【正文】 動化生產(chǎn)水平，推動標準化，從而大幅度地削減成本，提高產(chǎn)品可靠性。真要是農(nóng)村實現(xiàn)了“村村寬帶化”，城市里寬帶之“光”照進每戶人家（那時電信局內(nèi)電纜可能被光纖徹底趕出），光通信規(guī)模還差得遠。以前人們只關(guān)心單模光纖衰減小的131550nm窗口，現(xiàn)在已擴展到全頻譜（1260~1625nm），引入波段代替窗口：O(初始)波段為1260~1360nm；E(擴展)波段為1360~1460nm；S(短波長)波段為1460~1530nm；C(常規(guī))波段為1530~1565nm；L(長波)波段為1565~1625nm；U(超長)波段為1625~1675nm，用于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測。 b/s/Hz水平來計算，一根光纖容量為20Tb/s；按四象限幅度調(diào)制(QAM)所達到的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，其里程碑是1996年初富士通、貝爾實驗室、NTT突破1Tb/s，人類社會進入太拉（Tera）通信世紀。付出約7%帶寬的代價，卻可將誤碼率（BER）從105降至1015，或者說可以獲得6dB的編碼增益。CD是限制外調(diào)光信號傳輸距離的主要因素，用公式表達如下：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）。選擇色散補償程度和位置十分重要，不能簡單一插了事，應(yīng)使線路終端接收到的沿線累積色散盡量小，同時又保留沿線局部色散以不斷分開波長靠得較近﹑相互間“糾纏不休”的多個光信號。同一波長光載波的各路信號占用不同時隙，例如160Gb/s的信號可由4路40Gb/s的光脈沖按時序復(fù)接產(chǎn)生，與ETDM不同，ETDM是基于電邏輯器件處理時分復(fù)用信息。 WDM意義及分類根據(jù)相鄰波長間隔的大小，WDM分為密集波分復(fù)用（DWDM）和稀疏波分復(fù)用（CWDM）。有統(tǒng)計顯示CWDM與DWDM相比，總成本可降低35~65%，因而有人認為，繼同步數(shù)字體系（SDH）/SONET和EDFA帶動光傳送網(wǎng)帶寬上升之后，在城域網(wǎng)（下文詳介）中采用CWDM將促進第三波帶寬增長時期的到來。應(yīng)當(dāng)習(xí)慣于用頻率而不僅是波長，因為波長依賴于光波導(dǎo)的特性，沿用波長描述系統(tǒng)和元件就不準確。然而這些成功產(chǎn)品現(xiàn)在還所費不菲，從而限制了DWDM進一步細分。計算顯示，光通信系統(tǒng)無誤碼（BER為109）。1990年，貝爾實驗室將EDFA用于長途通信。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)的進步，全光傳輸距離大幅度提升，已有聲稱達6000km的報道。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EDF的改進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，模場直徑小，纖芯集中了90%的光功率，以此提高信號光纖和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，并且鉺離子不會兩兩配對而不“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償器，當(dāng)然不是在每級光放大器都需要這些功能元件。高性能EDFA離不開軟件技術(shù)的支持，例如它對每信道光功率的調(diào)節(jié)。雖然早在1983年即已發(fā)現(xiàn)可利用該現(xiàn)象實現(xiàn)光放大，但直到上世紀九十年代初期都還是將其作為一種非線性缺陷加以研究，看來EDFA的成功掩蓋了開發(fā)RFA的必要性。這里對光纖非線性效應(yīng)稍加總結(jié)。另一類是受激散射，包括拉曼散射（SRS）和布里淵散射（SBS）。由此帶來一系列好處，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”也是相對而言，近年來的一個研究重點即是泵浦多波長和功率間如何優(yōu)化組合以實現(xiàn)增益譜平坦；而多波長也不一定來自多個泵浦激光器，正在研究用一個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，以減少激光器的個數(shù)，降低成本。1993年980 nm波長的泵浦激光器開始商用化，這是面向C波段的三級泵浦，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度在10km以內(nèi)，這種放大器提高增益難度更大，產(chǎn)品報道很少。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WDM信道、發(fā)展速度加快，并且發(fā)布實驗室成果與開通商用系統(tǒng)間的時間差已從上世紀九十年代中期的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)投資人的報告中給出的。Corvis、Qwest的CEO立即予以否定，2001年9月期的《國際光纖系統(tǒng)》（Fiber Systems International）刊物上，美國一電信咨詢公司(Telechoice)稱自己不采用將整個美國的光纖基礎(chǔ)設(shè)施看作一個大的管道系統(tǒng)這種簡單模型，而是經(jīng)過對24條業(yè)務(wù)路由的分析證明，多數(shù)路由很快需升級改造，63%(15條)敷設(shè)于美國主要城市之間的光纖路由接近于滿容量，其中14條目前的需求等于或超過總供求量的70%。有人辯稱容量利用率不等于通光光纖比例，不是97%都是暗光纖。當(dāng)時即有一家獨立的通信業(yè)咨詢公司調(diào)查認為，多數(shù)運營商30~40%的容量閑置，一些甚至高達70%。然而風(fēng)物長宜放眼量，語音帶寬固然只需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）將通過廣域網(wǎng)（WAN）傳送，信息源在國外，情形就大不相同了。在2002年10月召開的中國通信學(xué)會光電纜學(xué)術(shù)年會上，中國電信的參會人士稱，新世紀初用兩年時間進行的第二輪干線網(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；中國聯(lián)通的與會者稱五大運營商現(xiàn)有容量再過十年都用不完。由信產(chǎn)部制訂的中國信產(chǎn)業(yè)“十五”發(fā)展規(guī)劃指出，按每對光纖開32波、,現(xiàn)有光纜干線能夠滿足2005年的業(yè)務(wù)需求。突破障礙即是贏得商機，因此下文將介紹光交換（節(jié)點）和城域網(wǎng)（Metropolitan Area Network，MAN）。 四種交叉節(jié)點光交換機、光交叉連接矩陣和光路由器等名詞常?；煊茫跇I(yè)內(nèi)人士看來自有差別。雖然WSC沒有昂貴的光電處理，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。有了OXC，WDM環(huán)網(wǎng)之間的互連可不經(jīng)過復(fù)雜昂貴的DXC。在輸出端，每個子信道再時分復(fù)用為高速光信號。如果說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，現(xiàn)在還未有一種普遍認可的光交換技術(shù)，因而相互競爭的技術(shù)種類繁多。MEMS技術(shù)的光交換利用自由空間光互連，用電驅(qū)動微型鏡子（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3D MEMS交換機已放棄。 全光交換何時實現(xiàn)？2001年全光交換機技術(shù)并未火爆，如Cisco以5億美元收購的Monterey項目已暫停，其ONS15900波長路由器（Lambda Router）停產(chǎn)?？梢钥隙ǖ氖牵饨粨Q是通信發(fā)展歷程上的必由之路，但只能是一個逐步演進的過程，交換節(jié)點將長期保持半透明，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)，以優(yōu)化話音業(yè)務(wù)為初衷，雖然傳輸煤介采用光纖，但信號處理和交換都是通過電的方式來完成，系統(tǒng)復(fù)雜，難以擴展，很難在較快的時間內(nèi)完成路由的重新調(diào)度，簡單地采用提升ETDM速率和環(huán)上套新環(huán)的擴容法解決不了問題，成本也將居高不下。IEEE 802標準中最初指的是城域范圍的計算機網(wǎng)絡(luò)，電信部門的理解則不相同，看來計算機網(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，我們且等待ITU起草的城域網(wǎng)定義。正如美國國內(nèi)主要交換中心（節(jié)點）間平均距離是1600km，而歐洲則是400km，它們對LH的理解就會有所不同?！獎討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)用了大約一年的時間，預(yù)計2003年將全面進入千兆以太網(wǎng)的時期，以商住大樓綜合布線系統(tǒng)為例，主干（Riser）速率1Gb/s，到桌面有可能10Mb/s。我國城市居民住宅小區(qū)集中的格局與國外發(fā)達國家住宅分散相比，更易于實現(xiàn)FTTC（光纖到小區(qū)），最終必然發(fā)展到光纖到家，實現(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)，而且因為去除了1385nm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、線性要求高； 1350~1450nm：高速(~10Gb/s)數(shù)字信號，配合拉曼光纖放大器，可新增125個信道(100GHz間隔)，容量提高40%；1450nm以上：低速(~)數(shù)字信號。從成本來看，使用者應(yīng)首先考慮可否使用成本相對較低的多縱模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)廠家考慮的問題有如何解決量產(chǎn)時激光器和光纖精確對中（誤差不超過2μm）這一耗費工時的難題；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）。現(xiàn)在所說的多功能性主要指波長可調(diào)諧性,要求可調(diào)范圍寬、速度快、穩(wěn)定性好。例如DFBLD本是波長固定的，但其波長取決于內(nèi)腔光柵長度，后者與溫度相關(guān)，當(dāng)要求波長穩(wěn)定時這是缺點，為此不得不采用溫控模塊，但在調(diào)節(jié)波長時卻要利用這一效應(yīng)，化害為益，℃,波長控制較容易，也較穩(wěn)定，波長調(diào)諧范圍達一二十nm，今后要拓寬調(diào)諧范圍（爭取達到80~100nm）?，F(xiàn)在系統(tǒng)中光纖成本所占比例已不高，其余設(shè)備可由多個用戶分攤成本，但每個用戶處光收發(fā)模塊是少不了的，因此廉價激光器的出現(xiàn)將是光通信普及的關(guān)鍵。可以說VCSEL具有發(fā)光二極管低價和激光器高性能的優(yōu)點。但1550nm則還早得很。確實，在光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展上，美國和日本處于領(lǐng)先地位，日本人將歐洲研發(fā)人員稱為貝爾實驗室的崇拜者，中國當(dāng)然更不在話下。另外，整個環(huán)路的保護信號也可能需要放大。不妙的消息是，有公司預(yù)測到2004年城域網(wǎng)才會對光放大器市場有所貢獻，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，并且可以通過量產(chǎn)降低成本；采用半導(dǎo)體材料的特點決定了它可與其它有源器件單片集成，缺點是其折射率會因溫度和晶體方向的不同而改變?？磥砉饫w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用化FBG才誕生。一些具體用途有：作為傳輸濾光器，插入多級EDFA中起增益平坦作用；作為反射濾光器，例如用來制作光的插分復(fù)用器（OADM），從一組緊密相間的波長中將一個特定的光波反射出來，光波譜線可以很窄，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)鍵是價格——離用戶越近，價格應(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)濟放緩，但通信業(yè)的風(fēng)險投資依慣性在該年達到高峰。2002：復(fù)蘇年？這個問號是2002年1月準備這份報告時打上的。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)離開公司。Nortel：就在2001年1月Nortel還拒絕證實首批裁員4000人，7月其CEO還聲稱裁員已達極限。勝景不常，盛宴難再,股票價值一瀉千丈。2002年部分結(jié)果已可見到。同樣是這家公司，在近期預(yù)測光通信元件業(yè)已經(jīng)觸底，2003年將回升30%，達＄21億，遠低于2000年的91億規(guī)模。2002年日本官方統(tǒng)計全國已有10萬個FTTH用戶，是全球最多的國家；，占第四位，CIR預(yù)計到2006年會增至47萬。價格下降是意料中事，但光纖廠家的憂慮則來自于全球光纖產(chǎn)能過剩：~，預(yù)測2005年需求都不會這么大。(3) 陸地DWDM系統(tǒng)市場：見表6。截止2002年3月，我國光纜總的敷設(shè)長度180萬公里，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。主要是因為采用了VCSEL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升級到萬兆（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