相干光通信论文：激光在光通讯的运用探究

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本文作者：黄莉作者单位：中国电信武汉分公司客户服务调度中心

相干光通信系统中的主要关键技术

实际中，主要采用以下关键技术来实现准确、可靠、高效的相干光通信。

(1)稳定频率技术。相干光通信中，保持激光器的频率稳定性是一个重要的前提条件。在零差检测相干光通信系统中，如果激光器的波长或频率随着工作条件的变化而产生漂移，那就难以保证本振光信号与接收光信号频率之间的相对稳定。外差检测相干光通信系统也是如此。为了保证相干光通信系统的正常工作，必须确保光载波和光本振荡器的频率稳定性很高。

（2）调制外光技术。外光调制是利用某些光电、声光或磁光特性的外调制器，完成对光载波的调制。相干光纤通信系统中对信号光源和本振光源的要求较高，它要求较高的频率稳定度和较窄的光谱线。飞秒激光输入频率稳定，可调谐范围较宽，但所占带宽相对较小，具有超强的能量和超短的时间，完全符合作为相干光纤通信系统光源的要求。

（3）压缩频谱技术。在相干光通信中，光源的频谱宽度是一个重要参数。只有保证光波的频谱宽度窄，才能使相伴漂移而产生的相位噪声更小，从而得到大容量、高质量的光传输。

飞秒激光器

1飞秒激光器的介绍

伴随光纤通信技术的飞速发展，利用超长波长光纤实现超长距离通信，一直是我们不断追求的重要发展方向之一。如何获取并采用超长波长光源，这是超长波长光纤通信系统中首先需要解决的技术问题。飞秒激光就是这样一种超长波长光源，将其应用于相干光通信的光源，具有相当大的优势。飞秒激光是由激光发展起来的一种新型工具，其功能非常强大。飞秒脉冲短得令你无法想象，现在能够达到4飞秒以内。1飞秒（fs），即10-15秒，这仅仅是1千万亿分之一秒，所以也称为超短脉冲激光器。飞秒脉冲采用多级啁啾脉冲放大技术获得的最大脉冲峰值功率，可以达到百太瓦（TW，即1012W）甚至拍瓦（PW，即1015W）量级，飞秒激光的能量强度如此之高，毫不夸张地说，它比将太阳照射到地球上的全部光聚集成绣花针尖般大小后的能量密度还高。

2飞秒激光器的工作原理

飞秒激光器的工作原理。第一，采用衍射光栅将一束飞秒激光分成两束或更多束,通过一个共焦成像系统让它相干。第二,将一个镀有金属薄膜的透明基体与一个接受基体叠放在一起。第三,利用相干的飞秒激光脉冲辐照透明基体上的金属薄膜,激光瞬间加热作用产生的压力将会驱动辐照区的金属薄膜蒸发到与它接触的接受基体上,蒸发的金属将迅速重新固化，沉积到接受基体上,这样在接受基体上就会得到由相干飞秒激光脉冲传输的周期微结构。

3飞秒激光器的应用

飞秒激光最直接的应用就是作为超短超快光源。应用泵浦探测技术和多种时间光谱分辨技术，作为飞秒固体激光放大器的种子光源。虽说我们能够使光脉冲宽度愈来愈窄，光脉冲能量愈来愈高，但最令人欣喜的进展还是能够轻易得到飞秒脉冲。飞秒激光的应用研究领域大概分为两种，一种是超快瞬态现象的应用研究，另一种是超强现象的应用研究。伴随激光脉冲宽度的缩短和能量的增加，这两种研究都得到了深入的发展。可以看到，飞秒脉冲激光的发展直接带动了生物医疗、材料工程与信息科学进入超微观超快速的研究领域,并开创了一些如纳米技术、立体三维存贮等全新的研究领域，此外，它还被应用于信息的处理、传输和存贮方面，拥有广阔的应用前景。

飞秒激光作为相干光通信光源的广泛应用

相干光通信的研究和应用均发展迅速，这对于超长波长(2～10m)光纤通信来说，是非常好的选择。在超长波段，由瑞利散射引起的光纤固有损耗将进一步大幅减少。理论上，在超长波段可以实现光纤越洋跨海无中继超长距离通信；而实际上，在超长波段，直接探测接收机的各项性能和表现都不尽人意，唯一的选择，就是相干探测方式。以飞秒激光为光源，以超长波长光纤作为传输介质，利用相干光通信技术实现无需中继站的超长距离通信。超长波长光纤通信系统不但解决了普通光通信系统中距离和容量限制问题，而且提高了系统稳定可靠性，并使通信成本大幅降低，对跨海洋和沙漠地区的通信更具有非凡的意义。

结语

相干光通信具有诸多优势，因此在光纤通信系统中得到了大量的推广应用。它助力点对点通信系统向着更快更远的趋势发展，也在越洋通信和沙漠通信上拥有巨大的市场潜力。飞秒激光作为一种新型高效激光器，应用为相干通信的光源，对于相干光通信系统的进一步完善和稳定性、稳健性发展将带来巨大的推动。由于相干光通信良好的波长选择性和接收灵敏度，使光纤通信网络的功能更多样，应用更丰富。可以相信，随着技术的不断进步，以飞秒激光为光源的相干光通信技术将被广泛地应用于长途传输网、本地网、多用户接入网、CATV网以及多种新型网络之中。