光通信中的全光信号处理-绪论

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1、光通信中的全光信号处理技术第一章绪论光纤通信研究什么？为什么要“全光信号处理”？什么是“全光信号处理”？全光信号处理基于哪些器件？全光信号处理的基本理论基础是什么？六全光信号处理涉及的关键技术包括哪些？一光纤通信研究什么？光通信网络的蓬勃发展依赖于两大核心技术的突破，一是光传输技术，另一个是光交换技术。在传输层，光时分复用（OTDM）技术可望在密集波分复用（DWDM）基础上进一步提高传输容量，再辅以高级调制码型技术提高单个码元的信息容量，光传输技术已经取得突飞猛进的发展。目前已经报道了传输速率超过10Tbit/s、传输距离

2、超1000km的解决方案。光纤通信研究什么？图1波分复用（WDM）光纤通信研究什么？图2时分复用（OTDM）光纤通信研究什么？图3单波长信道传输速率的发展状况光纤通信研究什么？图4跨洋通信的单纤传输容量增长情况光纤通信研究什么？而在光网络的节点处需要相匹配的光交换技术来处理相应的数据信息，但是当前的全光交换技术发展相对滞后，交换速率相对较低。这主要是因为光子虽然具有优越的传输特性，但光控制光较难实现，存在一些基本问题需要突破。光纤通信研究什么？为什么要“全光信号处理”？什么是“全光信号处理”？全光信号处理基于哪些器件？全光

3、信号处理的基本理论基础是什么？六全光信号处理涉及的关键技术包括哪些？二为什么要“全光信号处理”？下一代网络关键技术是我国中长期科技发展规划中的优先发展主题。为满足日益增长的信息容量需求，光通信网络无可争辩地仍然是下一代网络的核心。光通信网络要适应其开放、融合和高QOS的特点，需要朝着IP化、宽带化和智能化的方向发展，这就对网络节点和传输中的信号处理技术提出了很高的要求。在目前光通信网络的信号处理中，微电子技术发挥着重要作用，在今后的一段时间内可能仍然会发挥主导作用。然而依靠缩尺效应来提高集成电路信号处理速度的方法慢慢趋向于

4、理论上的极限，电子学处理速率不可能无限制提高。研究表明，集成电路的线度将趋于极限，进一步减小尺寸，晶体管就变成了电阻，量子尺寸效应将使电信号的处理速度达到极限。而在高速大容量光通信网络中，有限的电信号处理速率必将带来网络节点交换和处理速度的瓶颈，限制通信容量的提高。发展超高速的全光信号处理技术，是解决光网络节点拥塞问题的必由之路。光子相对于电子具有很多优点；可以克服当前光通信系统中电学器件的速率瓶颈；光子具有极快的传播速度真空30万km/sec光子具有极高的信息容量和效率（波长短、频带宽）无线电波>1m(f<3108Hz

5、)微波1m~1mm(f=3108Hz~f=31011Hz)光波1mm~5nm(f=31011Hz~f=61016Hz)光子具有极快的响应能力最窄电脉冲：ns10-9s,通信速率被限定在Gb/s109b/s最窄光脉冲：ps/fs10-12/10-15s,通信速率可达及百Gb/s甚至几十Tb/s带宽距离积非常可观！光的优越性光子具有极强的互联能力和并行处理能力电子与电子之间具有库仑力，电子线路无法交连，互联受阻，成为限制电子信息速率和容量的一个主要因素，电子信号只能串行提取、传输和处理，将二维转换为一维串行信号，光子间

6、不存在排斥和吸引力，空间相容，可并行处理。光子具有极大的存储能力光子除进行一维、二维存储外，还能进行三维存储，加上频率、偏振等维，可用于存储的参量更多，具有极大的存储能力。一个存储器的容量极限是由单位信息量（bit）所需最小存储介质的体积决定的，对于光而言，为波长量级（λ），因此，三维存储容量为(1/λ)3量级。三维存储除容量大外，还可并行存取，即信息写入和读出都是“逐页”进行的。光纤通信研究什么？为什么要“全光信号处理”？什么是“全光信号处理”？全光信号处理基于哪些器件？全光信号处理的基本理论基础是什么？六全光信号处理涉

7、及的关键技术包括哪些？三什么是“全光信号处理”？利用全光的方法对光信号进行处理（放大、光束变换、信息提取、信息运算等）；用光来控制光，避免光电和电光转换；对光信号（carrier）上携带的信息进行处理；利用光信号对另一个光信号的振幅、相位、频率或偏振信息进行变换和控制。上述模拟芯片完成了对N个信道（每个信道速率10Gbit/s）光信号全光路由功能，N个信道先被波分解复用到WDM光子回路中，然后被重新分布进入光交叉连接模块中，加载新的标头后被重新波分复用进入另一根光纤中。数据包经过光延时线进行缓冲，后被送入光电探测器进行信道

8、监控，采用CMOS电路监控信道特性，不同的芯片之间用电信号连接。超高速率网络中，若继续采用原有的ATM电学设备，节点将变的十分庞大复杂，超高速率传输带来的经济效益被高昂的转接费用升所抵消。例如思科（CISCO）的CRS-1型路由器实现92Tbit/s的交换容量，却占用了100m2的空间，消耗了1MW的功