光電子器件在光纖通信中的應用

李特

摘? 要：隨著現(xiàn)在通信網(wǎng)絡的不斷發(fā)展，光纖通信技術(shù)在通信網(wǎng)絡的發(fā)展的過程中逐步的壯大起來，同時在通信行業(yè)中占有非常重要的地位，光纖通信技術(shù)作為國內(nèi)通信事業(yè)中的新型技術(shù)，近年來發(fā)展非常的迅速，在通信市場中需求量不斷地擴大，所以，在光纖通信的技術(shù)研發(fā)中進行針對性的研究對國內(nèi)的通信事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義，本文通過介紹國內(nèi)光纖通信所應用到的光電子器件，同時闡述光纖通信對國內(nèi)未來發(fā)展的趨勢進行展望。

關鍵詞：光電子器件? 光纖通信? 實際應用? 通信網(wǎng)絡

中圖分類號：TN929.11? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：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

隨著社會的不斷發(fā)展，光導纖維在全球的范圍內(nèi)迅速壯大起來，從光纖相關理論建立到光纖傳導信息的實踐足足不到30年的時間，當進入到新時代的社會中，信息量的需求等方面的不斷擴大，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行不斷的改變，讓信息的傳輸速度和信息量不斷地擴大，就需要光纖通訊技術(shù)的滲透，光纖通訊技術(shù)能夠很好地擴大信息傳輸?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、傳輸和接收三個部分，每一個環(huán)節(jié)都需要技術(shù)的支撐，光纖技術(shù)實現(xiàn)了光信息的傳送，同時打通了其他通信系統(tǒng)的對接，所以，一個完善的光纖系統(tǒng)不僅僅依靠信息傳輸主體，還需要大量的光學元件和光電子器件等方面的綜合應用，才能夠?qū)崿F(xiàn)光纖維為在實際中的應用性，這樣才能夠不斷地將光纖通訊技術(shù)發(fā)揚光大，現(xiàn)在國內(nèi)的光纖通信中光電子器件的應用非常廣泛，因此，著重地介紹一下國內(nèi)光纖通信系統(tǒng)中集中光電子器件的應用情況。

1? 半導體激光器

光纖通信的結(jié)構(gòu)中，光信號的發(fā)送器是主要核心部分，沒有發(fā)送器進行運轉(zhuǎn)，就不會出現(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來源，其主要的作用是對設備接受到的信號進行轉(zhuǎn)化，將其轉(zhuǎn)化成為光信號，國內(nèi)的光線通信主要采用的是型號較小的半導體光源G激光二級和發(fā)光二級的極管，這一類的光信號發(fā)送器的形體比較小，進而控制發(fā)送器的輸出功率是半導體激光器的一個分支，LED類的激光發(fā)射器發(fā)展史非常長，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候所需要的傳輸?shù)墓β室蟊容^少，并且其價格是比較低的，因此，LED在短途的信號傳播中應用的比較廣泛。LD半導體激光器是應用與LED相對應得。對于LD來說，其誕生至今已經(jīng)有50多年了，其制作的技術(shù)到現(xiàn)在可以說是已經(jīng)非常成熟了，因為其價格和質(zhì)量在商品行業(yè)具有一定的優(yōu)勢，因此其在市場中占據(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，使用的時候需要在包裹材料中進行相應的使用，在這樣的環(huán)境下進行使用能夠有效地控制電信號的使用，保證其信號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)生波導現(xiàn)象。運用這一材料，能夠有效地限制信號輸入和輸出的區(qū)域，能夠用減少不必要的損害，節(jié)約了一些資源。激光器在輸出的時候?qū)⑵湎慕档阶畹汀?/p>

在我國的光纖通信的建設過程中，其應用的主要的材料就是半導體激光器，隨著我們國家的光纖通信的幾十年的發(fā)展過程中，其材料的性能也在不斷地得到擴展和完善。下面是我們國家的光纖通信中LD技術(shù)的各個發(fā)展時期的介紹。

1.1 量子阱半導體激光器階段

對于LD技術(shù)的發(fā)展來說，必須要經(jīng)過量子阱半導體這一階段，因為這一階段是其發(fā)展的重要奠基階段。在量子阱半導體這一發(fā)展階段，其激光器是由寬窄兩層材料構(gòu)建出來的，其中最窄的甚至能夠達到幾納米。在20世紀80年代的時候，在科學研究領域?qū)τ谖⒂^分子層面的研究逐漸的成熟，運用成熟的科學手段對于其所需要的材料晶體進行干預和材料的制作。在這一制作的階段，材料可以控制的范圍達到了納米計算的階段，將光纖所需要的晶體材料進一步地壓縮，壓縮像原子體積大小一樣，在這樣的體積中進行運轉(zhuǎn)能夠有效地引入納米研究技術(shù)，當前的結(jié)構(gòu)也能夠得到有效的改良。在現(xiàn)在的生活中，在我國的半導體材料的制作已經(jīng)應用中量子阱結(jié)構(gòu)非常的廣泛了。在進行晶體材料制作的時候需要技術(shù)進行有效的指導，這樣制作出來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，其更能夠保障信號傳輸?shù)陌踩蛡鬏數(shù)男盘杻?nèi)容變豐富。

1.2 分布反饋式半導體激光器

隨著科學技術(shù)的進步和對于更加優(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)在人們的研究過程中發(fā)展出來了。其中出現(xiàn)的典型的代表技術(shù)為WDE技術(shù)，對于這一技術(shù)的應用來說，能夠?qū)⑼桓饫w上的不同的信號進行同時傳播。對于光纖的信號傳播來說，其不同的波長進行信號的傳播能夠同時進行，困難程度是可想而知的，如果說在傳輸?shù)倪^程中出現(xiàn)一些干擾，那么這些信號傳播都會受到影響。為此，WDE這一技術(shù)成功地解決了這一信號傳輸中的問題，減少了信號干擾的可能。

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用，其中包括調(diào)制器、光檢測器、光放大器和集成光電子器件。

2.1 調(diào)制器

對于光纖通信來說，其中最核心的技術(shù)就是電信號與光信號的轉(zhuǎn)化，這一轉(zhuǎn)化在信號的傳輸中是非常重要的，在轉(zhuǎn)化的過程中必須要有調(diào)制器進行信號的調(diào)制，保證轉(zhuǎn)化信號的質(zhì)量。對于信號的調(diào)制來說，現(xiàn)在主要分為直接調(diào)制信號和間接的調(diào)制信號兩種。對于直接的信號調(diào)制來說，比較高效，在信號的調(diào)制過程中需要的成本比較的少，對于局部網(wǎng)絡信號來說選擇直接的調(diào)控更加適用。但是，在直接的傳輸?shù)倪^程中存在著許多的干擾因素，導致這種直接的調(diào)制方式在長距離的信號傳輸?shù)倪^程中不實用，效果不好。對于間接調(diào)制來說，它能夠在信號調(diào)制的時候?qū)⑿盘柾ㄟ^別的介質(zhì)進行搭載傳播，這一調(diào)制傳播的速度比較的快，并且不易受到信號的干擾。如果說在長距離的情況下進行信號的調(diào)制傳輸，可以選擇利用間接調(diào)制。

2.2 光檢測器

在光纖通信的過程中，將電信號轉(zhuǎn)化為光信號進行傳播以后，在對方信息收集的時候是需要光檢測器的，光檢測器能夠?qū)鬏斶^來的光信號轉(zhuǎn)化為電信號，然后用戶進行信息的讀取。光檢測器的類型是多種多樣的，但是應用最廣泛的光檢測器為光電二極管類的。這一類的光檢測器在局部以及長距離的信號傳輸中適用，對于光信號的轉(zhuǎn)化的效率是比較高的，其所具有的優(yōu)勢是比較大的。

2.3 光放大器

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

3? 結(jié)語

隨著信息時代的發(fā)展，在各個領域的發(fā)展中對于信息傳輸?shù)囊筮M一步提高，對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解決光纖通信中存在的問題，進一步地推動我們國家的光纖通信技術(shù)的發(fā)展和革新。

參考資料

[1] 崔毳毳.光電子器件在光纖通信中的應用[J].中國新通信，2018，20（12）：94.

[2] 高輝，牛犇.分析光電子器件在光纖通信中的應用[J].黑河學院學報，2017，8（4）：219-220.

[3] 劉盼欣，周帥，李曉興.淺析光纖通信接入技術(shù)相關問題思考[J].中國新通信，2019，21（10）：29.

[4] 袁煒.可見光微米級藍光通信器件[D].南京：南京郵電大學，2018.

[5] 李珉璇.全光分組交換網(wǎng)絡節(jié)點信號性能提升技術(shù)研究[D].西安：中國科學院大學（中國科學院西安光學精密機械研究所），2018.

[6] 丁博迪.基于FPGA的光纖鏈路非線性在線監(jiān)測研究[D].武漢：華中科技大學，2017.