光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)況如何？其應(yīng)用范圍介紹

光通信是一種利用光傳輸信息的通信技術(shù)，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(zhì)，將信息轉(zhuǎn)換成光信號(hào)進(jìn)行傳輸，具有傳輸速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。光通信的主要組成部分包括光源、調(diào)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(hào);調(diào)制器可以是電調(diào)制器或光調(diào)制器等，用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào);光纖是信息傳輸?shù)耐ǖ?，可以將光信?hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)距離的地方;接收器可以是光電探測(cè)器或光放大器等，用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)高速傳輸?shù)男枨蟛粩嘣黾?。中?guó)的互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量龐大，對(duì)高速、大帶寬的通信需求迫切，這推動(dòng)了光通信市場(chǎng)的快速增長(zhǎng);中國(guó)是全球最大的移動(dòng)通信市場(chǎng)之一，5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)對(duì)光通信行業(yè)帶來(lái)了巨大的機(jī)遇。5G網(wǎng)絡(luò)需要大量的光纖傳輸和光模塊設(shè)備，以滿足高速、大容量的通信需求。中國(guó)光通信行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模龐大且增長(zhǎng)迅速，受益于高速傳輸需求、5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、FTTH建設(shè)等因素的推動(dòng)。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2022年中國(guó)光通信行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約為1331億元，其市場(chǎng)結(jié)構(gòu)中，光纖光纜占比最重，占比為37%，其次為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)服務(wù)，占比29%，光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備占比26%。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，中國(guó)光通信行業(yè)有望繼續(xù)保持良好的發(fā)展勢(shì)頭。

5G網(wǎng)絡(luò)的商用推進(jìn)：隨著5G網(wǎng)絡(luò)的商用推進(jìn)，中國(guó)光通信行業(yè)將迎來(lái)更大的發(fā)展機(jī)遇。5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)高速、大容量的光通信傳輸需求巨大，將推動(dòng)光纖光纜、光模塊等光通信設(shè)備的需求增長(zhǎng)。

光纖到戶(FTTH)的普及：中國(guó)政府將繼續(xù)推動(dòng)光纖到戶(FTTH)的普及，以提供高速、穩(wěn)定的寬帶接入服務(wù)。FTTH建設(shè)將進(jìn)一步推動(dòng)光纖光纜、光電子器件等光通信設(shè)備的需求增長(zhǎng)。

高速傳輸技術(shù)的發(fā)展：隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)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(guān)鍵技術(shù)，將繼續(xù)受到市場(chǎng)的需求推動(dòng)。

光通信與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)的融合：光通信技術(shù)將與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)進(jìn)行深度融合，推動(dòng)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(lǐng)域的應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)大。

技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)：中國(guó)光通信行業(yè)將繼續(xù)加大技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的力度，提高光通信設(shè)備的性能和可靠性。同時(shí)，加強(qiáng)與國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的合作，推動(dòng)光通信技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用。

國(guó)際市場(chǎng)拓展：中國(guó)光通信企業(yè)將繼續(xù)加強(qiáng)在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，積極參與全球光通信產(chǎn)業(yè)鏈的合作和競(jìng)爭(zhēng)。中國(guó)的光通信設(shè)備和技術(shù)將在一帶一路等國(guó)際合作中得到廣泛應(yīng)用，推動(dòng)中國(guó)光通信行業(yè)的國(guó)際化發(fā)展。

光纖通訊的發(fā)展企望，智能化光網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線通信系統(tǒng)相比，智能化光網(wǎng)絡(luò)的光通信系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)配置、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)及故障診斷方面仍處于初級(jí)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(jì)、社會(huì)帶來(lái)很大影響，因此網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的監(jiān)測(cè)對(duì)未來(lái)智能網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展至關(guān)重要。今后這方面需關(guān)注的研究方向有：基于簡(jiǎn)化相干技術(shù)與機(jī)器學(xué)習(xí)的系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于相干信號(hào)分析和相位敏感光時(shí)域反射的物理量監(jiān)測(cè)技術(shù)。

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(shù)中，通過(guò)不斷的信號(hào)再生可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的短距離高速傳輸。但是由于相位和偏振態(tài)恢復(fù)的問(wèn)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(shí)現(xiàn)，也會(huì)顯著提升系統(tǒng)容量。但是限于技術(shù)效率低、復(fù)雜度高、難以集成等因素，光通信領(lǐng)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(shí)、再整形)等全光信號(hào)處理技術(shù)。因此，在集成技術(shù)與系統(tǒng)方面，今后研究的方向有：對(duì)空分復(fù)用系統(tǒng)的現(xiàn)有研究雖已經(jīng)較豐富，但學(xué)界、業(yè)界對(duì)空分復(fù)用系統(tǒng)關(guān)鍵器件尚未實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，需進(jìn)一步加強(qiáng)研究，如集成激光器與調(diào)制器、二維的集成接收機(jī)、高能效的集成光放大器等;新型光纖可能會(huì)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(dá)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(lèi)器件。

在光通信器件中，硅光器件的研發(fā)已初見(jiàn)成效。但目前國(guó)內(nèi)相關(guān)研究以無(wú)源器件為主，對(duì)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(shù)的研究，如 III-V族材料襯底集成技術(shù)的研究;新型器件研發(fā)的進(jìn)一步跟進(jìn)，如兼具高速與低功耗優(yōu)點(diǎn)的集成鈮酸鋰光波導(dǎo)。

光纖通信技術(shù)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(huì)的骨干技術(shù)之一，并形成了一個(gè)龐大的學(xué)科與社會(huì)領(lǐng)域。今后隨著社會(huì)對(duì)信息傳遞需求的不斷增加，光纖通信系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將向超大容量、智能化、集成化的方向演進(jìn)，在提升傳輸性能的同時(shí)不斷降低成本，為服務(wù)民生、助力國(guó)家構(gòu)建信息社會(huì)發(fā)揮重要作用。