光纖通信技術的發(fā)展現(xiàn)況如何?其應用范圍介紹
光通信是一種利用光傳輸信息的通信技術,它是一種高速、高帶寬、低損耗、低干擾的通信方式。光通信利用光纖作為傳輸介質,將信息轉換成光信號進行傳輸,具有傳輸速度快、傳輸距離遠、抗干擾能力強等優(yōu)點。光通信的主要組成部分包括光源、調制器、光纖、接收器等。光源可以是激光器或發(fā)光二極管等,用于產(chǎn)生光信號;調制器可以是電調制器或光調制器等,用于將電信號轉換成光信號;光纖是信息傳輸?shù)耐ǖ?,可以將光信號傳輸?shù)竭h距離的地方;接收器可以是光電探測器或光放大器等,用于將光信號轉換成電信號。
隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術的快速發(fā)展,對高速傳輸?shù)男枨蟛粩嘣黾?。中國的互?lián)網(wǎng)用戶數(shù)量龐大,對高速、大帶寬的通信需求迫切,這推動了光通信市場的快速增長;中國是全球最大的移動通信市場之一,5G網(wǎng)絡的建設對光通信行業(yè)帶來了巨大的機遇。5G網(wǎng)絡需要大量的光纖傳輸和光模塊設備,以滿足高速、大容量的通信需求。中國光通信行業(yè)市場規(guī)模龐大且增長迅速,受益于高速傳輸需求、5G網(wǎng)絡建設、FTTH建設等因素的推動。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,2022年中國光通信行業(yè)市場規(guī)模約為1331億元,其市場結構中,光纖光纜占比最重,占比為37%,其次為網(wǎng)絡運營服務,占比29%,光網(wǎng)絡設備占比26%。隨著技術的不斷創(chuàng)新和市場的不斷擴大,中國光通信行業(yè)有望繼續(xù)保持良好的發(fā)展勢頭。
5G網(wǎng)絡的商用推進:隨著5G網(wǎng)絡的商用推進,中國光通信行業(yè)將迎來更大的發(fā)展機遇。5G網(wǎng)絡對高速、大容量的光通信傳輸需求巨大,將推動光纖光纜、光模塊等光通信設備的需求增長。
光纖到戶(FTTH)的普及:中國政府將繼續(xù)推動光纖到戶(FTTH)的普及,以提供高速、穩(wěn)定的寬帶接入服務。FTTH建設將進一步推動光纖光纜、光電子器件等光通信設備的需求增長。
高速傳輸技術的發(fā)展:隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術的快速發(fā)展,對高速、大帶寬的通信需求將持續(xù)增加。光通信作為滿足高速傳輸需求的關鍵技術,將繼續(xù)受到市場的需求推動。
光通信與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)的融合:光通信技術將與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術進行深度融合,推動光通信行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。例如,光通信在智能交通、智能制造、智慧城市等領域的應用將進一步擴大。
技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級:中國光通信行業(yè)將繼續(xù)加大技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級的力度,提高光通信設備的性能和可靠性。同時,加強與國內外科研機構和企業(yè)的合作,推動光通信技術的創(chuàng)新和應用。
國際市場拓展:中國光通信企業(yè)將繼續(xù)加強在國際市場的競爭力,積極參與全球光通信產(chǎn)業(yè)鏈的合作和競爭。中國的光通信設備和技術將在一帶一路等國際合作中得到廣泛應用,推動中國光通信行業(yè)的國際化發(fā)展。
光纖通訊的發(fā)展企望,智能化光網(wǎng)絡與無線通信系統(tǒng)相比,智能化光網(wǎng)絡的光通信系統(tǒng)及網(wǎng)絡在網(wǎng)絡配置、網(wǎng)絡維護及故障診斷方面仍處于初級階段,智能化程度不足。由于單根光纖容量巨大,任一光纖故障的發(fā)生將給經(jīng)濟、社會帶來很大影響,因此網(wǎng)絡參數(shù)的監(jiān)測對未來智能網(wǎng)絡的發(fā)展至關重要。今后這方面需關注的研究方向有:基于簡化相干技術與機器學習的系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)、基于相干信號分析和相位敏感光時域反射的物理量監(jiān)測技術。
光纖通訊器件集成的核心目的是降低成本。在光纖通信技術中,通過不斷的信號再生可以實現(xiàn)信號的短距離高速傳輸。但是由于相位和偏振態(tài)恢復的問題,目前相干系統(tǒng)的集成還較為困難。另外,如果大規(guī)模集成的光—電—光系統(tǒng)可以實現(xiàn),也會顯著提升系統(tǒng)容量。但是限于技術效率低、復雜度高、難以集成等因素,光通信領域不太可能廣泛推廣如全光 2R(再放大、再整形)、3R(再放大、再定時、再整形)等全光信號處理技術。因此,在集成技術與系統(tǒng)方面,今后研究的方向有:對空分復用系統(tǒng)的現(xiàn)有研究雖已經(jīng)較豐富,但學界、業(yè)界對空分復用系統(tǒng)關鍵器件尚未實現(xiàn)技術突破,需進一步加強研究,如集成激光器與調制器、二維的集成接收機、高能效的集成光放大器等;新型光纖可能會顯著拓展系統(tǒng)帶寬,但仍需深入研究以確保其綜合性能與制造工藝達到現(xiàn)有單模光纖的水平;研究通信鏈路中可與新型光纖搭配使用的各類器件。
在光通信器件中,硅光器件的研發(fā)已初見成效。但目前國內相關研究以無源器件為主,對有源器件的研究較為薄弱。在光通信器件方面,今后的研究方向有:有源器件與硅光器件的集成研究;非硅光器件集成技術的研究,如 III-V族材料襯底集成技術的研究;新型器件研發(fā)的進一步跟進,如兼具高速與低功耗優(yōu)點的集成鈮酸鋰光波導。
光纖通信技術從最初的低速傳輸發(fā)展到現(xiàn)在的高速傳輸,已成為支撐信息社會的骨干技術之一,并形成了一個龐大的學科與社會領域。今后隨著社會對信息傳遞需求的不斷增加,光纖通信系統(tǒng)及網(wǎng)絡技術將向超大容量、智能化、集成化的方向演進,在提升傳輸性能的同時不斷降低成本,為服務民生、助力國家構建信息社會發(fā)揮重要作用。