幅度地削減成本，提高產(chǎn)品可靠性。真要是農(nóng)村實(shí)現(xiàn)了“村村寬帶化”，城市里寬帶之“光”照進(jìn)每戶(hù)人家（那時(shí)電信局內(nèi)電纜可能被光纖徹底趕出），光通信規(guī)模還差得遠(yuǎn)。以前人們只關(guān)心單模光纖衰減小的131550nm窗口，現(xiàn)在已擴(kuò)展到全頻譜（1260~1625nm），引入波段代替窗口：O(初始)波段為1260~1360nm；E(擴(kuò)展)波段為1360~1460nm；S(短波長(zhǎng))波段為1460~1530nm；C(常規(guī))波段為1530~1565nm；L(長(zhǎng)波)波段為1565~1625nm；U(超長(zhǎng))波段為1625~1675nm，用于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)。 b/s/Hz水平來(lái)計(jì)算，一根光纖容量為20Tb/s；按四象限幅度調(diào)制(QAM)所達(dá)到的4b/s/Hz，一根光纖容量200Tb/s。系統(tǒng)容量取決于帶寬和傳輸距離之乘積。到了九十年代中期，以WDM、EDFA技術(shù)為基石的第五代光通信系統(tǒng)已發(fā)展起來(lái)，其里程碑是1996年初富士通、貝爾實(shí)驗(yàn)室、NTT突破1Tb/s，人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入太拉（Tera）通信世紀(jì)。付出約7%帶寬的代價(jià)，卻可將誤碼率（BER）從105降至1015，或者說(shuō)可以獲得6dB的編碼增益。CD是限制外調(diào)光信號(hào)傳輸距離的主要因素，用公式表達(dá)如下：Ld≈105/（D_B2），Ld為色散限制距離（km），D為光纖色散（ps/（nm_km）），B為傳輸速率（Gb/s）。選擇色散補(bǔ)償程度和位置十分重要，不能簡(jiǎn)單一插了事，應(yīng)使線(xiàn)路終端接收到的沿線(xiàn)累積色散盡量小，同時(shí)又保留沿線(xiàn)局部色散以不斷分開(kāi)波長(zhǎng)靠得較近﹑相互間“糾纏不休”的多個(gè)光信號(hào)。同一波長(zhǎng)光載波的各路信號(hào)占用不同時(shí)隙，例如160Gb/s的信號(hào)可由4路40Gb/s的光脈沖按時(shí)序復(fù)接產(chǎn)生，與ETDM不同，ETDM是基于電邏輯器件處理時(shí)分復(fù)用信息。 WDM意義及分類(lèi)根據(jù)相鄰波長(zhǎng)間隔的大小，WDM分為密集波分復(fù)用（DWDM）和稀疏波分復(fù)用（CWDM）。有統(tǒng)計(jì)顯示CWDM與DWDM相比，總成本可降低35~65%，因而有人認(rèn)為，繼同步數(shù)字體系（SDH）/SONET和EDFA帶動(dòng)光傳送網(wǎng)帶寬上升之后，在城域網(wǎng)（下文詳介）中采用CWDM將促進(jìn)第三波帶寬增長(zhǎng)時(shí)期的到來(lái)。應(yīng)當(dāng)習(xí)慣于用頻率而不僅是波長(zhǎng)，因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)依賴(lài)于光波導(dǎo)的特性，沿用波長(zhǎng)描述系統(tǒng)和元件就不準(zhǔn)確。然而這些成功產(chǎn)品現(xiàn)在還所費(fèi)不菲，從而限制了DWDM進(jìn)一步細(xì)分。計(jì)算顯示，光通信系統(tǒng)無(wú)誤碼（BER為109）。1990年，貝爾實(shí)驗(yàn)室將EDFA用于長(zhǎng)途通信。有了EDFA，光纖衰減不再是限制傳輸距離的首要因素，取而代之的是光纖色散和激光器啁啾。隨著技術(shù)的進(jìn)步，全光傳輸距離大幅度提升，已有聲稱(chēng)達(dá)6000km的報(bào)道。光放大器應(yīng)當(dāng)成為光通信系統(tǒng)中的尋常器件，降低其成本和提高其性能同樣重要。EDFA的核心技術(shù)有EDF。在提高稀土離子發(fā)光效率方面，硫化物和氟化物光纖比氧化物（如二氧化硅）光纖好。對(duì)EDF的改進(jìn)可從以下幾方面入手：為了與高功率泵浦激光器配合，采用雙包層單模光纖結(jié)構(gòu)；一種新型EDF的截止頻率提高，模場(chǎng)直徑小，纖芯集中了90%的光功率，以此提高信號(hào)光纖和EDF之間的光功率耦合；提高EDF纖芯鉺離子濃度均勻性；在不對(duì)EDFA的NF產(chǎn)生較大影響的前提下盡可能提高鉺離子濃度，并且鉺離子不會(huì)兩兩配對(duì)而不“干活”?，F(xiàn)在EDFA正從單一的放大器變?yōu)槎喙δ芫W(wǎng)元（網(wǎng)絡(luò)中所有被管理的有源和無(wú)源部件都叫網(wǎng)元），包括ASE濾光器、增益均衡濾光器（GEF）、增益斜率控制器和色散補(bǔ)償器，當(dāng)然不是在每級(jí)光放大器都需要這些功能元件。高性能EDFA離不開(kāi)軟件技術(shù)的支持，例如它對(duì)每信道光功率的調(diào)節(jié)。雖然早在1983年即已發(fā)現(xiàn)可利用該現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)光放大，但直到上世紀(jì)九十年代初期都還是將其作為一種非線(xiàn)性缺陷加以研究，看來(lái)EDFA的成功掩蓋了開(kāi)發(fā)RFA的必要性。這里對(duì)光纖非線(xiàn)性效應(yīng)稍加總結(jié)。另一類(lèi)是受激散射，包括拉曼散射（SRS）和布里淵散射（SBS）。由此帶來(lái)一系列好處，例如可減小每信道的功率，噪聲系數(shù)也降低。當(dāng)然這里所謂的“平坦”也是相對(duì)而言，近年來(lái)的一個(gè)研究重點(diǎn)即是泵浦多波長(zhǎng)和功率間如何優(yōu)化組合以實(shí)現(xiàn)增益譜平坦；而多波長(zhǎng)也不一定來(lái)自多個(gè)泵浦激光器，正在研究用一個(gè)光源加上光纖布拉格光柵（FBG）得到一階、二階乃至三階泵浦光源，以減少激光器的個(gè)數(shù)，降低成本。1993年980 nm波長(zhǎng)的泵浦激光器開(kāi)始商用化，這是面向C波段的三級(jí)泵浦，NF小，光電功率轉(zhuǎn)換高，已成為RFA的首選。也有分立式RFA，起增益作用的光纖長(zhǎng)度在10km以?xún)?nèi)，這種放大器提高增益難度更大，產(chǎn)品報(bào)道很少。SOA的吸引力在于它可用集成電路的生產(chǎn)工藝大量生產(chǎn)，而且結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，易于集成。這一行知名的公司如Genoa公司已有很好的SOA產(chǎn)品，用應(yīng)變量子阱材料制成。從初期（1989~1991）的4個(gè)WDM信道、發(fā)展速度加快，并且發(fā)布實(shí)驗(yàn)室成果與開(kāi)通商用系統(tǒng)間的時(shí)間差已從上世紀(jì)九十年代中期的6年縮短至現(xiàn)在的2年。今后如果再加上光碼分復(fù)用（OCDMA），那就好比造三層的高速立交橋，傳送容量還會(huì)增加。 這是2001年3月美林證券公司在致其(中小型)投資人的報(bào)告中給出的。Corvis、Qwest的CEO立即予以否定，2001年9月期的《國(guó)際光纖系統(tǒng)》（Fiber Systems International）刊物上，美國(guó)一電信咨詢(xún)公司(Telechoice)稱(chēng)自己不采用將整個(gè)美國(guó)的光纖基礎(chǔ)設(shè)施看作一個(gè)大的管道系統(tǒng)這種簡(jiǎn)單模型，而是經(jīng)過(guò)對(duì)24條業(yè)務(wù)路由的分析證明，多數(shù)路由很快需升級(jí)改造，63%(15條)敷設(shè)于美國(guó)主要城市之間的光纖路由接近于滿(mǎn)容量，其中14條目前的需求等于或超過(guò)總供求量的70%。有人辯稱(chēng)容量利用率不等于通光光纖比例，不是97%都是暗光纖。當(dāng)時(shí)即有一家獨(dú)立的通信業(yè)咨詢(xún)公司調(diào)查認(rèn)為，多數(shù)運(yùn)營(yíng)商30~40%的容量閑置，一些甚至高達(dá)70%。然而風(fēng)物長(zhǎng)宜放眼量，語(yǔ)音帶寬固然只需64kb/s，但隨著網(wǎng)絡(luò)資源日益豐富，更多的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（如流媒體）將通過(guò)廣域網(wǎng)（WAN）傳送，信息源在國(guó)外，情形就大不相同了。在2002年10月召開(kāi)的中國(guó)通信學(xué)會(huì)光電纜學(xué)術(shù)年會(huì)上，中國(guó)電信的參會(huì)人士稱(chēng)，新世紀(jì)初用兩年時(shí)間進(jìn)行的第二輪干線(xiàn)網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)結(jié)束，敷設(shè)的部分光纖（如北京到哈爾濱和北京到廣州的96芯光纜）實(shí)際并未使用，看不到今后新一輪大規(guī)模建設(shè)的必要；中國(guó)聯(lián)通的與會(huì)者稱(chēng)五大運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有容量再過(guò)十年都用不完。由信產(chǎn)部制訂的中國(guó)信產(chǎn)業(yè)“十五”發(fā)展規(guī)劃指出，按每對(duì)光纖開(kāi)32波、,現(xiàn)有光纜干線(xiàn)能夠滿(mǎn)足2005年的業(yè)務(wù)需求。突破障礙即是贏得商機(jī)，因此下文將介紹光交換（節(jié)點(diǎn)）和城域網(wǎng)（Metropolitan Area Network，MAN）。 四種交叉節(jié)點(diǎn)光交換機(jī)、光交叉連接矩陣和光路由器等名詞常?；煊?，但在業(yè)內(nèi)人士看來(lái)自有差別。雖然WSC沒(méi)有昂貴的光電處理，但它卻把復(fù)雜性轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)。電交叉連接（EXC）在輸入和輸出段都有光電和電光轉(zhuǎn)發(fā)器，,例如遇到10 Gb/s 粒度的波長(zhǎng)。有了OXC，WDM環(huán)網(wǎng)之間的互連可不經(jīng)過(guò)復(fù)雜昂貴的DXC。在輸出端，每個(gè)子信道再時(shí)分復(fù)用為高速光信號(hào)。如果說(shuō)交叉連接好比是鐵路換軌，分組交換則是郵政局分揀信件。從（1）到（4），功能逐漸增多，后者可代替前者。 不得不承認(rèn)，現(xiàn)在還未有一種普遍認(rèn)可的光交換技術(shù)，因而相互競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)種類(lèi)繁多。MEMS技術(shù)的光交換利用自由空間光互連，用電驅(qū)動(dòng)微型鏡子（鏡片為單晶硅鍍金膜）旋轉(zhuǎn)，將光反射到相應(yīng)的光纖中。目前看來(lái)3D MEMS交換機(jī)已放棄。 全光交換何時(shí)實(shí)現(xiàn)？2001年全光交換機(jī)技術(shù)并未火爆，如Cisco以5億美元收購(gòu)的Monterey項(xiàng)目已暫停，其ONS15900波長(zhǎng)路由器（Lambda Router）停產(chǎn)。可以肯定的是，全光交換是通信發(fā)展歷程上的必由之路，但只能是一個(gè)逐步演進(jìn)的過(guò)程，交換節(jié)點(diǎn)將長(zhǎng)期保持半透明，而在網(wǎng)絡(luò)邊緣仍將采用電的復(fù)用方案，或者說(shuō)OXC和電域IP路由器相結(jié)合的方案。今天的Metro是建立在SDH/SONET基礎(chǔ)之上的不靈活的環(huán)網(wǎng)，以?xún)?yōu)化話(huà)音業(yè)務(wù)為初衷，雖然傳輸煤介采用光纖，但信號(hào)處理和交換都是通過(guò)電的方式來(lái)完成，系統(tǒng)復(fù)雜，難以擴(kuò)展，很難在較快的時(shí)間內(nèi)完成路由的重新調(diào)度，簡(jiǎn)單地采用提升ETDM速率和環(huán)上套新環(huán)的擴(kuò)容法解決不了問(wèn)題，成本也將居高不下。IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)中最初指的是城域范圍的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，電信部門(mén)的理解則不相同，看來(lái)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)業(yè)和電信業(yè)乃至通信設(shè)備商之間很難取得共識(shí)，我們且等待ITU起草的城域網(wǎng)定義。正如美國(guó)國(guó)內(nèi)主要交換中心（節(jié)點(diǎn)）間平均距離是1600km，而歐洲則是400km，它們對(duì)LH的理解就會(huì)有所不同。——?jiǎng)討B(tài)性。目前寬帶接入呈ADSL、以太網(wǎng)（Ethernet）和Cable Modem三足鼎立的格局。在1997年，從以太網(wǎng)轉(zhuǎn)到快速以太網(wǎng)用了大約一年的時(shí)間，預(yù)計(jì)2003年將全面進(jìn)入千兆以太網(wǎng)的時(shí)期，以商住大樓綜合布線(xiàn)系統(tǒng)為例，主干（Riser）速率1Gb/s，到桌面有可能10Mb/s。我國(guó)城市居民住宅小區(qū)集中的格局與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家住宅分散相比，更易于實(shí)現(xiàn)FTTC（光纖到小區(qū)），最終必然發(fā)展到光纖到家，實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)的全光化。這里還是先看看一些主要的產(chǎn)品。LWPF不但繼承了SSMF成熟的技術(shù)，而且因?yàn)槿コ?385nm處水峰（，），從而打通了1360~1460nm的S波段，其余特性和結(jié)構(gòu)與SSMF相同，相互接續(xù)不存在障礙，并且由于1400nm處 CD約為1550nm窗口處CD的一半，因此適宜高速傳輸。高功率、線(xiàn)性要求高； 1350~1450nm：高速(~10Gb/s)數(shù)字信號(hào)，配合拉曼光纖放大器，可新增125個(gè)信道(100GHz間隔)，容量提高40%；1450nm以上：低速(~)數(shù)字信號(hào)。從成本來(lái)看，使用者應(yīng)首先考慮可否使用成本相對(duì)較低的多縱模FP激光器，如果是室內(nèi)使用再考慮能否采用非氣密封裝，生產(chǎn)廠家考慮的問(wèn)題有如何解決量產(chǎn)時(shí)激光器和光纖精確對(duì)中（誤差不超過(guò)2μm）這一耗費(fèi)工時(shí)的難題；高速光通信則要考慮采用單縱模的分布布拉格反射激光器（DBRLD）和分布反饋激光器（DFBLD）?，F(xiàn)在所說(shuō)的多功能性主要指波長(zhǎng)可調(diào)諧性,要求可調(diào)范圍寬、速度快、穩(wěn)定性好。例如DFBLD本是波長(zhǎng)固定的，但其波長(zhǎng)取決于內(nèi)腔光柵長(zhǎng)度，后者與溫度相關(guān)，當(dāng)要求波長(zhǎng)穩(wěn)定時(shí)這是缺點(diǎn)，為此不得不采用溫控模塊，但在調(diào)節(jié)波長(zhǎng)時(shí)卻要利用這一效應(yīng)，化害為益，℃,波長(zhǎng)控制較容易，也較穩(wěn)定，波長(zhǎng)調(diào)諧范圍達(dá)一二十nm，今后要拓寬調(diào)諧范圍（爭(zhēng)取達(dá)到80~100nm）?，F(xiàn)在系統(tǒng)中光纖成本所占比例已不高，其余設(shè)備可由多個(gè)用戶(hù)分?jǐn)偝杀?，但每個(gè)用戶(hù)處光收發(fā)模塊是少不了的，因此廉價(jià)激光器的出現(xiàn)將是光通信普及的關(guān)鍵?？梢哉f(shuō)VCSEL具有發(fā)光二極管低價(jià)和激光器高性能的優(yōu)點(diǎn)。但1550nm則還早得很。確實(shí)，在光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展上，美國(guó)和日本處于領(lǐng)先地位，日本人將歐洲研發(fā)人員稱(chēng)為貝爾實(shí)驗(yàn)室的崇拜者，中國(guó)當(dāng)然更不在話(huà)下。另外，整個(gè)環(huán)路的保護(hù)信號(hào)也可能需要放大。不妙的消息是，有公司預(yù)測(cè)到2004年城域網(wǎng)才會(huì)對(duì)光放大器市場(chǎng)有所貢獻(xiàn)，在這之前很多廠家將餓死。有多層薄膜干涉型濾光器（MIF或TFF）、陣列波導(dǎo)光柵（AWG）、光纖光柵等技術(shù)。它和光纖光柵相比，不需昂貴的環(huán)行器，從而也避免了額外的插損。由石英系列平面波導(dǎo)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的AWG易于生產(chǎn)，到目前為止仍是適用于信道數(shù)多的DWDM系統(tǒng)最有效的波分復(fù)用解決方案，并且用途廣泛。現(xiàn)在也在開(kāi)發(fā)半導(dǎo)體AWG，光波導(dǎo)芯子和包層折射率差可以較大，故可制成曲率半徑很小的光回路，有利于器件的小型化，并且可以通過(guò)量產(chǎn)降低成本；采用半導(dǎo)體材料的特點(diǎn)決定了它可與其它有源器件單片集成，缺點(diǎn)是其折射率會(huì)因溫度和晶體方向的不同而改變?？磥?lái)光纖界也不都是談氫色變。在此之前的1989年世界上第一支可用于光通信的實(shí)用化FBG才誕生。一些具體用途有：作為傳輸濾光器，插入多級(jí)EDFA中起增益平坦作用；作為反射濾光器，例如用來(lái)制作光的插分復(fù)用器（OADM），從一組緊密相間的波長(zhǎng)中將一個(gè)特定的光波反射出來(lái)，光波譜線(xiàn)可以很窄，用環(huán)行器將其重新定向，目前光纖光柵在此找到最廣的用武之地。 上述器件在長(zhǎng)途網(wǎng)中已使用，并不新鮮，特別之處是城域網(wǎng)面臨著成本壓力，其發(fā)展的關(guān)鍵是價(jià)格——離用戶(hù)越近，價(jià)格應(yīng)當(dāng)越低。7 全面衰退的2001及2002年 北美光通信業(yè)回顧近年北美光通信業(yè)的發(fā)展,可概括為：1999是瘋狂追光年。經(jīng)濟(jì)放緩，但通信業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)投資依慣性在該年達(dá)到高峰。2002：復(fù)蘇年？這個(gè)問(wèn)號(hào)是2002年1月準(zhǔn)備這份報(bào)告時(shí)打上的。多數(shù)數(shù)據(jù)是在2002年年中收集的，到現(xiàn)在又有很多變化。 Corning：11500，達(dá)30%。裁員已不是新聞，業(yè)界關(guān)注的是其高層管理人員陸續(xù)離開(kāi)公司。Nortel：就在2001年1月Nortel還拒絕證實(shí)首批裁員4000人，7月其CEO還聲稱(chēng)裁員已達(dá)極限。勝景不常，盛宴難再,股票價(jià)值一瀉千丈。2002年部分結(jié)果已可見(jiàn)到。同樣是這家公司，在近期預(yù)測(cè)光通信元件業(yè)已經(jīng)觸底，2003年將回升30%，達(dá)＄21億，遠(yuǎn)低于2000年的91億規(guī)模。2002年日本官方統(tǒng)計(jì)全國(guó)已有10萬(wàn)個(gè)FTTH用戶(hù)，是全球最多的國(guó)家；，占第四位，CIR預(yù)計(jì)到2006年會(huì)增至47萬(wàn)。價(jià)格下降是意料中事，但光纖廠家的憂(yōu)慮則來(lái)自于全球光纖產(chǎn)能過(guò)剩：~，預(yù)測(cè)2005年需求都不會(huì)這么大。(3) 陸地DWDM系統(tǒng)市場(chǎng)：見(jiàn)表6。截止2002年3月，我國(guó)光纜總的敷設(shè)長(zhǎng)度180萬(wàn)公里，平均芯數(shù)36芯，,。光通信行業(yè)走出蕭條、走出黑暗隧道的希望之光將是寬帶應(yīng)用。但隨著光連接越來(lái)越多，這種方式因昂貴的光收發(fā)模塊而導(dǎo)致成本居高不下，架間互連差。所謂的光互連網(wǎng)由路由器和交換機(jī)組成。(1)VSR1 最大傳輸距離：300m； MMF,；光纖根數(shù)：12根，8根光纖并行方式傳輸數(shù)據(jù)；2根12芯光纜，半雙工方式一收一發(fā)；光源：850nm VCSEL；連接器：MPO/MTP。主要是因?yàn)椴捎昧薞CSEL和為VCSEL激光器而優(yōu)化的50μm芯徑的多模光纖（前文已介紹），；單根光纖傳輸速率10Gb/s，雙芯光纜全雙工傳輸。如VSR4支持以太網(wǎng)從10/100Mb/s升級(jí)到萬(wàn)兆（10Gb/s），只需換用850nm VCSEL激光器和為此而優(yōu)化的50μm芯徑的MMF，其它硬件可以不換OIF正在制訂支持OC768(40Gb/s)的協(xié)議，基本上與IEE