光電子器件在光纖通信中的應(yīng)用

李特

摘? 要：隨著現(xiàn)在通信網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，光纖通信技術(shù)在通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展的過(guò)程中逐步的壯大起來(lái)，同時(shí)在通信行業(yè)中占有非常重要的地位，光纖通信技術(shù)作為國(guó)內(nèi)通信事業(yè)中的新型技術(shù)，近年來(lái)發(fā)展非常的迅速，在通信市場(chǎng)中需求量不斷地?cái)U(kuò)大，所以，在光纖通信的技術(shù)研發(fā)中進(jìn)行針對(duì)性的研究對(duì)國(guó)內(nèi)的通信事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義，本文通過(guò)介紹國(guó)內(nèi)光纖通信所應(yīng)用到的光電子器件，同時(shí)闡述光纖通信對(duì)國(guó)內(nèi)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：光電子器件? 光纖通信? 實(shí)際應(yīng)用? 通信網(wǎng)絡(luò)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929.11? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）08（c）-0129-03

Abstract： With the continuous development of communication networks， optical fiber communication technology has gradually grown up in the development of communication networks， and at the same time occupies a very important position in the communication industry. Optical fiber communication technology， as a new technology in the domestic communication industry， has developed rapidly in recent years， and the demand in the communication market is constantly expanding. Therefore， targeted research in the research and development of optical fiber communication is of great significance to the development of domestic communications. This paper introduces the optoelectronic devices used in domestic optical fiber communication， and expounds the future development trend of optical fiber communication in China.

Key Words： Optoelectronic device; Optical fiber communication; Practical application; Communication network

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，光導(dǎo)纖維在全球的范圍內(nèi)迅速壯大起來(lái)，從光纖相關(guān)理論建立到光纖傳導(dǎo)信息的實(shí)踐足足不到30年的時(shí)間，當(dāng)進(jìn)入到新時(shí)代的社會(huì)中，信息量的需求等方面的不斷擴(kuò)大，加上傳統(tǒng)信息傳輸?shù)木窒扌?，促使光纖通信技術(shù)迅速代替了傳統(tǒng)的通訊技術(shù)，成為了現(xiàn)代化通信事業(yè)的重要代表和主要的傳送方式，隨著全球信息化的不斷發(fā)展，需要在信息傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行不斷的改變，讓信息的傳輸速度和信息量不斷地?cái)U(kuò)大，就需要光纖通訊技術(shù)的滲透，光纖通訊技術(shù)能夠很好地?cái)U(kuò)大信息傳輸?shù)目臻g，促使了互聯(lián)網(wǎng)和光纖通訊的相結(jié)合，從而將光纖通訊技術(shù)帶到一個(gè)新的高度。

光纖通信的技術(shù)主要包括三方面，發(fā)送、傳輸和接收三個(gè)部分，每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要技術(shù)的支撐，光纖技術(shù)實(shí)現(xiàn)了光信息的傳送，同時(shí)打通了其他通信系統(tǒng)的對(duì)接，所以，一個(gè)完善的光纖系統(tǒng)不僅僅依靠信息傳輸主體，還需要大量的光學(xué)元件和光電子器件等方面的綜合應(yīng)用，才能夠?qū)崿F(xiàn)光纖維為在實(shí)際中的應(yīng)用性，這樣才能夠不斷地將光纖通訊技術(shù)發(fā)揚(yáng)光大，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的光纖通信中光電子器件的應(yīng)用非常廣泛，因此，著重地介紹一下國(guó)內(nèi)光纖通信系統(tǒng)中集中光電子器件的應(yīng)用情況。

1? 半導(dǎo)體激光器

光纖通信的結(jié)構(gòu)中，光信號(hào)的發(fā)送器是主要核心部分，沒(méi)有發(fā)送器進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，就不會(huì)出現(xiàn)后續(xù)的信息傳輸，因此，發(fā)送器的核心就是光源，光源是光纖通信的信號(hào)來(lái)源，其主要的作用是對(duì)設(shè)備接受到的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，將其轉(zhuǎn)化成為光信號(hào)，國(guó)內(nèi)的光線通信主要采用的是型號(hào)較小的半導(dǎo)體光源G激光二級(jí)和發(fā)光二級(jí)的極管，這一類(lèi)的光信號(hào)發(fā)送器的形體比較小，進(jìn)而控制發(fā)送器的輸出功率是半導(dǎo)體激光器的一個(gè)分支，LED類(lèi)的激光發(fā)射器發(fā)展史非常長(zhǎng)，比較成熟，LED正在短距離內(nèi)相比表現(xiàn)非常的突出。

LED激光器有它的特殊的性質(zhì)，就是在傳輸?shù)臅r(shí)候所需要的傳輸?shù)墓β室蟊容^少，并且其價(jià)格是比較低的，因此，LED在短途的信號(hào)傳播中應(yīng)用的比較廣泛。LD半導(dǎo)體激光器是應(yīng)用與LED相對(duì)應(yīng)得。對(duì)于LD來(lái)說(shuō)，其誕生至今已經(jīng)有50多年了，其制作的技術(shù)到現(xiàn)在可以說(shuō)是已經(jīng)非常成熟了，因?yàn)槠鋬r(jià)格和質(zhì)量在商品行業(yè)具有一定的優(yōu)勢(shì)，因此其在市場(chǎng)中占據(jù)的比重是比較大的，選擇LD的概率是比較高的。

在對(duì)于LD的研究中發(fā)現(xiàn)，其可以解釋為一種激光二極管，使用的時(shí)候需要在包裹材料中進(jìn)行相應(yīng)的使用，在這樣的環(huán)境下進(jìn)行使用能夠有效地控制電信號(hào)的使用，保證其信號(hào)輸出的范圍比較合理，除此之外，還能夠根據(jù)這些條件產(chǎn)生波導(dǎo)現(xiàn)象。運(yùn)用這一材料，能夠有效地限制信號(hào)輸入和輸出的區(qū)域，能夠用減少不必要的損害，節(jié)約了一些資源。激光器在輸出的時(shí)候?qū)⑵湎慕档阶畹汀?/p>

在我國(guó)的光纖通信的建設(shè)過(guò)程中，其應(yīng)用的主要的材料就是半導(dǎo)體激光器，隨著我們國(guó)家的光纖通信的幾十年的發(fā)展過(guò)程中，其材料的性能也在不斷地得到擴(kuò)展和完善。下面是我們國(guó)家的光纖通信中LD技術(shù)的各個(gè)發(fā)展時(shí)期的介紹。

1.1 量子阱半導(dǎo)體激光器階段

對(duì)于LD技術(shù)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，必須要經(jīng)過(guò)量子阱半導(dǎo)體這一階段，因?yàn)檫@一階段是其發(fā)展的重要奠基階段。在量子阱半導(dǎo)體這一發(fā)展階段，其激光器是由寬窄兩層材料構(gòu)建出來(lái)的，其中最窄的甚至能夠達(dá)到幾納米。在20世紀(jì)80年代的時(shí)候，在科學(xué)研究領(lǐng)域?qū)τ谖⒂^分子層面的研究逐漸的成熟，運(yùn)用成熟的科學(xué)手段對(duì)于其所需要的材料晶體進(jìn)行干預(yù)和材料的制作。在這一制作的階段，材料可以控制的范圍達(dá)到了納米計(jì)算的階段，將光纖所需要的晶體材料進(jìn)一步地壓縮，壓縮像原子體積大小一樣，在這樣的體積中進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)能夠有效地引入納米研究技術(shù)，當(dāng)前的結(jié)構(gòu)也能夠得到有效的改良。在現(xiàn)在的生活中，在我國(guó)的半導(dǎo)體材料的制作已經(jīng)應(yīng)用中量子阱結(jié)構(gòu)非常的廣泛了。在進(jìn)行晶體材料制作的時(shí)候需要技術(shù)進(jìn)行有效的指導(dǎo)，這樣制作出來(lái)的制品能夠滿足生活中的需要，并且制作材料的性能也能夠得到有效的提升，其更能夠保障信號(hào)傳輸?shù)陌踩蛡鬏數(shù)男盘?hào)內(nèi)容變豐富。

1.2 分布反饋式半導(dǎo)體激光器

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)于更加優(yōu)質(zhì)的材料的需求的需要，現(xiàn)階段的光纖技術(shù)和材料已經(jīng)不適用于現(xiàn)階段的發(fā)展需要，在這一背景的發(fā)展情況下，新型光纖傳輸技術(shù)在人們的研究過(guò)程中發(fā)展出來(lái)了。其中出現(xiàn)的典型的代表技術(shù)為WDE技術(shù)，對(duì)于這一技術(shù)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，能夠?qū)⑼桓饫w上的不同的信號(hào)進(jìn)行同時(shí)傳播。對(duì)于光纖的信號(hào)傳播來(lái)說(shuō)，其不同的波長(zhǎng)進(jìn)行信號(hào)的傳播能夠同時(shí)進(jìn)行，困難程度是可想而知的，如果說(shuō)在傳輸?shù)倪^(guò)程中出現(xiàn)一些干擾，那么這些信號(hào)傳播都會(huì)受到影響。為此，WDE這一技術(shù)成功地解決了這一信號(hào)傳輸中的問(wèn)題，減少了信號(hào)干擾的可能。

2? 光纖通信中的其他光電子器件

在光纖通信中同樣存在著其他多種光電子器件的應(yīng)用，其中包括調(diào)制器、光檢測(cè)器、光放大器和集成光電子器件。

2.1 調(diào)制器

對(duì)于光纖通信來(lái)說(shuō)，其中最核心的技術(shù)就是電信號(hào)與光信號(hào)的轉(zhuǎn)化，這一轉(zhuǎn)化在信號(hào)的傳輸中是非常重要的，在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中必須要有調(diào)制器進(jìn)行信號(hào)的調(diào)制，保證轉(zhuǎn)化信號(hào)的質(zhì)量。對(duì)于信號(hào)的調(diào)制來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在主要分為直接調(diào)制信號(hào)和間接的調(diào)制信號(hào)兩種。對(duì)于直接的信號(hào)調(diào)制來(lái)說(shuō)，比較高效，在信號(hào)的調(diào)制過(guò)程中需要的成本比較的少，對(duì)于局部網(wǎng)絡(luò)信號(hào)來(lái)說(shuō)選擇直接的調(diào)控更加適用。但是，在直接的傳輸?shù)倪^(guò)程中存在著許多的干擾因素，導(dǎo)致這種直接的調(diào)制方式在長(zhǎng)距離的信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中不實(shí)用，效果不好。對(duì)于間接調(diào)制來(lái)說(shuō)，它能夠在信號(hào)調(diào)制的時(shí)候?qū)⑿盘?hào)通過(guò)別的介質(zhì)進(jìn)行搭載傳播，這一調(diào)制傳播的速度比較的快，并且不易受到信號(hào)的干擾。如果說(shuō)在長(zhǎng)距離的情況下進(jìn)行信號(hào)的調(diào)制傳輸，可以選擇利用間接調(diào)制。

2.2 光檢測(cè)器

在光纖通信的過(guò)程中，將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)進(jìn)行傳播以后，在對(duì)方信息收集的時(shí)候是需要光檢測(cè)器的，光檢測(cè)器能夠?qū)鬏斶^(guò)來(lái)的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后用戶進(jìn)行信息的讀取。光檢測(cè)器的類(lèi)型是多種多樣的，但是應(yīng)用最廣泛的光檢測(cè)器為光電二極管類(lèi)的。這一類(lèi)的光檢測(cè)器在局部以及長(zhǎng)距離的信號(hào)傳輸中適用，對(duì)于光信號(hào)的轉(zhuǎn)化的效率是比較高的，其所具有的優(yōu)勢(shì)是比較大的。

2.3 光放大器

在光纖通信的傳播中主要是以光的形式進(jìn)行信號(hào)的傳播，但是光在傳播的過(guò)程中或出現(xiàn)一定的信號(hào)衰弱的現(xiàn)象。要是想讓光纖通信的質(zhì)量得到有效的保障，必須要對(duì)于其衰弱的信號(hào)進(jìn)行一定的補(bǔ)償。在原來(lái)進(jìn)行光信號(hào)的補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候是中繼光信號(hào)，這樣對(duì)于信號(hào)的補(bǔ)償?shù)男Ч欠浅２焕硐氲?。在光放大器出現(xiàn)以后，改變了原來(lái)的信號(hào)中繼的方式，利用光放大器對(duì)于所需要轉(zhuǎn)化的光進(jìn)行增幅，這對(duì)于光纖通信技術(shù)的發(fā)展有著非常大的促進(jìn)作用。

3? 結(jié)語(yǔ)

隨著信息時(shí)代的發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展中對(duì)于信息傳輸?shù)囊筮M(jìn)一步提高，對(duì)于信息的傳播的效率和速度要求變高，需要科技含量更高的電子器件來(lái)解決光纖通信中存在的問(wèn)題，進(jìn)一步地推動(dòng)我們國(guó)家的光纖通信技術(shù)的發(fā)展和革新。

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