自适应光学技术在大气光通信系统中的应用进展
评述Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．１０Ｏｃｔ．２００７
Ｒｅｖｉｅｗ
光通信
自适应光学技术在大气光通信系统中的应用进展
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＡｄａｐｔｉｖｅＯｐｔｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＬａｓｅｒＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＳｙｓｔｅｍ
杨慧珍１，２
李新阳１姜文汉１
１中国科学院光电技术研究所，
成都６１０２０９２中国科学院研究生院，
北京１０００３!"
９ＹＡＮＧＨｕｉｚｈｅｎ１，２ＬＩＸｉｎｙａｎｇ１ＪＩＡＮＧＷｅｎｈａｎ１
１ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＴｈｅＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１０２０９２ＧｒａｄｕａｔｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３!"９
摘要大气光通信中大气湍流引起的相位噪声和光强起伏噪声会严重影响通信系统的通信质量，自适应光学补偿可在一定程度上解决问题。常规自适应光学技术对于解决上行链路、下行链路中的湍流扰动问题得到了理论和实验验证。强闪烁现象的存在使得常规自适应光学技术在水平链路中的应用受限，不使用波前传感器的自适应光学技术则为这一问题的解决提供了可能方案。随机并行梯度下降算法是该类自适应光学技术中一种较有应用前途的控制算法。
关键词自适应光学；大气光通信；大气湍流；随机并行梯度下降算法Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｉｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｌａｓｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｓｙｓｔｅｍｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｐｈａｓｅｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅａｎｄｉｒｒａｄｉａｎｃｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｉｎｄｕｃｅｄｂｙｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅａｎｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｍａｙｂｅｓｏｌｖｅｄｐａｒｔｌｙｂｙｕｓｉｎｇａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｓｏｎｕｐｌｉｎｋａｎｄｄｏｗｎｌｉｎｋｉｓｍｉｔｉｇａｔｅｄｉｎｔｈｅｏｒｙａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓｉｓｌｉｍｉｔｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｓｔｒｏｎｇｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓｗｉｔｈｏｕｔａｗａｖｅ－ｆｒｏｎｔｓｅｎｓｏｒｐｒｏｖｉｄｅｓａｐｏｓｓｉｂｌｅｓｏｌｕｔｉｏｎｔｏｓｔｒｏｎｇｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｐａｒａｌｌｅｌｇｒａｄｉｅｎｔ－ｄｅｓｃｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓａｐｒｏｍｉｓｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓｔｏｔｈｅｌａｓｅｒｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓ；ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｌａｓｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ；ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ；ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｐａｒａｌｌｅｌ
ｇｒａｄｉｅｎｔ－ｄｅｓｃｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍ
中图分类号Ｏ４３９
１引言
大气光通信是指以太赫兹光谱范围内的激光或光脉冲作为信息载体、大气作为传输信道进行信息传输的通信系统，包括卫星－地面站之间的通信以及地面－地面之间进行的通信。大气光通信结合光通信与无线通信的优点，
大容量、高速传递语音、数据、图像等多媒体信息，无需任何有线通道，在卫星通信、本地宽带接入和军事通信领域都将具有极大的
图１相位共轭式自适应光学系统原理图
应用和发展潜力。
巨大的应用需求刺激着大气光通信技术的发展。在大气光通信为人们带来希望的同时也提出了该技术发展和推广应用所必须关注和解决的问题。其中大气湍流对通信质量的影响在各种影响因素中最为严重［１］。２０世纪９０年代，研究人员开始尝试使用自适应光学（ＡｄａｐｔｉｖｅＯｐｔｉｃｓ，ＡＯ）技术来补偿大气湍流对通信质量的影响，尽管自适应光学技术已经成为天文成像领域必不可少的关键技术［２］，但把自适应光学用于大气光通信的研究进行得并不顺利。在研究中人们发现，常规自适应光学技术［３］对于解决上行链路（地面－卫星）、下行（卫星－地面）链路中的畸变问题可以得到一定程度上的理论和实验验证［４￣１０］。但当人们着手把常规自适应光学技术用于水平（地面－地面）链路近地面长距离传输时，效果并不能让人满意，强闪烁现象的存在使得基于波前测量的常规自适应光学技术在该环境中的应用无能为力［１１￣１７］。不使用波前传感器的自适应光学技术［１８］则为这一问题的解决提供了可能方案，但早期的各种优化算法存在收敛速度太慢［１９］、硬件实现复杂［２０］等缺点，使得自适应光学技术在这一领域的应用几乎处于停滞阶段。而随机并行梯度下降算法（Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｐａｒａｌｌｅｄｇｒａｄｉｅｎｔｄｅｓｃｅｎｔ，ＳＰＧＤ）［２１，２２］的出
现则为把自适应光学技术应用于
强湍流环境提供了可能。
本文从大气光通信中引入自
适应光学技术的背景出发，概述
了自适应光学技术在大气光通信
领域的研究和应用状况。分析各
种链路的大气传输特点，并结合
各类自适应光学技术的特点，指
出适合不同链路应用的自适应光
学技术。提出自适应光学技术在
大气光通信中应用进一步发展必
须解决的问题，并展望了自适应
光学技术在大气光通信领域的应
用前景。
２引入自适应光学技术的
背景分析
波长更短、波束更窄的信号
光束带来众多优点的同时，也带
来了技术实现上的难点。如通信
双方捕获和瞄准的难度增加、光
学元件的设计完全不同于微波通
信系统以及易受大气传输信道的
影响等，其中大气湍流对通信质
量的影响在各种影响因素中最为
严重。
２０世纪７０，８０年代曾在世界
范围内掀起了激光大气通信研究
热潮，并取得了一定的研究成果。
但是进入２０世纪８０年代中后
期，国内外大部分从事激光大气
通信技术研究的单位相继停止了
对激光大气通信技术的进一步研
究。其主要原因就是由于大气信
道传输特性的随机不稳定性，影
响了激光大气通信技术的推广应
用，而技术上一时又找不到很好
的解决办法。２０世纪９０年代至
今，随着各类器件技术和工艺技
术的不断完善成熟，国内外再次
掀起了大气光通信的研究热潮。
但是大气信道传输特性的不稳定
问题依然没有得到很好的解决，
传输距离和通信质量依然受限于
大气的影响。因此保证系统在随
机信道条件下的正常工作对大气
光通信系统的工程化研究十分重
要。大气的影响主要表现为两个
方面：大气衰减和大气湍流效应。
大气衰减是指大气对光束的吸收
和散射而引起的信号能量减弱；
大气湍流效应包括光束扩展（接
收孔径面上的光功率密度减小）、
光束漂移（光束的中心位置随机
变化）和闪烁效应（接收天线接收
到的光强在时间和空间上随机起
伏）。
大气湍流效应可能导致通信
突发性错误，甚至是通信中断，从
而严重影响通信质量。自适应光
学技术正是为解决大气湍流的动
态扰动而产生的一门学科，目前
已经成为天文成像领域必不可少
的关键技术，并已扩展到高能激
光传输及人眼成像的校正等应用
中。同样，自适应光学技术对于减
少大气扰动对通信性能的影响也
将具有极大的应用潜力。
３常用自适应光学技术
图１为相位共轭式自适应光
学系统［３］，又称为常规自适应光学
系统，主要由波前传感器、波前控
制器和波前校正器组成。波前传感
器实时探测出波前畸变，波前畸变
信号经波前控制器处理后产生出
评述Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．１０
Ｏｃｔ．２００７Ｒｅｖｉｅｗ光通信
控制信号。波前校正器在控制信号的驱动下，产生与所探测到的畸变波前大小相等、符号相反的波前校正量，使受到大气湍流扰动的畸变波前得到实时补偿。波前传感器输出信息一般要经过波前重构后才能得到校正波前信号，常采用的波前重构算法为区域法、模式法、直接斜率法等。
图２为不使用波前传感器的成像自适应光学系统原理图，主要有波前控制器、波前校正器和性能指标分析模块组成。性能指标分析模块依据成像质量标准分析当前的成像质量，波前控制器使用合适的优化算法对性能指标进行优化，计算出波前校正器所需驱动信号，使用迭代方式校正畸变波前，最后得到接近衍射极限的成像效果。早期的像清晰化技术多采用爬山法［１９］、多元高频振动法［２０］进行控制参数的优化，近期常采用随机并行梯度下降算法［２１，２２］、模拟退火［２３］等随机并行优
化算法。图２与图１的主要区别
在于图１需要使用波前传感器探
测波前畸变信息，而图２中的性
能指标分析数据直接来源于成像
探测器，无需其他传感器。以下将
基于这两种自适应光学系统模型
讨论自适应光学技术在空间光通
信中的应用情况。
４自适应光学技术在大气光
通信中应用与研究概况
图３为自适应光学技术改进
大气光通信系统误码率的工作图
示。第①步，信号光波在湍流大气
中传输受到影响，产生相位畸变
或光强起伏；第②步，相位畸变和
光强起伏会增加通信系统的误码
率；第③步，误码率增加会降低通
信系统的性能；第④步，加入自适
应光学系统，控制信号光的相位
分布或光强分布；第⑤步，自适应
光学的加入减少了相位畸变或光
强起伏；第⑥步，相位畸变或光强
起伏减小导致误码率降低；第⑦
步，误码率降低改善通信系统的
性能。
从原理上来说，采用实时波
前控制的自适应光学技术，可以
减少信号衰减的可能性。但在不
同的应用中由于光波传播路径不
同，大气湍流对光信号的影响也
不同。如上行链路或下行链路中
可以认为光强起伏相对较弱，而
水平链路在近地面长程传输中，
即使是弱湍流条件，随着传播距
离的增加，信号光到达接收孔径
时依然会有较为严重的闪烁效
应。因此将自适应光学技术用于
大气光通信的同时必须考虑传输
信道的差异性。
４．１上行链路和下行链路
就上行链路而言，大部分相
位误差出现在发射器附近。但是
由于大气层上方光束的长程传
输，当发射器附近产生的相位误
差到达卫星接收器时，接收器将
会探测到程度较为严重的强度畸
变，即闪烁。如果在发射端使用常
规自适应光学技术，在光束离开
发射器之前进行预补偿，即把大
气湍流层的共轭相位添加到调制
后的发射光波，则在理想情况下，
发射光束离开大气层时便以平面
波的形式传播出去，闪烁将会被
大大降低。同样，也可以在接收端
使用自适应光学系统，测量来光
的相位畸变，使用波前校正器进
行相位校正。但是对于上行链路，
在发射端使用自适应光学技术更
为恰当，因为地面发射器比卫星
上的接收器更容易接收系统的复
杂性。对于下行链路，当光束向下
进入大气层时光束相位开始发生
畸变，传播到地面时出现闪烁现
象。接收孔径处的光波既有相位
图３自适应光学技术改进大气光通信系统误码率的工作图示，①～③为自适应光学技术加入前，④～⑦为加入后
图２不使用波前传感器的自适应光学系统原理图
畸变（大部分来自于低海拔度的湍流）又有强度畸变（来自于距离孔径较远处的相位畸变）。如果在地面接收端使用相位共轭式自适应光学技术，则可以除去部分或全部的相位畸变，但并不能逆转闪烁效应。也可以把自适应光学系统放置在卫星上，在光束发射之前进行预补偿，这种校正方式会增加卫星系统的复杂性。
图４为地面自适应光学系统的结构框图，采用常规自适应光学技术。用于上行链路校正时：把放置在卫星上的激光源作为参考信标，地面接收到来自卫星的波前信号。由波前传感器探测出波前畸变信息，波前控制器根据波前畸变信息产生控制变形镜的电
压信号，对随后发射的（有一个提
前角）上行信号光束施加一个预
校正相位，使得经过湍流传播到
卫星的波前能准确聚焦到卫星接
收孔径上。用于下行链路校正时：
变形镜产生的补偿相位直接作用
在来波信号上，部分或全部地去
除相位畸变，使接收器光束能量
集中。
１９９６年，Ｔｙｓｏｎ［４］研究了弱湍
流条件下常规自适应光学技术对
上行和下行链路中信号衰减和起
伏的校正能力，通过理论分析得
出使用自适应光学技术的地－空
激光通信系统可以极大地降低信
号衰减和起伏。日本邮政省通信
研究室［５］于１９９９年采用无波前传
感器的自适应光学技术进行了地
面站与国际空间站之间的激光通
信演示实验。利用安装在地面站
的低阶自适应光学系统（倾斜、离
焦、像散）改进下行链路中的耦合
效率和抑制上行链路中的光束漂
移及闪烁现象，极大地改进了通
信质量。
美国劳伦斯－利弗莫尔国家
实验室于２００２年采用常规自适
应光学技术进行了斜程２８．２ｋｍ
光通信数值模拟实验［１０］，传输速
率为１０Ｇｂｐｓ，自适应光学系统用
于下行链路波前畸变校正。图５
为该实验室在中等湍流条件下（ｒ０
为大气相干长度，ｒ０＝３．０３ｃｍ）的
实验结果。从图中可以看出，自适
应光学校正后相位面比校正前平
坦了许多，且耦合效率从２０％提
高到５５％。
４．２水平链路
信号光在近地面水平长程传
输中，即使是弱湍流条件，随着传
播距离的增加，信号光到达接收
孔径时依然会产生较强闪烁，而
强湍流现象又大多发生在近地
面，因此不像上行或下行链路中
大气湍流对光束的影响主要是相
位变化，大气湍流对水平传输的
影响主要是光强的变化。光强变
化的影响对于以光强为调制方式
的通信系统性能的影响是不言而
喻的，而光强调制方式则是光通
图５斜程２８．２ｋｍ大气光通信实验结果。（ａ）：校正前相位；（ｂ）：自适应光学校正后相位；（ｃ）：校正前远场光斑，光纤耦合效率为２０％；（ｄ）：自适应光学校正后远场光斑，耦合效率为５５％
图４地面自适应光学系统结构框图
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光通信
信系统中最易于实现和最常用的调制方式。因此采用自适应光学技术来抑制水平链路中大气闪烁对通信质量的影响很有必要。
１）水平近距离传输或弱湍流Ｌｅｖｉｎｅ等［２４］实验研究了距地面１ｋｍ，传输距离１～２．５ｋｍ范围内常规自适应光学技术的补偿效果，结果证明自适应光学系统对发射光束的质量有较大改进。文献［１０］同时数值模拟了１．３ｋｍ水平传输自适应光学校正效果，其中横向风速为３ｍ／ｓ，折射率结构常数ＣＮ２
＝３×１０－１４ｍ－２／３。图６为相关实验结果。从图中可以看出自适应光学校正后，斯特列耳比从０．０９附近提高到０．５８左右，远
场光斑能量明显集中。
２）水平远距离传输或强湍流当激光水平传输距离较长或传输路径上湍流较强时，会带来较强的振幅起伏。理论研究表明［１４］，在较强的振幅起伏情况下，光束波前将产生不连续性，常规自适应光学技术不能复原出正确的光束相位，进而无法实现基于相位共轭的补偿。Ｃ．Ａ．Ｐｒｉｍｅｒｍｅｎ［１５］等
在强闪烁条件下对常规自适应光
学技术的补偿效果进行了实验研究。他们的实验结果表明，当光束振幅起伏达到饱和时，信标光出现明显的暗区给波前测量带来严重影响，常规自适应光学补偿效果显著受到限制。Ｌｕｋｉｎ［１６，１７］等的研究结果也表明，强湍流环境下，波前传感器不能正确地探测出畸变波前成为限制自适应光学系统校正能力的关键因素。２００２年，Ｔｙｓｏｎ［１２］全面理论分析了各种传输场景在弱、中、强湍流情况下，自适应光学技术对无线光通信系统的误码率（ＢＥＲ）的改进能力。研究结果表明自适应光学技术的使用在减少闪烁效应对系统性能误码率的影响方面是有效的，但在弱或中等湍流情况下，这种改进作用很明显，在强湍流情况下孔径平均有可能比自适应光学技术提供更大的改进能力。１９９８年，中科院安徽光机所的王英俭等［１７］把常规自适应光学技术用于激光大气传输，实验结果也证实了当振幅起伏达到饱和时，自适应光学系统闭环时将产生振荡现象，无法实现稳定闭环。
因此，激光信号近地面水平远距离传输时，基于相位共轭的常规自适应光学技术的补偿能力受到大气湍流引起的闪烁现象的限制。其根本原因在于光强闪烁现象较为严重时，光波信号的振幅起伏给波前探测带来很大的误差，因而波前控制器也就无法准确地复原出相位，使得校正能力降低。图２中不使用波前传感器的自适应光学技术则为这种情况下的应用提供了可能。而该技术早期所采用的多元高频振动法对系统的带宽要求高、信噪比低且硬件实现复杂，爬山法收敛速度太慢，这两种优化算法的缺点使得人们不敢对其抱有太多的希望。近期的随机并行梯度下降算
法［２１，
２２］
则为自适应光学技术在强闪烁条件下的应用打开了僵局。该技术不需要进行波前测量及相应的波前重构，所有关于波前畸变信息转化一个标量性能指标，如光通信应用中，性能指标可以是误码率，也可以是耦合效率，使用以迭代方式对性能指标进行优化，最后可能得到接近衍射极限
图６水平传输１．３ｋｍ大气光通信实验结果。（ａ）为校正前后斯特列耳比变化曲线对比；（ｂ）为校正前远场光斑；（ｃ）为校
正后远场光斑
的校正效果。
基于随机并行梯度下降算法的自适应光学技术与大气光通信的结合可采用多种方式，如图７
和８中的模型示意图。图７中把自适应光学部分放置在接收端，自适应光学校正部分使得光电探测器探测到的信号能量集中，经自适应光学校正后的信号再送解调电路解调出通信数据。为增强通信系统吞吐率和利用目前发展较为成熟的光纤通信相关技术，一些大气光通信的应用需要把接收到的光束耦合到单模光纤中。这种情况下，可以把耦合效率作
为随机并行梯度下降算法优化的性能指标，从而提高耦合效率。图８在发射端使用基于随机
并行梯度下降算法的自适应光学技术对发射光束进行预补偿，把预补偿信息添加到调制后的发射光波上，再经发射天线发射出去。其补偿原理类似于常规自适应光学技术。
Ｗｅｙｒａｕｃｈ等［２５，
２６］
采用的实验台由用于倾斜控制的光束定向系
统和基于随机并行梯度下降算法的高分辨率自适应光学系统组成，其中高分辨率自适应光学系统主要由超大规模集成电路
（ＶＬＳＩ）实现的随机并行梯度下降算法控制器和１３２单元的微机电变形镜组成。信号光束经近地面２．３ｋｍ的大气传输之后被耦合到单模光纤，随机并行梯度下降算法把接收器上接收到的信号强度
作为系统性能指标进行优化。图９为其在中等闪烁条件下的实验结果，从图中可以看出使用自适应光学技术时的性能指标大约是不使用自适应光学技术的２倍。
基于随机并行梯度下降算法的自适应光学系统每秒完成约
７０００次的电压扰动，实验结果证明了弱、中湍流条件下该自适应光学系统对波前畸变的抑制能力和降低信号衰减的有效性。值得说明的是上述电压扰动频率受限于变形镜的响应时间，而非基于随机并行梯度下降算法本身所能达到的迭代速度。如果采用更加快速的波前校正器，则基于随机并行梯度下降算法完全可以满足强湍流条件对电压扰动频率的要求。可见，基于随机并行梯度下降算法的自适应光学系统不但能够工作在弱、中等湍流情况下，而且能够适应强湍流环境。又由于硬件实现相对简单（不需要波前传感器），该类自适应光学技术正越来越受到自适应光学系统研究领
图９基于随机并行梯度下降算法的近地面大气传输自适应光学校正效果。（ａ）有无自适应光学校正时的性能指标随时间
变化曲线；（ｂ）相应的性能指标方差［ｓＪ２
（ｔ）＝＜Ｊ２＞／＜Ｊ＞２－１］的变化曲线
图８在发射端使用随机并行梯度下降算法自适应光学技术的大气光通信系统
模型
图７在接收端使用随机并行梯度下降算法自适应光学技术的大气光通信系统
模型
评述Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．１０Ｏｃｔ．２００７
Ｒｅｖｉｅｗ
光通信
参考文献
１ＬａｒｒｙＣ．Ａｎｄｒｅｗｓ，ＲｏｎａｌｄＬ．Ｐｈｉｌｌｉｐｓ．Ｌａｓｅｒｂｅａｍｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈｒａｎｄｏｍｍｅｄｉａ［Ｍ］．ＳＰＩＥＰｒｅｓｓ，Ｂｅｌｌｉｎｇｈａｍ，ＷａｓｈｉｎｇｔｏｎＵＳＡ．２００５．
２ＪｏｈｎＷ．Ｈａｒｄｙ．Ａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓｆｏｒａｓｔｒｏｎｏｍｉｃａｌｔｅｌｅｓｃｏｐｅｓ［Ｍ］．ＯｘｆｏｒｄＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ，ＮｅｗＹｏｒｋ，１９９８３Ｒ．Ｋ．Ｔｙｓｏｎ．Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓ［Ｍ］．ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ，ＮｅｗＹｏｒｋ．１９９１
４Ｒ．Ｋ．Ｔｙｓｏｎ．Ａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓａｎｄｇｒｏｕｎｄ－ｔｏ－ｓｐａｃｅｌａｓｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．１９９６，３５（１９）：３６４０￣３６４６
５Ｋ．Ｈ．Ｋｕｄｉｅｌｋａ，Ｙ．Ｈａｙａｎｏ，Ｗ．Ｋｌａｕｓｅｔａｌ．．Ｌｏｗ－ｏｒｄｅｒａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓｓｙｓｔｅｍｆｏｒｆｒｅｅ－ｓｐａｃｅｌａｓｅｄｃｏｍ：ｄｅｓｉｇｎａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓ［Ｃ］．Ｉｎｔｌ．ｗｏｒｋｓｈｏｐｏｎＡ．Ｏ．ｆｏｒＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＭｅｄｉｃｉｎｅ，Ｄｕｒｈａｍ，１９９９，１￣６
６Ｙ．Ｈａｙａｎｏ，Ｙ．Ａｒｉｍｏｔｏ，Ｗ．Ｋｌａｕｓ．Ｇｒｏｕｎｄ－ｔｏ－ｓａｔｅｌｌｉｔｅｌａｓｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍａｔＣＲＬｕｓｉｎｇａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓ［Ｃ］．Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，１９９７，３１２６：２０８￣２１５
７Ｙ．Ｈａｙａｎｏ，Ｗ．Ｋｌａｕｓ，Ｙ．Ａｒｉｍｏｔｏ．Ｐｒｏｔｏｔｙｐｅａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓｓｙｓｔｅｍｆｏｒｇｒｏｕｎｄ－ｔｏ－ｓａｔｅｌｌｉｔｅｌａｓｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ［Ｃ］．Ｐｒｏｃ．
域的重视，被认为是具有应用和发展前途的自适应光学控制算法之一［２７］。
４．３讨论与分析
由４．１和４．２节的讨论可以知道，上行和下行链路的畸变补偿比水平链路的补偿容易得多，大部分畸变是相位畸变，所以常规自适应光学技术基本可以实现这一要求。为减少卫星系统的复杂性，自适应光学系统通常放在地基端。从自适应光学技术在天文成像领域的成功应用来看，为减少大气对通信质量的影响，自适应光学技术势必也将会成为地－空、空－地通信的有力辅助工具。由于激光远距离水平传输的特殊性，常规自适应光学技术的应用受到限制。不使用波前传感器的基于随机并行梯度下降算法则为这一难题提供了一个可能解决方案。
当然，自适应光学技术本身正处于发展时期，理论和应用上并非完全成熟，它对大气的补偿效果也远非理想。其补偿效果要受到自适应光学系统的控制带宽、空间补
偿能力（校正器的单元数）等多种条件的限制。如基于随机并行梯度下降算法虽然采用了多个控制通道并行处理的方法，但由于其本身是一种迭代优化算法，要完全适用于强湍流条件下的动态要求，必须有高速的光电探测器件、高速的数据处理及响应速度高的波前校正器与之配合。
５总结与展望
本文初步分析了在大气光通信领域引入自适应光学技术的背景，介绍了两种常用的自适应光学技术。对上行链路、下行链路、水平链路的激光传输特性做了简单探讨，最后概述了自适应光学技术在大气光通信领域的研究和应用情况。从发展来看，上行链路和下行链路的畸变补偿比水平传输的补偿更容易实现。水平链路中强闪烁现象的存在限制了常规自适应光学技术的校正能力，基于随机并行梯度下降算法的自适应光学技术可能解决这个问题。
具有无线通信和光通信两种通信方式优点的空间光通信对于
微波通信拥挤问题以及“最后一公里”通信方案的解决具有不可替代的作用，将使通信领域发生一场更新换代的革命，对科学研究、国防军事和商业通信等都将产生巨大而深远的影响。另一方面，大气湍流对通信质量的影响不容忽视，而自适应光学技术正是为解决大气湍流问题而产生和发展的一门学科，因此随着自适应光学技术的发展和成熟，自适应光学技术必将成为提高大气激光通信质量的有力助手，推动大气光通信技术向工程化和实用化发展。
收稿日期：２００７－０６－１１
基金项目：中国科学院研究生科学与社会实践资助专项。
作者简介：杨慧珍（１９７３－）女，河南人，博士研究生，主要从事自适应光学技术研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇｈｚ５２６＠１２６．ｃｏｍ
导师简介：李新阳（１９７１－），男，四川人，研究员，博导，主要从事自适应光学技术研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｙｌｉ＠ｉｏｅ．ａｃ．ｃｎ
ＳＰＩＥ，１９９８，３３５３：７２６￣７３４
８Ｍ．Ｓｒｉｎｉｖａｓａｎ，Ｖ．Ｖｉｌｎｒｏｔｔｅｒ．Ｍ．Ｔｒｏｙｅｔａｌ．．Ａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓ［Ｒ］．ＴｈｅＩｎｔｅｒｐｌａｎｅｔａｒｙＮｅｔｗｏｒｋＰｒｏｇｒｅｓｓＲｅｐｏｒｔ，２００４，４２￣１５８：１￣１４（ｈｔｔｐ：／／ｉｐｎｐｒ．ｊｐｌ．ｎａｓａ．ｇｏｖ／ｐｒｏｇｒｅｓｓ＿ｒｅｐｏｒｔ／４２－１５８／１５８Ｂ．ｐｄｆ）
９Ｒ．Ｍｕｋａｉ，Ｋ．Ｗｉｌｓｏｎ，Ｖ．Ｖｉｌｎｒｏｔｔｅｒ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｇｅｎｅｔｉｃａｎｄｇｒａｄｉｅｎｔｄｅｓｃｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｔｏｗａｖｅ－ｆｒｏｎｔｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｄｅｅｐ－ｓｐａｃｅｏｐｔｉｃａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｒｅｃｅｉｖｅｒ［Ｒ］．ＴｈｅＩｎｔｅｒｐｌａｎｅｔａｒｙＮｅｔｗｏｒｋＰｒｏｇｒｅｓｓＲｅｐｏｒｔ，２００５，４２￣１６１：１￣２１（ｈｔｔｐ：／／ｔｍｏ．ｊｐｌ．ｎａｓａ．ｇｏｖ／ｐｒｏｇｒｅｓｓ＿ｒｅｐｏｒｔ／４２－１６１／１６１Ｕ．ｐｄｆ）
１０Ｓ．Ｃ．Ｗｉｌｋｓ，Ｊ．Ｒ．Ｍｏｒｒｉｓ，Ｊ．Ｍ．Ｂｒａｓｅｅｔａｌ．．Ｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓ－ｂａｓｅｄｆｒｅｅ－ｓｐａｃｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｓｙｓｔｅｍｓ［Ｃ］．Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，２００２，４８２１：１２１￣１２８
１１Ｖ．Ｐ．ＬｕｋｉｎＢ．Ｖ．Ｆｏｒｔｅｓ．Ｐｈａｓｅ－ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓｏｆａｎｏｐｔｉｃａｌｗａｖｅｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇｕｎｄｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｓｔｒｏｎｇｉｎｔｅｎｓｉｔｙｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．，２００２，４１（２７）：５６１６￣５６２４
１２Ｒ．Ｋ．Ｔｙｓｏｎ．Ｂｉｔ－ｅｒｒｏｒｒａｔｅｆｏｒｆｒｅｅ－ｓｐａｃｅａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓｌａｓｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ．，２００２，１９（４）：７５３￣７５８１３Ｒ．Ｋ．ＴｙｓｏｎＤ．Ｅ．Ｃａｎｎｉｎｇ．Ｉｎｄｉｒｅｃｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆａｌａｓｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｂｉｔ－ｅｒｒｏｒ－ｒａｔｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｗｉｔｈｌｏｗ－ｏｒｄｅｒａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓ［Ｊ］．Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．２００３，４２（２１）：４２３９￣４２４３
１４Ｎ．Ｂ．Ｂａｒａｎｏｖａ，Ａ．Ｖ．Ｍａｍａｅｖ，Ｎ．Ｆ．Ｐｉｌｉｐｅｔｓｋｙｅｔａｌ．．Ｗａｖｅ－ｆｒｏｎｔｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓ：ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓｆｏｒａｄａｐｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍｓｗｉｔｈｐｈａｓｅｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ．，１９８３，７３（５）：５２５￣５２８
１５Ｃ．Ａ．Ｐｒｉｍｍｅｒｍｅｎ，Ｔ．Ｒ．Ｐｒｉｃｅ，Ｒ．Ａ．Ｈｕｍｐｈｒｅｙｓｅｔａｌ．．Ａｔｏｍｏｐｈｅｒｉｃ－ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｉｎｓｔｒｏｎｇ－ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．，１９９５，３４（１２）：２０８１￣２０８８
１６Ｖ．Ｐ．ＬｕｋｉｎＢ．Ｖ．Ｆｏｒｔｅｓ．Ｐｈａｓｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｏｆａｎｉｍａｇｅｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｂｒｏａｄｉｎｇｕｎｄｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｓｔｒｏｎｇｉｎｔｅｎｓｉｔｙｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，１９９９，３７６３：６１￣７２
１７王英俭，王春红，汪超等．激光实际大气传输湍流效应相位校正一些实验结果［Ｊ］．量子电子学报，１９９８，１５（２）：１６４￣１６９
１８Ｒ．Ａ．Ｍｕｌｌｅｒ，Ａ．Ｂｕｆｆｉｎｇｔｏｎ．Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｏｆａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃａｌｌｙｄｅｇｒａｄｅｄｔｅｌｅｓｃｏｐｅｉｍａｇｅｓｔｈｒｏｕｇｈｉｍａｇｅｓｈａｒｐｅｎｉｎｇ［Ｊ］．Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ，１９７４，６４（９）：１２００￣１２１０
１９姜文汉，黄树辅，吴旭斌．爬山法自适应光学波前校正系统［Ｊ］．中国激光，１９８８，１５（１）：１７￣２１
２０Ｔ．Ｒ．Ｏ＇Ｍｅａｒａ．Ｔｈｅｍｕｌｔｉｄｉｔｈｅｒｐｒｉｎｃｉｐｌｅｉｎａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓ［Ｊ］．Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ，１９７７，６７（３）：３０６￣３１５
２１Ｍ．Ａ．Ｖｏｒｏｎｔｓｏｖ，Ｇ．Ｗ．Ｃａｒｈａｒｔ，Ｍ．Ｃｏｈｅｎ．Ａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓｂａｓｅｄｏｎａｎａｌｏｇｐａｒａｌｌｅｌｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ：ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ．，２０００，１７（８）：１４４０￣１４５３
２２杨慧珍，李新阳，姜文汉．自适应光学系统随机并行梯度下降控制算法仿真与分析［Ｊ］．光学学报，２００７，２７（８）：１３５５￣１３６０
２３Ｓ．Ｚｏｍｍｅｒ，Ｅ．Ｎ．Ｒｉｂａｋ，Ｓ．Ｇ．Ｌｉｐｓｏｎｅｔａｌ．．Ｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｎｅａｌｉｎｇｉｎｏｃｕｌａｒａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓ［Ｊ］．Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．，２００６，３１（７）：１￣３２４Ｂ．Ｍ．Ｌｅｖｉｎｅ，Ｅ．Ａ．Ｍａｒｔｉｎｓｅｎ，Ａ．Ｗｉｔｔｈｅｔａｌ．．Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｌｉｎｅ－ｏｆ－ｓｉｇｈｔｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｏｖｅｒｎｅａｒ－ｇｒｏｕｎｄｐａｔｈｓａｎｄｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｓｉｎｌａｓｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．，１９９８，３７（２１）：４５５３￣４５６０
２５Ｔ．Ｗｅｙｒａｕｃｈ，Ｍ．Ａ．Ｖｏｒｏｎｔｓｏｖ．Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｗｉｔｈａｓｐｅｃｋｌｅｂｅａｃｏｎｉｎｓｔｒｏｎｇｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ：ｄｉｒｅｃｔｅｄｅｎｅｒｇｙａｎｄｌａｓｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．，２００５，４４（３０）：６３８８￣６４０１
２６Ｔ．Ｗｅｙｒａｕｃｈ，Ｍ．Ａ．Ｖｏｒｏｎｔｓｏｖ．Ｆｒｅｅ－ｓｐａｃｅｌａｓｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｗｉｔｈａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓ：ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ［Ｒ］．Ｊ．Ｏｐｔ．Ｆｉｂｅｒ．Ｃｏｍｍｕｎ．Ｒｅｐ．１：３５５￣３７９，２００４
２７Ｊ．Ａ．Ｐｅｒｒｅａｕｌｔ，Ａ．Ｗｉｒｔｈ．Ｓｕｒｖｅｙｏｆａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ［Ｃ］．Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，２００５，５９０３，５９０３０７－１￣５９０３０７－８
移动通信现状及技术发展展望
移动通信现状及技术发展展望
移动通信现状及技术发展展望 信息来源：中 国电信业分类：电信通 信 发布时间：2005 年12月8日 目前世界电信业的技术发展进 入了新的发展阶段，出现融合、调整、变革的新趋势。尤其是3G、NGN和宽带技术的发展和应用，已经成为今后一段时期的全球发展热点。 可以预见，“十一五”期间，我国电信市场规模还将继续稳步扩大，人们对通信的依赖和需求程度也将不断提高。国民经济的稳步持续发展、社会信息化进程的不断推进、用户消费能力的提高，都将进一步刺激电信市场需求的增长。那么，各项通信技术在未来的五年里将会出现怎样的 发展态势？《中国电信业》杂志发表中国移动通信集团公司副总工程师真才基的署名文章，对“十一五”期间电信技术的发展走向进行全面 深入的分析和预测。真才基全球移动通信发展回顾全球移动通信发展虽然只有短短20年的时间，但它已经创造了人类历史上伟大的奇迹，截至2005年6月份全球移动用户已经达到19亿。目前，在移动通信领域有一些
趋势已经发生或者是正在发生，总结起来有以下的几个趋势和特点：1、移动通信在通信市场中的主体地位进一步加强移动话音业务超过固定，差距逐步拉大，异质竞争明显，主要体现在两个方面：从用户数看，2002年底，全球移动用户数已经超过了固定用户数(中国则是2003年进入这个拐点)。截至2004年5月，近100个国家的移动用户数已经超过固定用户数，这一趋势仍在继续。移动超过固定，实质上反映了人类对移动性和个性化的需求在急剧上升。未来，移动通信将成为人们最主要的通信方式。从收入看，全球移动电话收入已经接近固定电话收入，有可能在2004年或者2005年超过固定电话收入。移动电话的资费与固定电话资费越来越靠近，同时移动通信的“个人化”，使得移动话音对固定话音的分流作用更加凸现。 2、GSM体系依旧占据主导地位近3年来全球GSM的主流地位愈加凸显出来，与CDMA相比，市场优势更加明显。截至2004年年底，全球GSM /WCDMA体系的占75.14%，而CDMA体系在全球移动市场的份额为13.91%，因此GSM/WCDMA用户
国内光通信产业发展现状分析
国内光通信产业发展现状分析 一、光电线缆及光器件发展成就 中投顾问在《2017-2021 年光通信行业深度调研及投资前景预测报告》中指出，2011-2015 年，我国光电线缆及光器件行业企业紧跟国家发展战略部署，围绕创新驱动、转型发展作出了艰苦努力，取得令人鼓舞的成绩。截止十二五末，行业企业完成工业产值同比增加26%。对国家的税收贡献达900.07 亿。行业31 家上市公司的总销售规模达到2205.78 亿人民币。占整个产业比例41.3%。产业资本边界清晰，以民营+上市为主的格局基本形成。产业结构不断优化，光纤预制棒、光纤光缆、光器件、战略新兴产业和传统的同轴电缆、数据电缆、铁路信号电缆、高频电子线缆组件等五大产业格局市场竞争能力不断提高。 我国光纤预制棒、光纤、光缆产品，光纤预制棒十二五末打破国外垄断国产化率由不到30%提高至约80%，预制棒技术实现了群体突破，国内总的预制棒产能超过5000 吨。已成功开发出了自主知识产权的光纤预制棒制造设备。总规模已达935 亿人民币。光纤、光缆产能充足，供应全球市场份额的一半以上。光纤、光缆的产能分别是2.4 亿公里和2.8 亿芯公里。企业总数达150 家以上，其中规模较大的光缆企业在40 家左右，能同时生产光纤、光缆的企业在20 家左右，光纤预制棒、光纤及光缆一体化的企业有10 家左右。已经成为全球光纤光缆第一产能大国，同时一些领军企业已经进入了国际领先行列。实现了光纤拉丝成套设备国产化，而且部分光纤拉丝成套设备开始销售到海外。生产OPGW、OPPC 和海光缆等光单元用的焊管生产线基本实现国产化。该产业集群十二五未共完成销售收入1330.63 亿人民币，占
光通信中的重要技术及发展趋势
光通信中的重要技术及发展趋势 [摘要] 随着信息化社会的到来,通信技术也得到了日新月异的发展。在过去的几年中,人们对传输速率的要求越来越高,使用高速率数据传输的用户数量每年都在递增,而光通信技术在过去几年中也有了长足的发展,光纤通信凭借其传输高速率的数据,成为广域通信网的骨干网络,如今在广域通信网中绝大部分是通过光纤传输的。本文主要讨论在光通信中的主要技术以及未来光通信的几个发展趋势。 [关键词] 光通信光接入光交换全光网无线光通信 随着用户对接入带宽要求的日益增加以及三网融合后对数字高清信号的传送,对运营商接入侧及骨干核心传输有了更高的要求,而光通信在其中起了举足轻重的作用,光通信技术的发展决定了电信业的未来方向,近几年,不论在接入层以及核心层,光通信技术都有了长足的发展。 1.在接入层: 1.1无源光网络(PON) 无源光网络主要用于解决宽带最终用户接入终端局的问题,由于这种接入技术使得接入网的局端(OLT)与用户(ONU)之间只需光纤、光分路器等光无源器件,不需租用机房和配备电源,因此被称为无源光网络。无源光网络以其容量大、传输距离长、较低成本、全业务支持等优势成为热门技术。目前已经逐步商用化的无源光网络主要有TDM-PON(APON、EPON、GPON)和WDM-PON。 无论是核心网、传输网还是接入网,其发展的首要因素就是业务,是终端用户的需求。从业务发展现状来看,高带宽的消耗业务逐步涌现,带宽提速成为迫切需求,而PON以其容量大、传输距离长、较低成本、全业务支持等优势成为宽带接入的热点,它在提供业务组合的同时,实现了高可靠性和高性能,已经成为了下一代光接入网的发展方向。 1.2无线光通信技术 从光纤骨干网到用户之间的”最后一英里”,如果铺设光缆,不仅花费大而且耗时;许多无线通信技术可以解决”最后一英里”的问题,但是这些技术需要向无线电管理委员会申请频率执照,不仅要使用户支付大量的频率占用费,而且申请也要花费数月的时间。无线光通信因为无需频率申请,机型小方便架设,能够简单的解决最后一英里的问题,为宽带接入的快速部署提供一种灵活的解决方案。 无线光通信系统是以大气作为传输媒质来进行光信号的传送的。只要在收发两个端机之间存在无遮挡的视距路径和足够的光发射功率,就可以进行通信。一个无线光通信系统包括三个基本部分:发射机、信道和接收机。在点对点传输的
中国光纤通信技术的现状及未来.
中国光纤通信技术的现状及未来 光纤通信是我国高新技术中与国际差距较小的领域之一。光纤通信由于其具有的一系列特点, 使其在传输平台中居于十分重要的地位。虽然目前移动通信, 甚至卫星移动通信的热浪再现高波,但 Telecom99的展示说明,光纤通信仍然是最主要的传输手段。在北美,信息量的 80%以上是通过光纤网来传输的。在我国光纤通信也得到广泛的应用,全国通信网的传输光纤化比例已高达 82%。光纤通信技术的应用基本达到国际同类水平,自主开发的光纤通信产品也比较接近国际同类产品水平, 但实验室的研究水平还有一定的差距。本文扼要回顾我国光通信走过的历程, 并从光纤光缆、光器件、光传输设备和系统等几方面介绍光通信的研发、应用现状, 展望光通信在我国的应用前景, 将激励我们为振兴我国光通信民族产业做出更大的贡献。 1 我国光通信历程的回顾 我国的光通信起步较早, 70年代初就开始了大气传输光通信的研究,随之又进行光纤和光电器件的研究,自 1977年初,研制出第一根石英光纤起,跨过一道道难关,取得了一个又一个零的突破。如今回顾起来,所经历的“里程碑”依然历历在目: 1977年,第一根短波长 (0. 85mm 阶跃型石英光纤问世,长度为 17m ,衰减系数为300dB/km。 研制出 Si-APD 。 1978年,阶跃光纤的衰减降至 5dB/km。 研制出短波长多模梯度光纤,即 G .651光纤。 研制出 GaAs-LD 。 1979年,研制出多模长波长光纤,衰减为 1dB/km。 建成 5.7km 、 8Mb/s光通信系统试验段。
1980年, 1300nm 窗口衰减降至 0.48dB/km, 1550nm 窗口衰减 为 0.29dB/km。 研制出短波长用的 GaAlAs-LD 。 1981年,研制出长波长用的 InGaAsP-LD 和 PIN 探测器。 多模光纤活动连接器进入实用。 研制出 34Mb/s光传输设备。 1982年,研制成功长波长用的激光器组件和探测器组件 (PIN-FET。 研制出光合波分波器、光耦合器、光衰减器、滤光器等无源器件。 研制出 140Mb/s光传输设备。 1984年,武汉、天津 34Mb/s市话中继光传输系统工程建成 (多模。 1985年,研制出 1300nm 单模光纤,衰减达 0.40dB/km。 1986年,研制出动态单纵模激光器。 1988年,全长 245km 的武汉椌V輻沙市 34Mb/s多模光缆通信系统工程通过邮电部鉴定验收。 扬州——高邮 4Mb/s单模光缆通信系统工程通过邮电部鉴定验收。 1989年,汉阳——汉南 40Mb/s单模光传输系统工程通过邮电部鉴定验收。 1990年, 研制出 G .652标准单模光纤, 最小衰减达 0.35dB/km。到 1992年降至0.26dB/km。成功地研制出 1550nm 分布反馈激光器 (DFB-LD。 1991年,研制出 G .653色散位移光纤。最小衰减达 0.22dB/km。
移动通信技术的现状与发展
移动通信技术的现状与发展-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
下一代互联网技术大作业 题目移动通信技术的现状与发展 姓名 专业网络工程 班级 1402班 学号
1. 移动通信技术的概念及相关知识 1.1 移动通信的基本概念 移动通信是指通信中的移动一方通过无线的方式在移动状态下进行的通信，这种通信方式可以借助于有线通信网，通过通信网实现与世界上任何国家任何地方任何人进行通信，因此，从某种程度上说，移动通信是无线通信和有线通信的结合。移动通信的发展先后经历了第一代蜂窝模拟通信，第二代蜂窝数字通信，以及未来的第三代多媒体传输、无线Internet等宽带通信，它的最终目标是实现任何人在任何时间任何地点以任何方式与任何人进行信息传输的个人通信。 1.2移动通信的发展 目前，移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通信阶段，并且正朝着个人通信这一更高级阶段发展。未来移动通信的目标是，能在任何时间、任何地点、向任何人提供快速可靠的通信服务。1978年底，美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统（AMPS），建成了蜂窝状模拟移动通信网，大大提高了系统容量。与此同时，其它发达国家也相继开发出蜂窝式公共移动通信网。这一阶段的特点是蜂窝移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展,这个系统一般被当作是第一代移动通信系统。 从20世纪80年代中期开始，数字移动通信系统进入发展和成熟时期。蜂窝模拟网的容量已不能满足日益增长的移动用户的需求。80年代中期，欧洲首先推出了全球移动通信系统（GSM：Global System for Mobile）。随后美国和日本也相继指定了各自的数字移动通信体制。20世纪90年代初，美国Qualcomm 公司推出了窄带码分多址（CDMA：Code-Division Multiple Access）蜂窝移动通信系统，这是移动通信系统中具有重要意义的事件。从此，码分多址这种新的无线接入技术在移动通信领域占有了越来越重要的地位。些目前正在广泛使用的数字移动通信系统是第二代移动通信系统。
光纤通信技术的发展与应用
光纤通信技术的发展与应用 一、光纤通信的应用背景 通信产业是伴随着人类社会的发展而发展的。追溯光通信的发展起源，早在三千多年前，我国就利用烽火台火光传递信息，这是一种视觉光通信。随后，在1880年贝尔发明了光电话，但是它们所传输的信息容量小，距离短，可靠性低，设备笨重，究其原因是由于采用太阳光等普通光源。之后伴随着激光的发现，1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。 二、光纤通信的技术原理 光纤即光导纤维，光纤通信是指利用光波作为载波，以光纤作为传输介质将要传输的信号从一处传至另一处的通信方式。其中，光纤由纤芯、包层和涂层组成。纤芯是一种玻璃材质，以微米为单位，一般几或几十微米，比发丝还细。由多根光纤组成组成的称之为光缆。中间层称为包层，根据纤芯和包层的折射率不同从而实现光信号传输过程中在纤芯内的全反射，实现信号的传输。涂层就是保护层，可以增加光纤的韧性以保护光纤。
光纤通信系统的基本组成部分有光发信机、光纤线路、光收信机、中继器及无源器件组成。光发信机的作用是将要传输的信号变成可以在光纤上传输的光信号，然后通过光纤线路实现信号的远距离传输，光纤线路在终端把信号耦合到收信端的光检测器上，通过光收信端把变化后的光信号再转换为电信号，并通过光放大器将这微弱的电信号放大到足够的电平，最终送达到接收端的电端完成信号的输送。中继器在这一过程中的作用是补偿光信号在光纤传输过程中受到的衰减，并对波形失真的脉冲进行校正。无源器件的作用则是完成光纤之间、光纤与光端机之间的连接及耦合。其原理图如图1所示： 通过信号的这一传输过程可以看出，信号在传输过程中其形式主要实现了两次转换，第一次即把电信号变成可在光纤中传输的光信号，第二次即把光信号在接收端还原成电信号。此外，在发信端还需首先把要传输的信号如语音信号变成可传输的电信号。 三、光纤通信的特点 1.抗干扰能力强。光纤的主要构成材料是石英，石英属绝缘材料的范畴，绝缘性好，有很强的抗腐蚀性。而且在实际应用过程中它受电流的影响非常小，因此抗电磁干扰的能力很强，可以不受外部环境的影响，也不受人为架设的电缆等的干扰。这一特性相比于普通无线
光纤通信技术的现状及前景
光纤通信技术的现状及前景 摘要：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。 关键词：光纤通信传输发展 引言 光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中,作为载波的光波频率比电波的频率高得多,而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路,光纤之间的串绕非常小；光波在光纤中传输,不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听；光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,所以用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题。 自光纤通信问世以来，整个通信领域发生了革命性变化，它使高速率、大容量的通信成为可能。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、不易串音等优点而备受业内人士的青睐，发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从1980～2000年2O年间增加了近10000倍，传输速度在过去的1O年中提高了约100倍。目前我国长途传输网的光纤化比例已超过80％，预计到2010年，全国光缆建设总长度将再增加约105km，并且将有11个大城市铺设10G以上的大容量光纤通信网络。 1.光纤通信技术的现状 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。 1.1波分复用技术 波分复用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)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人l根光纤进行传输。在接收端，再用1个波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。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1根光纤中可实现多路光信号的复用传输。 DWDM系统除了波长数和传输容量不断增加外，光传输距离也从约600km大幅扩展至2000km 以上。 1.2 宽带放大器技术 进一步提高传输容量、增大光放大器带宽的方法有掺饵氟化物光纤放大器、碲化物光纤放大器、控制掺饵光纤放大器与普通的EDFA组合、拉曼光纤放大器。 1.3 色散补偿技术 对高速信道来说,在1 5 5 0 n m 波段约18p s ( mmok m) 的色散将导致冲展宽而引起误码, 限制高速信号长距离传输。对采用常规光纤的10Gb i t / s 系统来说,色散限制仅仅为5 0 k m。因此,长距离传输中必须采用色散补偿技术。 1.4 孤子WDM传输技术 超大容量传输系统中,色散是限制传输距离和容量的一个主要因素。在高速光纤通信系统中，使用孤子传输技术的好处是可以利用光纤本身的非线性来平衡光纤的色散,因而可以显著增加无中继传输距离。 1.5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，
自适应光学技术
自适应光学技术 姜文汉 中国工程院院士,中国科学院光电技术研究所,成都610209 关键词 自适应光学 波前探测 波前控制 波前校正 高分辨力成像 激光核聚变 人眼视网膜 动态光学波前误差是困扰光学界几百年的老问题,自适应光学技术提供了解决这一难题的途径。自适应光学通过对动态波前误差的实时探测 控制 校正,使光学系统能够自动克服外界扰动,保持系统良好性能。本文在说明自适应光学技术的基本原理后,介绍由中国科学院光电技术研究所研制的三套自适应光学系统及其使用结果:1.2m 望远镜天体目标自适应光学系统, 神光I 激光核聚变波前校正系统和人眼视网膜高分辨力成像系统。 1自适应光学 自动校正光学波前 误差的技术 从1608年利普赛(L i ppers hey)发明光学望远镜, 1609年伽里略(G alileo)第一次用望远镜观察天体以来 已经过去了近400年了,望远镜大大提高了人类观察遥 远目标的能力,但是望远镜发明后不久,人们就发现大 气湍流的动态干扰对光学观测有影响。大气湍流的动 态扰动会使大口径望远镜所观测到的星像不断抖动而 且不断改变成像光斑的形状。1704年牛顿(I.N e w ton) 在他写的《光学》[1]一书中,就已经描述了大气湍流使像 斑模糊和抖动的现象,他认为没有什么办法来克服这一 现象,他说: 唯一的良方是寻找宁静的大气,云层之上 的高山之巅也许能找到这样的大气 。天文学家们以极 大的努力寻找大气特别宁静的观测站址。但即使在地 球上最好的观测站,大气湍流仍然是一个制约观测分辨 率的重要因素。无论多大口径的光学望远镜通过大气 进行观察时,因受限于大气湍流,其分辨力并不比0.1~ 0.2m的望远镜高。从望远镜发明到20世纪50年代的 350来年中,天文学家和光学家像谈论天气一样谈论大 气湍流,而且还创造了Seei ng这个名词来描述大气湍流 造成星像模糊和抖动的现象,但是对Seei ng的影响还是 无能为力。 图1是有无波前误差时点光源成像光斑的比较。 图1(a)是没有波前误差时的光斑,由于光学系统口径的 衍射,没有波前误差时的衍射极限光斑由一个中心光斑 和一系列逐渐减弱的同心环组成,称为艾利(A ir y)斑。 对圆形口径,83.4%的光能集中在中心斑内,其直径为 2.44 D , 为光学波长,D为光学系统口径。图1(b)给 出存在 0.56波长(均方根)波前误差时,点光源成像 的光斑三维图,光斑显著扩散。对于大气湍流这样的动 态干扰,扩展的光斑将不断改变形状,并且成像位置不 断漂移。 图1 波前误差对成像光斑能分布的影响 (a)没有波前误差时圆形孔径产生的衍射光斑, (b)当波前误差均方根值为 0.56波长时的弥散光斑 1953年美国天文学家Babcock发表了 论补偿天文 Seei ng的可能性 [2]的论文,第一次提出用闭环校正波 前误差的方法来补偿天文Seeing。他建议在焦面上用 旋转刀口切割星像,用析像管探测刀口形成的光瞳像来 测量接收到的光波波前畸变,得到的信号反馈到一个电 子枪,电子轰击艾多福(E idopher)光阀上的一层油膜,使 油膜改变厚度来补偿经其反射的接收光波的相位(图 2)。这一设想当时并未实现,但用测量 控制 校正的 7
移动通信技术的发展现状分析_柴远波
第28卷第6期 2009年12月Vol .28No .6Dec .200960 Journal of Sh andon g University of Scie nce and Tech nolo gy Nat ural Science 移动通信技术的发展现状分析 柴远波,戚建平 (解放军信息工程大学信息工程学院,河南郑州450002) 摘 要:当前,移动通信的技术特点体现为传输宽带化、业务多样化、体制并存化和网络泛在化。分析了宽带无线 移动技术的现状及其发展,讨论了3G 技术的后续演进L T E 及A IE 的主要特点和宽带无线移动接入技术W L A N 、 WiM AX 及M cWiL L 的发展趋势;比较了宽带无线移动技术与接入技术,指出二者之间的互补关系;最后,讨论了 商业运营的技术演进路线,给出了多种无线移动技术的比较和演进关系,分析讨论了网络融合、技术融合以及接入 综合技术,指出移动通信技术、无线接入技术与固定的宽带接入在技术上的融合是通信技术发展的必然。 关键词:移动通信;宽带无线接入;演进;网络融合 中图分类号:T N929.5 文献标志码:A 文章编号:1672-3767(2009)06-0060-05 On C urrent Developments of Mobile Communication Technologies C HAI Yuan -bo ,QI Jian -ping (Co lleg e of Info rmatio n Engineering ,PL A Info rmation Enginee ring U niversity ,Z hengzhou ,Hena n 450002,China ) A bstract :T his paper analy zed the technical dev elo pments o f the ex isting mobile communicatio ns ,whose technical fea tur es a re represented by the br oadband tr ansmissio n ,serv ice versatility ,multi -sy stem coe xistence and the v ast e xpansio n o f the netwo rks .It presented an analy sis o f the curre nt status and the developments of the broadband wireless and mobile technolog ies and de scribed its main features of the subsequent ev olution of LT E and A IE in 3G technologies .In addition ,the paper explored the deve lopment trends in the bro adband wirele ss and mo bile access technologies ,such as W LA N ,WiM AX a nd M cW iLL and co mpar ed the w ireless mobile techno lo gie s with access technologies .Fina lly ,it discussed the technolog ical ev olution roadmap for co mmercial operato rs ,came up with the co mpa rison o f wirele ss and mo bile technolog ies and evo lutio n relatio nships and ,analyzed the conve rgence of the net - w o rks ,the re lated techno lo gie s and the acce ss technologies .T he pape r points out that the co nv erg ence of the mobile co mmunication technologies ,the access technologies and the w ire line broadband access technologies is an irrev ersi - ble developme nt t rend . Key words :mo bile communicatio n ;broad -band wireless access ;ev olution ;conver gence o f the netw or ks 收稿日期:2009-04-14 基金项目:河南省杰出青年科学基金项目(074100510023)作者简介:柴远波(1965—),男,浙江江山人,教授,博士,主要从事移动与无线通信技术研究. 2009年1月7日,中华人民共和国工业和信息化部正式向中国移动、中国联通和中国电信三家运营商分别发放了TD -SCDMA 、WCDMA 和CDMA2000的3G 牌照,至此,国内3G 市场全面商用的大门终于开启。 移动通信技术于20世纪80年代开始商用,以传输语音信号为主,到了2002年,全球的移动用户已经超过固定电话用户,移动通信成为用户最大、使用最广泛的通信手段。此后,移动数据业务发展迅速,以无所不在和个人化服务为特征的移动通信已渗透到人们生活、工作、学习和娱乐的方方面面。无线移动通信产业凭借其强大的渗透性和带动性,成为带动国民经济其它产业形成和发展的先导产业。我国中长期科技发展规划已将“新一代宽带无线通信系统研究”正式列为十六个重点发展专项之一,无线通信技术正在向着宽带移动通信和宽带无线接入两个方向并行发展[1]。 1 无线移动通信技术发展趋势 无线移动通信技术的发展将促使移动通信与互联网在更高层次上结合与发展,代表信息技术宽带化、移DOI :10.16452/j .cn ki .sd kjzk .2009.06.016
光通信的历史及其发展现状
光通信的历史、现状、发展趋势 06007235 方云龙光通信的历史： 原始形式的光通信是通过中国古代的“烽火台”报警，欧洲人用旗语传送信息。1880年，美国人贝尔(Bell)发明了用光波作载波传送话音的“光电话”。贝尔光电话是现代光通信的雏型。 1960年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激光器，给光通信带来了新的希望。激光器的发明和应用，使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。 1966年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤(Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信——光纤通信的基础。通过“原材料的提纯制造出适合于长距离通信使用的低损耗光纤”这一发展方向。 1970年，美国康宁(Corning)公司研制成功损耗20dB/km的石英光纤。把光纤通信的研究开发推向一个新阶段。 1973 年，美国贝尔(Bell)实验室的光纤损耗降低到2.5dB/km。1974 年降低到1.1dB/km。 1976 年，日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降低到0.47 dB/km(波长1.2μm)。在以后的10 年中，波长为1.55 μm的光纤损耗：1979 年是0.20 dB/km，1984年是0.157 dB/km，1986 年是0.154 dB/km，接近了光纤最低损耗的理论极限。 1970年，美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和前苏联先后，研制成功室温下连续振荡的镓铝砷(GaAlAs)双异质结半导体激光器(短波长)。虽然寿命只有几个小时，但它为半导体激光器的发展奠定了基础。1977 年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万小时。1979年美国电报电话(AT&T)公司和日本电报电话公司研制成功发射波长为1.55 μm的连续振荡半导体激光器。 1976 年，美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验。1980 年，美国标准化FT - 3光纤通信系统投入商业应用。 1976 年和1978 年，日本先后进行了速率为34 Mb/s的突变型多模光纤通信系统，以及速率为100 Mb/s的渐变型多模光纤通信系统的试验。1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。 随后，由美、日、英、法发起的第一条横跨大西洋TAT-8海底光缆通信系统于1988年建成。第一条横跨太平洋TPC-3/HAW-4 海底光缆通信系统于1989年建成。从此，海底光缆通信系统的建设得到了全面展开，促进了全球通信网的发展。 现状： 目前国内光纤光缆的生产能力过剩，供大于求。特种光纤如FTTH（光纤到户）用光纤仍需进口，但总量不大，国内生产光纤光缆价格与国际市场没有差别，成本无法再降，已经是零利润，在国际市场没有太强竞争力，出口量很小。二十年来的光技术的两个主要发展，WDM（Wavelength Division Multiplexing：波分复用）和PON（Passive Optical Network：无源光纤网络），这两个已经相对比较成熟。 今天，40Gbps的光通信系统得到广泛商用。作为新一代光网络的领军技术，40G商用大门的开启，满足日益增长的带宽需求同时，还为ROADM、先进光调制技术、超强EFC等新技术的应用赢得了市场发展空间，并为全光网的演进、升级创造了条件。不过，这只是40Gbps的一个开始，要承担起未来传输主力的重任，40G还需要很多路要走。现在对40Gbps，乃至更高速率的100Gbps而言，光学硬件的发展是关键，同时还必须与其他光通讯技术协同发展，包括复杂的调制技术、信号处理技术、并行接口、主动追踪和补偿技术，这些条件
XXXX年光通信技术发展趋势和预测
我们对２011年光通信技术发展趋势和预测如下: ·光通讯行业更加精简，但是仍然期待着更完善的供应链 那些在经济低迷前期和中期合并的网络设备制造商将在２011年发挥明显的优势,因为届时越来越少的大型企业能够独自赢得网络业务的大单。预计２01１年,阿尔卡特-朗讯和华为将角逐第一的位置，而Ｃｉｅｎa凭借对北电网络光纤业务的收购将加速缩小与前者之间的差距，紧随其后。 预计201１年，网络设备制造商将控制其外包光元件供应商的数量，采取精简供应链的战略。因此,除非那些规模较小的元件供应商能提供独一无二且切合需求的产品,否则２０１１年对他们来说，将是比较困难的一年。 此外,光产品供应商在201１年将继续面对供应链中需求波动的挑战。所有供应商都将逐步认识到缩短回收时间、提高预测的精确度和落实库存保有战略需求的重要性。因此,即使面对持续大幅度的增长需求,供应链的改善将使大部分主要产品的交付时间缩短至一到两周的时间。 ·感知型网络即将登场 ２0１1年将研发出能促进网络传输层向前演进的组件和系统。研发这些新型光产品的最终目的是为了创建感知型的网络，它们拥有
灵活的光子层，能够有意识、完全无缝地应对不断变化的流量情况、新型应用或者突发的带宽波动。 目前行业里最热门的三大关键词——任何波长（ｃoｌｏrless)、任何方向（dｉrｅctionless)和任何竞争(cｏnｔeｎｔｉonless)——都是感知型网络的重要组成部分,它们所具备的特征赋予了任意类型的网络波长在任何方向都能达到任意目的地的能力。 目前，业界正在研发复杂的光学转换器件,来构建网络和节点架构,进而实现自动端到端波长、转发器和路由的灵活转换。这些新组件和体系架构将建立在波长选择开关(ＷSS)的基础上并完善WＳS，成为灵活光网络的核心结构单元。 此外，我们认为，功能集成式光电路板的受关注度将越来越高，因为它可以将更多的光功能和硬件集成到体积更小的产品中,而这一优势亦将促使网络设备生产商加速将其应用于各自的开发流程中。这种线路卡已被证明能通过子模块层面的集成提供显著的成本和密度优势。 我们预计，有望在2013—２014年间，实现现有网络向包含以上光元件的感知型网络演进。 ·传输更快速、更灵活
光通信技术现状及其发展趋势探讨
光通信技术现状及其发展趋势探讨 前言：光通信是以光导纤维（即光纤）为传输媒质，以光波作为载波的一种通信方式。光通信涉及的技术领域包括光器件、光传输、光信号处理、光交换技术、光网络技术以及光网络的融合技术等等。光通信正朝着高速率、大容量。长距离、网络化、智能化的方向发展。本文主要对光通信技术现今的发展状况，以及在今后的发展趋势进行了简要的阐述。 一、目前光通信技术的发展现状 1.1密集播分复用技术 密集波分复用技术简称DWDM，是光纤数据的一种传输技术，该种技术是利用激光的波长，按照比特位并行传输或字符串行传输方式在光纤内传送数据。DWDM是光网络的重要组成部分，它可以让IP协议、ATM和同步光纤网络、同步数字序列协议下承载的电子邮件、视频、多媒体、数据和语音等数据都通过统一的光纤层传输。在被开发后，基于其能在很大的程度上提高了光纤系统对于信息数据的传输量，而被广泛关注与应用。 1.2光纤接入网技术
光纤接入网，指的是在接入网过程中，利用光纤为核心的传输媒质，以此来实现用户数据信息传递的形式。光纤接入网并不是传统意义方面光纤传输系统，实际上是针对接入网环境中，所设计的较为特殊的光纤传输网络。光纤接入网主要有以下几方面的特点，其一是网络覆盖范围一般较小，在实际应用过程中不需要中继器，基于众多用户的信息数据共享光纤，导致光功率及波长的配比，存在需要利用光纤放大器来进行功率补偿的状况。其二是满足各种宽带业务的传输，并且传输质量好、数据信息传递的可靠性较高。其三是光纤接入网所应用的范围较为广阔。其四是，该项技术投放使用的过程中投资成本大，在网络管理方面较为复杂，在远端供电方面较难。 1.3 EDFA技术 EDFA是掺铒光纤放大器的缩写，是对数据信号光放大的有源光器件。基于EDFA工作时的波长为1550nm，与光纤的较低损耗波段较为一致，并且该种技术研发至今比较成熟，在实际中得到广泛的应用。掺铒光纤就是EDFA的核心元件，掺铒光纤主要将石英光纤当做基质材料，在其纤芯当中融入了相应比例稀土原素铒离子。在一定的泵浦光注入到掺铒光纤中时，铒离子从低能级直接被激发到高能级，基于铒离子在高能级时寿命较短，这就使得较快以非辐射跃迁的状态，直接到较高能级上，与此同时在该能级以及低能级间迅速形成粒
基于模型辨识的自适应光学系统控制技术研究
基于模型辨识的自适应光学系统控制技术研究自适应光学技术能够实时补偿光在传输过程中由传输介质引起的随机波前畸变,进而被广泛应用天文观测、空间目标观测和激光传输等系统。近年来,随着相关理论和技术的不断发展,自适应光学技术在光通信、医学成像、激光加工等众多领域取得了进一步的应用。波前控制作为自适应光学系统的关键技术之一,直接影响自适应光学系统的波前校正性能。目前,大多数自适应光学系统采用的算法是简单且易于实现的比例积分控制,但是其控制参数调节多依赖人为经验,且控制性能和稳定性难以兼顾。虽然有很多自适应光学控制的算法被提出,如鲁棒控制、预测控制、最优控制等,但大多数局限于理论仿真和实验室研究,离实际应用还存在一定距离,少部分算法实际应用又具有局限性。目前,随着自适应光学应用领域的拓展和对控制性能要求的不断提高,控制算法难以满足实际需求。因此,为了解决自适应光学系统的控制难题,本文提出采用线性二次高斯控制方法。首先,针对线性二次高斯控制需要精度较高的被控对象系统模型问题,本文根据自适应光学系统实际工作情况,提出了基于变量带误差模型的子空间辨识方法。利用自适应光学系统的输入与输出数据,建立了自适应光学系统的状态空间模型。仿真结果表明了所建立的自适应光学系统的状态空间模型准确度高,具有较强的噪声抑制能力和鲁棒性。且该方法还可为其它模型类控制算法提供一种模型基础。其次,本文以自适应光学系统的状态空间辨识模型为基础,采用采用基于状态调节的线性二次高斯控制技术。以最小化残余波前作为线性二次型性能指标,
通过最小化二次型性能指标,确定反馈控制规律的增益。根据入射波前的泽尼克多项式扩展形式和变形镜以及波前传感器的线性关系来定义自适应光学系统的状态向量。而针对自适应光学系统的初始状态未知问题,本文利用卡尔曼滤波器和卡尔曼滤波状态对自适应光学系统的状态向量作线性估计。通过求解状态估计和卡尔曼滤波器增益,以及最小化求解二次型性能指标得到的状态调节增益,可以实现自适应光学系统的线性二次高斯闭环控制。数值仿真验证了线性二次高斯控制的可行性和波前校正能力。然后,通过静态波前和动态波前校正实验来验证了线性二次高斯控制的波前校正能力,实验结果与数值仿真结果保持一致,证明了线性二次高斯控制的可行性与有效性。实验结果表明了线性二次高斯控制校正后的各项性能指标都要优于比例积分控制。而且在自适应光学系统的响应速度、光斑抖动的抑制以及系统的稳定性与鲁棒性等方面,线性二次高斯控制表现较为出色。最后,本文通过实验研究了系统噪声和高斯白噪声对自适应光学系统线性二次高斯控制波前像差校正效果的影响。实验结果表明了采用系统近似噪声作为测量噪声的线性二次高斯控制其波前校正效果提升明显。这也从另一方面表明了系统噪声对线性二次高斯控制影响显著,若能准确获取自适应光学系统的噪声统计模型,将有望进一步提高线性二次高斯控制在自适应光学系统的波前像差校正能力。
移动通信技术现状及前景
六安职业技术学院毕业设计（论文） 移动通信技术 姓名：姚彬 指导教师：项莉萍 专业名称：应用电子技术0802 所在系部：信息工程系 二○一一年六月
毕业论文（设计）开题报告
毕业论文（设计）开题报告成绩评定表
毕业论文（设计）成绩评定
摘要 在信息化时代移动通信已越来越为人们所关注,因此移动通信技术的发展及移动通信技术前景的发展越来越显得重要。本课题主要研究的是移动通信技术的发展及移动通信技术前景及相关知识，分析了其应用前景和我国目前的发展状况。 关键词：第三代移动通信系统，移动通信，个人通信网，发展历程 Abstract Mobile communications in the information age has become increasingly of concern to people, so the development of mobile communications technology and the development of future mobile communication technologies become increasingly more important. The main research topic is the development of mobile communications technology and the prospects for mobile communications technology and related knowledge, analysis of its prospects and our current state of development. Key Words:third-generation mobile communication systems, mobile communications, personal communications network, the development process.
光纤通信技术的特点和发展前景综述
光纤通信技术的特点和发展前景综述一，光纤通信技术 光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光纤之间的串绕非常小;光波在光纤中传输，不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听;光纤的芯很细，由多芯组成光缆的直径也很小，所以用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题。 光纤通信在技术功能构成上主要分为:(1)信号的发射;(2)信号的合波;(3)信号的传输和放大;(4)信号的分离;(5)信号的接收。 二，光纤通信的特点 (1) 频带极宽，通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量，特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传
输容量。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。 (2) 损耗低，中继距离长。目前，商品石英光纤损耗可低于0,20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低;若将来采用非石英系统极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成本和复杂性可大大降低。 (3) 抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应，光纤传输系还特别适合于军事应用。 (4)无串音干扰，保密性好。在电波传输的过程中，电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰，而容易被窃听，保密性差。光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，即使在转弯处，漏出的光波也十分微弱，即使光缆内光纤总数很多，相邻信道也不会出现串音干扰，同时在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。 除以上特点之外，还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设;光纤的原材料资源丰富，成本低;温度稳定性好、寿命长。由于光纤通信具有以上的独特优点，其不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。 三，光纤通信技术发展的以及前景 1，光纤通信的发展
我国光纤通信技术的发展现状及前景
我国光纤通信技术的发展现状及前景 摘要:随着全球信息化、网络化时代的到来,人们对光纤通信的要求不断提高,这也同时促进了光纤通信技术的发展。我国是一个通信大国,光纤通信产业对我国来说至关重要,目前我国的光纤通信系统正朝着超高速、超长传输距离、超大容量以及全光网的方向发展。近几年来,随着通信市场的逐步开放和发展,光纤通信技术也得以迅速发展。 关键词:光纤通信发展现状前景 一、光通信的发展历史 1、光通信的开端。1880年,贝尔利用太阳光作为光源,大气为传输媒质,用硒晶体作为光接收器件,成功地进行了光电话的实验,发明了第一个光电话,使通话距离最远达到了213米,这可以说是现代光通信的开端。但这种光的传播易受到气候和周围环境等条件的影响,使光波的传输距离大大降低。此后人们逐渐开始将研究的重点转入到地下的光波通信实验。 2、光通信的里程碑。1966年,高银博士在研究了光在石英玻璃纤维中传输的特性极其损耗问题之后,发现引起光在传输中损耗的主要原因是其中含有过量的铜、铁、铬、锰等金属离子和其他杂质,其次是拉制光纤时由于工艺技术等原因造成了芯、包层分界面的不均匀,导致光在玻璃纤维中传输的折射率也是不均匀的。 3、光通信实质性突破的发展。1970年,在高银研究理论的指导下,美国康宁公司率先成功的拉出了第一根损耗为20dB/km的光纤,同年贝尔实验室也成功的研制出了可以在室温条件下工作的半导体激光器,这标志着一种崭新的光通信技术的诞生。 二、我国光纤光缆发展的现状 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。 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。