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从行业和技术的角度概述了光通信器件的发展现状,介绍了中国光通信器件的发展水平,分析了中国光通信器件与国际领先水平的差距。分析表明,光集成技术是未来光器件的主流发展方向,Ⅲ-Ⅴ族材料和硅基材料被业界普遍看作未来光集成技术的两大阵营,将改变光器件的设计和未来。
低损耗光纤和室温下连续工作的双异质结半导体激光器的研制成功,揭开了光纤通信发展的新篇章,促进了光纤通信的实用化。光通信器件是构建光通信系统与网络的基础与核心,是发展的关键,是光纤通信领域中具有前瞻性、先导性和探索性的战略必争之高技术,也最能 代表一个国家在光纤通信技术领域的水平和能力。
光通信发展史
光通信是指以光作为信息载体而实现的通信方式(图1)。按传输介质的不同,可分为大气激光通信和光纤通信。大气激光通信是利用大气作为传输介质的激光通信;光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输介质的一种通信方式。光通信的发展史最早可追溯到“烽火台”,这是一种目视光通信。1880年,亚历山大˙格拉汉姆˙贝尔(Alexander Graham Bell)发明了一种利用光波作为载波传输话音信息的“光电话”,它证明了利用光波作载波传递信息的可能性,是光通信历史上的第一步,是现代光通信的雏型。由于当时没有可靠的、高强度的光源,且没有稳定的、低损耗的传输介质,这种光通信一直未能发展到实用阶段。直到1960年7月8日,美国科学家希奥多˙哈罗德˙梅曼(Theodore Harold Maiman)发明了第一个红宝石激光器,沉睡了80年的光通信才真正得到实质性的发展。激光器的出现,引发了世界性的大气激光通信技术研究热潮,1961—1970年,光通信的研究主要集中于利用大气作为传输介质的光传输实验,并陆续出现一些实用化系统。但是这种大气激光通信受雨、雾、雪等气候因素的影响而造成严重的损耗,因此它只能用于很短距离的通信。要充分发挥光波作为通信介质的作用、实现长距离通信,必须寻找新的概念、探索新的传输介质,寻找一种较为理想的光传输介质解决办法。
图1 光通信改变世界
20世纪60年代早期,曾有各种传光方式探索,例如用空心光波导管、透镜(或反射镜)阵列等,但都不能达到预期目的;也有不少人试探石英光纤传光的可能性,却很少有人相信它可以用在长距离通信上,因为当时作为光导纤维材料的石英玻璃损耗很大,直到20世纪60年代中期,优质光学玻璃的传输损耗仍高达1000 dB/km,并且普遍认为很难降低。在几乎毫无希望的情况下,英国标准电信研究所的华裔科学家高锟(Kao K. C.)博士(图2)于1966年发表了一篇奠定光纤通信基础的重要论文,他指出:光导纤维的高损耗不是其本身固有的,而是由材料中所含杂质引起的,如果降低材料中的杂质含量,便可极大地降低光纤损耗。他还预言,通过降低材料杂质含量和改造工艺,可使光纤损耗下降到20 dB/km;通过原材料的提纯能制造出适于长距离通信使用的低损耗光纤。在这一理论推断的引导下,1970年,美国康宁玻璃公司首先制成了衰减为20 dB/km的低损耗石英光纤。这是光通信发展的划时代事件,它使人们确认光导纤维完全能胜任作为光通信的传输介质,确立了光通信向光纤通信方向发展的明确目标,揭开了光纤通信发展的新篇章,是通信技术发展史的一次重大变革。同时,1970年,美国贝尔实验室、日本电气公司NEC和苏联先后研制成功室温下连续工作的双异质结半导体激光器。这两种技术的结合促进了光通信的新生,促使通信技术从实验室研究跃入到光纤通信实用化。因此,1970 年被称为光通信的“元年”。
图2 诺贝尔物理学奖获得者高锟
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电力通信是电力系统的重要组成部分,主要为电力工业提供服务。随着经济的快速发展和电网运行水平的不断提高,电力通信已经广泛的应用到电网运行的各个环节,大大提高了电网运行的智能化水平,使电网高效、稳定、安全运行,并且将电力通信技术应用到电网当中,还有利于降低电网运行的成本。在这种情况下
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国内外很多高校都开设有电气工程专业,与在国内学习相比,国外哪些国家的这一专业比较有优势?其申请条件是什么?电气工程专业的学习内容主要有哪些?记者采访了金吉列留学银川公司英国部的黄丹老师。说说英国的电气工程专业这几年国内大学生学习电气工程的也比较多,从国外来看,英国院校的这一专业优
一、初露锋芒的硅光子技术由于光和电采用分立方式,光子与电子技术遵循各自的发展路线,目前光通信系统在功耗、成本、集成度方面遇到提升瓶颈。硅光子技术利用CMOS微电子工艺实现光子器件的集成制备,该技术结合了CMOS技术的超大规模逻辑、超高精度制造的特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势。是一
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美国《国防》杂志总结了十大颠覆性技术(排名不分先后)。在全球不稳定的新时代下,这些技术将对军事作战产生重要影响。抗干扰、抗截获能力强的激光通信技术激光通信技术也称作自由空间光学技术,可替代传统的无线电技术,帮助作战人员以难被探测(安全保密)的方式传输大量数据和语音信息。激光通信的概念出现于20世纪70年代,1998年实现商业应用,近年来进入黄金发展期和成熟期。激光通信技术的优点包括:①使用光脉冲来传输数据,无需绕开建筑物或湖泊、河流、山脉等自然障碍物,数据速率比传统的无线电技术高100~1000倍;②可以解决当前的“频段拥挤”问
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