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光时分复用（OTDM）技术现状
摘要介绍了OTDM技术开发现状。主要介绍了短脉冲发生技术、模同步光纤型激光器、
光MUX／DEMUX器件技术的开发与应用及其发展趋势。
一、引言
日本邮政省委托NTT－AT公司对日本国内的光时分复用技术（OTDM）现状进行了调
查。提出的调查报告表明：“迅速发展着的光通信技术，特别是通信技术的网络化、高
速化，带来了通信的高收入。其收人效益高出以往的数倍以上。现在所要解决的主要技
术课题是如何降低成本、扩大产量、提高质量、不断增加实际效益，扩大收入的问题。”
为了降低成本，就必须不断地提高TDM速度。但是通信市场的实际现状是还没有研究
出超高速工作的器件及其工作电路。在技术上必须有新的突破，才能真正把成本降下来。
就目前实际技术现状而言，做为技术开发和应用的趋势之一就是研制生产简易型OT
DM电路。主要技术课题有MUX／DEMUX、阵列调制器件、阵列光检测及与之相匹配的OTDM
电路系统。
开发研究并完全解决这些技术课题，估计量最少得5年时间。预计100Gb／S的OTDM传
输技术开发时间5年后可达21％，10年后达到43％。MUX／DEMUX技术达到25％，光3R、光
信号处理技术实现20％，其它技术（如高速器件技术、低成本器件技术、稳定化传输技
术等）可达到23％。下面就来分析介绍这些技术。
二、OTDM技术现状及水平
目前阶段的OTDM传输技术在传输速率方面已实现了640Gb／s（40Km），400Gb／s（4
0Km）。在400Gb／S的传输实验中采用了逆陡度（SLOPE）光纤，色散陡度值比DSF光纤降
低了2／3，SN值可能超过100km。
最新研究成果，也是目前最高水平的OTDM技术成果是1998年9月ECOC会议上公布的速
率为120Gb／s（160k）（采用DSF光纤）光OTDM传触验。
但是对该实验实际考察表明，这只能是一个传输数据水平。在实际传输装置中，在
120Gb／S的速率中只调制了80Gb／S，脉冲宽度仅为3.5PS比特流。目前，能制作OTDM收
发装置的只有日本NTT公司。
要真正实现100Gb／S传输距离的OTDM尚需一定时间，这主要是解决端局间的收发装
置。目前只能进行短距离传输。在日本的长距离通信网中，现在只是解决了色散斜度，
SNR、PMD技术，长距离用光纤需要很快解决，然后才能进行长距离传输。
三、短脉冲发生技术
光时分复用技术的关键技术是要解决短脉冲生成技术、时分复用／分离、高速同步
泵浦技术等。其中，最关键技术是短脉冲生成技术，即生成Transform－limited光脉冲，
脉冲的生成方法主要有以下四种
·采用半导体激光器用增益开关法。
·采用CW界限吸收型调制器，通过门脉冲泵浦法解决：在该方法中，只能得到10Ps
的脉冲。将得到的脉冲进行非线性光学压缩，采用脉冲压缩法得到所需要的脉冲。
·采用冲突脉冲模同步半导体激光器得到所需要的脉冲。用该法可以得到1PS脉冲。
·模同步光纤环型激光器法。采用该法可以得到3PS脉冲宽度，接近孔特性，速度偏
差值在0.1PS以下。激光器前端脉冲宽度比模同步LD更细，是一种很好的光源。
四、模同步光纤环型激光器120Gb／s的OTDM系统使用的激光器为有源模同步光纤环
型激光器（AML－FRL）。
模同步光纤环型激光器由EDFA、滤波器、耦合器、调整共振器长度的延迟器、LA调
制器（带宽20GHZ）等共同组成，构成一个环型的共振器。环型共振的基本频率值为绕环
型一周时间，为1的整数倍时为模同步。使用该值对10GHZ、20GHZ反复振荡，即生成并得
到了3PS的脉冲。
共振器中使用的光纤全部为熊猫光纤。EDFA也是用熊猫光纤掺饵制作。调制器为偏
振固定型。偏振波产生变化时，输出光脉冲特性也发生变化。
由于光纤激光器的共振器长度为数十米，易受温度变化、机械振动的影响，所以共
振器长度变化控制系统，是解决稳定振荡的技术关键。
日本NTT公司提出解决这些问题的方案是把一部分光信号还原成电信号，监控电气信
号来缓和振动频率成份。当共振器长度准确与模同步条件匹配时，把稳定振动频率抑制
到最低水平。如果共振长度偏离了稳定条件，振动成份就增加，只要偏高10pm，就会增
加很大噪声。因此，需要对噪声进行监控，使共振器长度准确，噪声达到最小值，从而
获得稳定的光脉冲。
在非线性光纤中，容易产生三维非线性光学效应（即自相位调制）和四波混频现象。
光脉冲宽度和峰值功率与色散有密切关系。首先表现出自相位调制（SPM），当接近零色
散波长时，又在SPM间产生四波混频（FWM）。SPM和FWM引起光谱发生变化，波形曲线下
降，在某一色散部分上出现平坦区域，展宽为200mm左右。
光纤中的光功率密度是非常重要的，光纤芯层越小，其光功率密度越高，其截面积
一般为通信用光纤的1／2左右。
五、光MUX／DEMUX器件
在光通信领域中，把信号光脉冲作成MUX／DEMUX光开关器件的研究分为二个方面：
1．相位移动光环型反射镜（NOLM：Nonlinear Optical Loop Mirror）。
当输入控制脉冲光信号后，使其与信号光重叠部分分成左右非对称相位变化，并可
抽运出来、采用相位干涉原理，制作高速光器件。
2．频率移动型FWM
利用信号光时间差的光脉冲，使不同成份交叉相互作用，产生不同波长的FWM。在
接收端采用NOLM电路、FWM电路或马赫干涉仪进行分析研究。
3．还有一种实现OTOM的重要技术就是相位同步环技术（PLL：Phase Lock Loop）
六、结束语
本文介绍了光时分复用技术（OTDM）开发研究现状及其高速光器件技术。
关于光纤技术的研究课题，主要是继续研究已实用化的各种光纤的新应用领域及应
用条件。研究并制作了Tb／s级的高速率新型光纤，拓宽光纤应用范围。
当务之急是解决低成本的OTDM技术。以便尽早建立起实用化的OTDM传输系统，服务
于人类，满足各种各样的通信用户的需求。
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