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光电技术精选(九篇)

光电技术

第1篇:光电技术范文

英文名称:Electro-Optic Technology Application

主管单位:国家工业和信息化部

主办单位:东北电子技术研究所

出版周期:双月刊

出版地址:辽宁省锦州市

种:中文

本:大16开

国际刊号:1673-1255

国内刊号:21-1495/TN

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发行范围:国内外统一发行

创刊时间:1982

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第2篇:光电技术范文

(1)液晶显示器。利用光电子技术对有源阵列液晶显示器进行制造,其主要是利用光刻技术,对薄膜晶体管着、色滤波器的阵列进行制作,并且通过对光学检测技术的利用,对显示器产品进行最后的监视。在显示器的制作中,光电子技术一直贯穿着整个过程,尤其是在诊断工艺的时候,对微粒的控制和检测则利用光学之后,还利用紫外光解决液晶在密封上的问题,最后,在对加工中存在的缺陷问题上利用了激光对其进行查找定位、处理。

(2)信息储存。在进行信息储存的时候,主要采用的是DVD、CD等方式,其主要采用的技术就是利用光储存信号来进行储存的,而储存的容量大小则需要由写入的光源来进行决定,光盘储存量则和光斑之间具有反比的关系。从刚开始的时候,对于光电子激光器来说,主要采取的是气体激光器,随着社会的发展,逐渐发展成为半导体激光器。此时,当写入的光源产生的光斑则会与激光波的平方产生反比例的关系,使VCD、CD的储存量得到有效扩大。

(3)通信技术。在通信技术领域中,应用光电子技术具有保密性高、信号容量大、结构轻便、通信距离远等优点,主要是利用激光技术,将信息都加载于激光束之上,利用激光束快速传播的方式来进行通信,与无线电技术相比,激光通信多了光电和光电转换过程,经由信号的转变其,将已有的影像、声音等进行转换,使其转成为电信号之后,将信号利用调制器进行调制成为一束激光,由于此调制成的激光参数会受到信号控制的影响,从而使信号在激光上得到加载。此时将激光利用发射端进行发射,在接收端进行接收,利用光检测器对电信号检测,最终使用调节器对信号进行还原。

2光电子技术科学应用于军事领域

(1)激光测距仪。在飞机、坦克、火炮和舰艇中,激光测距仪是这些武器装备的重要组成技术装备,使各战术武器装备在系统上具有更强的攻击力,并且具有更高的准确性。通常情况下,能够使其首发的命中率高于80%,使各武器装备能够充分发挥自身的作用。

(2)热摄像仪。在目前的热摄像仪中,GaAlAs/GaAaQWIRFPA是热摄像仪应用最为广泛的技术,而非制冷IRFPA的热摄像技术,不仅使在极度低温冷却的工作问题得到解决,而且还使热像仪在密度和成本上更具优势。在目前,非制冷热像仪主要应用在低中挡的传感器中,其所采用的阵列主要分为640×480、320×240,其可以进行探测的温差为0.05K。

(3)预警和干扰设备。利用飞机对目标进行一系列的侦测,其主要利用的是加载在飞机上的光电子预警设备,其可以对空间坐标、技术参数等进行确定和侦测,经过相关判断之后,对存在的危险目标进行预警。其主要是利用在不同的物质上、背景上所产生的光电子电磁波存在不一致的反射,将四周反射出来的电磁波与目标进行差异性的比较,以此来得以识别和发现目标之后对其进行跟踪、预警。目前在火箭、导弹中的红外预警器得到应用。

3结语

第3篇:光电技术范文

摘要:蓝光盘密集波分复用

随着蓝光盘摄像机和录像机的出现,电视传媒行业从传统磁带记录走向了光盘记录。虽然这是光技术在广电领域应用的一小步,却是广电科技和时俱进的一大步。

大约40年前,人类已经拥有第一根海底光缆。光通讯,在电信高端领域,方兴未艾。时至今日,在实验室,日本NEC和法国阿尔卡特公司分别实现了总容量为10.9Tb/s(273x40Gb/s)和总容量为10.2Tb/s(256x40Gb/s)的传输容量最新世界记录。而单模光纤的无中继传输已经达到4000KM。从技术上看,再有5年左右的时间,实用化的最大传输链路容量有可能达到5-10Tb/s。简言之,网络容量将不会受限于传输链路。

以下我们分别对光存储和光传输方面做以具体阐述。

一光存储

资讯对储存容量需求日增,光存储技术在记录密度、容量、数据传输率、寻址时间等关键技术上有着巨大的发展潜力。业界一直在积极开发更高容量的各种储存技术。蓝紫色激光存储技术(Blue-VioletLaser)、磁光盘存储技术、做为硬盘(HDD)技术和磁光盘技术的结合的近场光盘技术超解析度储存技术(SuperRENS)、3D立体储存技术(MultiLayers;MultiLevel)以及荧光多层光盘技术FDM(FluorescentMultilayerDisc)等相继问世。

传统CD和DVD上有一层薄薄的反射层,和许多肉眼看不见的凹凸,它包含二进制信息。为了从这些盘片上读出数据,由一个半导体激光发生器产生特定波长的激光束,射向旋转中的光盘片,然后反射光通过棱镜和透镜构成的组镜机构再射向接收数据的光电装置,而这个光电装置连接的电路能够辩识出激光所反射回来的数据。在光盘上,数据是凹槽(pits)及平面(lands)的型式来加以编码,而光电装置的电路能辩识出激光射中的平面及射中凹槽的所走距离差这就称为相位提升(PhaseShift),而这个技术就是在光盘中资料储存和读取的基础。经由光电读取装置,反射回到的凹槽和平面的变化将会转换成1和0的数位讯号,从而构成数据流特征。DVD之所以容量比CD大,无非是在同样面积的盘片上凹凸更多罢了。若要有效地缩小记录点大小以提升记录密度,必须使用短波长的光源;或者使用高折射系数的介质;或者提升透镜的NA(数值孔径)值。显然在一个存储容量巨大的盘片上,红色激光根本无法辨识那么多更密集的凹凸了。因此索尼及其它公司纷纷转向蓝色激光的探究。蓝色激光的波长较短,因此驱动器可以辨识出更小半径的凹凸,盘片的容量就可以做的更大。现在的蓝光盘技术不管是日欧韩9家AV产品制造商联合制定的新一代光盘规格"蓝光光盘",还是东芝和NEC向DVD论坛提出的"AOD(高级光盘,暂定名)"规格,只不过是商家为自己谋求更高的商业利润而制定的不同的标准罢了。就核心技术上而言,没有太大的区别。让我们再深入了解一下蓝光盘和高密度光存储技术的发展趋向。

1、蓝光盘技术

蓝光盘技术属于相变光盘(PhaseChangeDisk)技术,它和传统光盘记录不同,传统光盘的记录和读出原理是利用磁技术和光技术相结合来记录和读出信息,而相变光盘的记录和读出原理只是用光技术来记录和读出信息。相变光盘利用激光使记录介质在结晶态和非结晶态之间的可逆相变结构来实现信息的记录和擦除。在写操作时,聚焦激光束加热记录介质的目的是改变相变记录介质晶体状态,用结晶状态和非结晶状态来区分0和1;读操作时,利用结晶状态和非结晶状态具有不同反射率这个特性来检测0和1信号。

实际的蓝光盘应用蓝紫色激光技术,能在直径12公分的盘片上,储存两小时的高清楚度视音频信号,在2002年2月的初期版本中,透过使用405nm的蓝紫色电射半导体,NA(数值孔径)值为0.85的读取头、以及0.1mm的光学透射保护层架构,蓝光盘可以将12公分的单面光盘片资料储存容量提升到27GB。它可以记录两小时的高清楚度视音频信号,以及超过13小时的标准电视信号。

在资料转换率方面,蓝光盘可以将高清楚度的电视节目,以36Mbps的速度从摄像机转换到播放媒体上,并能维持节目品质。另外,它还具有任意影像捕捉,以及重覆播放等功能。

在兼容性方面,由于蓝光盘采用MPEG2码流压缩技术,因此它同时适用于数字广播系统,可执行电视台多种视频记录和播放。

另外,在资料平安性部分,蓝光盘也采用了一种独特的ID写入模式,可确保资料平安,并为盗版新问题提出一套保护版权的解决方案。

2、高密度光存储技术的发展趋向

(1)采用近场光学原理设计超分辨率的光学系统,使数值孔径超过1.0,相当于探测器进入介质的辐射场,从而能够得到超精细结构信息,突破衍射极限,获得更高的分辨率,可使经典光学显微镜的分辨率提高两个数量级,面密度提高4个数量级。

(2)以光量子效应代替目前的光热效应实现数据的写入和读出,从原理上将存储密度提高到分子量级甚至原子量级,而且由于量子效应没有热学过程,其反应速度可达到皮秒量级(1O-12秒),另外,由于记录介质的反应和其吸收的光子数有关,可以使记录方式从目前的二存储变成多值存储,使存储容量提高许多倍。

(3)三维多重体全息存储,利用某些光学晶体的光折变效应记录全息图形图像,包括二值的或有灰阶的图像信息,由于全息图像对空间位置的敏感性,这种方法可以得到极高的存储容量,并基于光栅空间相位的变化,三维多重体全息存储器还有可能进行选择性擦除及重写。

(4)利用当代物理学的其它成就,包括光子回波时域相干光子存储原理、光子俘获存储原理、共振荧光、超荧光和光学双稳态效应、光子诱发光致变色的光化学效应、双光子三维体相光致变色效应,以及借助许多新的工具和技术,诸如扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)、光学集成技术及微光纤阵列技术等,提高存储密度和构成多层、多重、多灰阶、高速、并行读写海量存储系统。

3、新型光盘技术的应用

大量的信息要求有大容量的存储设备,光存储驱动器和几种光储存媒体均将呈现出足够快的增长趋向。光存储市场的发展,将改变声音图象及其它数据的存储方式及传播方式。光存储产品可以利用自动换盘系统,组成光盘库、光盘塔、光盘阵列,实现提高整个系统的容量、数据传输率及多数据存储的可靠性。假如将光盘库、光盘塔及光盘阵列和自动换盘系统有机结合,可以大大提高系统容量、数据传输率和显著改善存储数据的可靠性。

在技术上,磁带已经基本上没有潜力了,而且和非线性的编辑系统存在明显的矛盾;专业光盘虽然不会在很短的时间内取代磁带,但其非线性、高密度、低成本、高传输速度的优势已经带来了良好的开端。Sony公司不失时机的推出光盘专业摄录像器材,这些设备使用基于蓝紫色激光技术的光盘作为存储介质,充分发挥非线性记录方式带来的灵活性。例如摘要:PDW-3000专业蓝光盘编辑录像机(演播室机型),它可记录和重放IMX/DVCAM格式,具有完善丰富的输入输出接口,包括传统视音频和网络接口。它的双光头设计可实现高速文件读出。它具有快速图像搜索,图像索引功能和光盘的随机访问功能,可以快速定位到所需图像。它具有场景选择随机存取能力,使得任意定位素材段成为可能,跳过不必要的素材。非凡值得提出的是这种录像机可以将高低分辨率素材同时记录在光盘上,高分辨率素材用于高质量节目的制作和输出,低分辨率素材可用于编辑,浏览等等,低分辨率素材还可以为互联网播出等用途提供数据。

二光传输

让我们再来看看光传输,现在各省市有线电视台网络中在主干线多使用光缆传输信号,在电视台内部的新闻网或制作网也使用光纤代替电缆传送素材文件。众所周知,光纤传输比传统电缆传输有频带宽、容量大、损耗低、保真度高、抗干扰等优点。而随着光电子器件的持续发展,光纤工艺的提高,以及光纤技术和IT技术的相互渗透和融合,光传输技术有了相当大的发展,这对电视台通信架构的改变起到了巨大的推动功能。以下是对满足电视台需求的光传输技术的具体阐述。

1、光纤技术的介绍

(1)单波长技术

对于业务量和距离长度要求不大时,普通的单波长技术就已能满足需求。几年前单波光纤的数据传输就已能达到10Gbps。目前在单波长上进行数据传输已经能够做到40G的带宽,虽然这已经是单波长所能够传输的极限,并且实用的传输容量也没有这么大,但相对电视台内部网近距离的视音频传输要求已经够用。

单波技术基于电时分复用(ETDM)技术,但由于微电子技术和光纤色散的限制,微电子技术难以支持电时分复用有新的突破。光纤上的色散是10Gbps及其以上速率系统传输距离的主要制约因素,且随着比特率越高而影响越大。

(2)密集波分复用

对于传输量更大,传输距离更远的要求,仅靠提高单信道系统的速率已没有空间,另一种途径就是使用复用技术。光复用的方式有很多种,目前比较成熟并已进入大规模商用阶段的是光波分复用,尤其是DWDM--密集波分复用。(DWDM摘要:DenseWavelengthDivisionMultiplexing)

DWDM技术简单地说是在一根光纤上接入不同波长的光信号,使传输容量比单波长传输容量增加几倍甚至上百倍。提到DWDM,不能不提掺铒光纤放大器(EDFA)。EDFA的出现使得DWDM得以实用。EDFA是一种全光放大器,它的使用取代了原来光-电-光的中继再生方式,突破了光电、电光转换的速度瓶颈,使长距离、大容量、高速率的光纤通信成为可能,是DWDM系统及未来高速系统、全光网络不可缺少的重要器件。EDFA工作窗口在1530-1565nm,对波分复用中的每个波长补充功率,并经过若干个EDFA再用再生器来消除色散的影响。

使用DWDM,可以大大提高光缆传输容量,节省光纤,降低传输成本。DWDM目前可商用的水平,我国的传输容量为80Gbps,国外如朗讯公司的传输容量为400Gbps,实验室的水平则已超过Tbps。

(3)新型G.655光纤

(4)全波光纤

使用全波光纤,增加传输频带。在未来的电视台光纤网中,除了传输多路的视音频数据以外,还会传输大量的管理数据。充分地拓展可用频带已成为关键。而在光纤的另一个低损窗口1.31um,虽然石英光纤在此波段时的色度色散为零,但由于1385nm四周存在着一个OH-离子吸收峰,对光纤传输能产生较大的衰减。而由此诞生的全波光纤采用了一种全新的生产工艺,几乎可以完全消除由OH-峰引起的负面影响,并且使用和普通的G.652匹配包层光纤一样的标准。

由于开放了这一低损窗口,全波光纤的可用波长范围增加了100nm,使光纤的全部可用波长范围由大约200nm增加到300nm,可复用的波长数大大增加,而且在上述波长范围内,光纤的色散仅为1550nm波长区的一半,因而,轻易实现高比特率长距离传输。同时,由于波长范围大大扩展,一方面可以将不同的波长分配不同的数据流,从而改进网络管理;另一方面,答应使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的光源、合波器、分波器和其它元件,使元器件的成本大幅度下降,从而降低整个系统的成本。

此外掺镨光纤放大器(PDFA)的研制成功也解决了1310nm波长光的中继新问题。掺镨光纤放大器工作在1300nm波长窗口,以掺镨光纤作为增益介质。在实用过程中,可分别使用PDFA和EDFA对1310nm和1550nm波长的光信号进行功率放大和补偿衰耗。

无论是工作在1550nm的G.655光纤,还是使用1310nm的全波光纤,最新的光纤技术带来的是更高的传输速度和更大的传输容量,这为电视台使用光纤传输多种数据打下了坚实的基础。由于突破了传输瓶颈,在传输视音频信号的同时还可传输大量的管理信息,包括文件的元数据以及其他SNMP数据流。这也为建立基于IP的视频管理网络铺平了道路。

2、因特网技术和光纤技术的结合

随着因特网技术的快速发展,ATM、SDH、IP等技术不断融入到光成域网的建设中。目前代表发展方向的是IPoverWDM技术,其中比较成熟的解决方案是GEOverDWDM(GE摘要:千兆以太网)。GEOverDWDM对于有线电视网络最大的好处就是可以实现在原有光纤网络基础上平滑、连续性的网络升级,同时可以和原有的10Mb/s、100Mb/s以太网无缝连接,能降低系统的成本和复杂性,保护广电系统的投资。

IPoverDWDM通俗的说法就是让IP数据包直接在光路上传送,减少网络层之间的冗余部分,能够省去网络运营商的成本,同时也降低用户使用通信业务的费用。GEoverDWDM是IPoverDWDM的一种廉价方式,适用于广电系统城域IP骨干网的建设。

千兆以太网(GE)技术是目前技术成熟的最快速以太网技术,它可以提供1Gbps的带宽,由于采用和传统10Mb/s、100Mb/s以太网同样的帧格式和帧长,因此GE可以在原有低速以太网基础上实现平滑过渡。目前GEOverDWDM使用光放大器后的传输距离已可达到640公里。在现有的有线电视网络基础上,使用千兆以太网技术,具有一定的现实经济意义。可以预见,GEOverDWDM技术将成为广电网络中城域网的理想方案。

随着各种光传输技术不断地投入使用,整个电视台的网络架构将会发生巨大改变,而全光网和光接入网的建设和发展,使这种趋向越来越明显。

三光应用

由以上光记录和光传输的介绍,我们可以了解到光技术已经逐渐渗透至专业视频领域。以下为笔者设想的以光技术为基础构建的新型电视台IT制作网。相对于传统电视台制作网它将具备以下特性摘要:

1.首先是高效的资源共享能力。可以实现快速的数据存取、迁徙及交换。

2.由于光盘录像机的出现,文件化的素材交换方式得以实现,解决了传统电视台制作网素材上下载消耗时间的瓶颈。

3.具有智能化的网络监控管理功能。

4.整个网络具备可扩展性,强容错性,高兼容性以及和其他网络的互换性。

我们可以设想以下的以光技术为基础的全光业务网,当然这里的全光目前不会是完全的光技术,也包含节点转换上使用的一些光电和电光设备。前期节目素材由光盘摄像机采集,光盘摄像机可以是高端的SONY的PDW蓝光盘摄像机,它的记录文件格式是MPEG24摘要:2摘要:2P@MLIMX或者是DVCAM格式;也可以是低端的东芝的家用DVD光盘录像机,它的记录格式是MPEG2TS流。以上文件格式的素材在摄像机内部被刻录到蓝光盘或普通的DVD碟片上。通过相应的光盘录像机或专用的光盘驱动器由光纤实时传输并存储到后期编辑制作单元。制作单元为现有的电视台制作工作站,由后期编辑制作单元来进行原始素材的编辑及后期处理工作,各种特效、字幕、配音、片头等在此处完成。制作完的节目由光纤无损地送入中心存储部分的光盘库中,一方面用于播出。另一方面,可以实现节目的存储和归档或者利用光盘录像机下载,便于以后的索引和节目调用。基于SNMP(简单网络管理协议)技术的系统监控单元通过和各单元交换信息,实时监测系统在节点光交换设备和传输通路上的光纤状况。采用光纤作为工作站点连通的物理方式,用于数据的迁徙,设备和业务运营管理等控制信息的传递。采用光盘库作为中心存储单元,其管理软件可以区分短期存储的播出节目和长期存储以供后用的节目。短期存储的节目存储在一级光盘库,节目播出后定时删除。长期存储节目编目后放至二级光盘库,作为媒体资源有原则的开放,不同级别的用户通过光纤有偿或免费获取媒体资源。一级光盘库为在线存储体,容量以电视台内部人员充分使用即可,它是提供给电视台内部用户使用的高速媒体资源共享体,满足包括播出,节目制作,节目下载的宿求。二级光盘库为近线存储体,为海量存储,它的媒体资源存储主要为节目的再利用和再加工服务,另外为电视台以外的用户提供VOD或者媒体资源再利用和交换的宿求。

以上设想的网络比较现今的网络,由于光技术的使用,可以突显出高速共享的精神,达到用户所见所得的需求。真正实现网络化、数字化的实时的信息交换。

第4篇:光电技术范文

关键词:光纤通信技术  优势  接入技术

        0 引言

        近年来随着传输技术和交换技术的不断进步,核心网已经基本实现了光纤化、数字化和宽带化。同时,随着业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富,使得用户住宅网的业务需求也不只局限于原来的语音业务,数据和多媒体业务的需求已经成为不可阻挡的趋势,现有的语音业务接入网越来越成为制约信息高速公路建设的瓶颈,成为 发展 宽带综合业务数字网的障碍。

        1 光纤通信技术定义

        光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信力式。在光纤通信系统中,作为载波的光波频率比电波的频率高得多,而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路,光纤之间的中绕非常小,光波在光纤中传输,不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听,光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,所以用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题。

        2 光纤通信技术优势

        2.1 频带极宽,通信容量大

        光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。散波长窗口,单模光纤具有几十ghz·km的宽带。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的 电子 瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量,特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。采用密集波分复术可以扩大光纤的传输容量至几倍到几十倍。目前,单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5gbps到1ogbps,采用密集波分复术实现的多波长传输系统的传输速率已经达到单波长传输系统的数百倍。巨大的带宽潜力使单模光纤成为宽带综合业务网的首选介质。

        2.2 损耗低,中继距离长 目前,实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤,此类光纤损耗可低于0.20db/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低,因此,由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其他介质构成的系统长得多。

        如果将来采用非石英系统极低损耗光纤,其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路,由于中继站数目的减少,系统成本和复杂性可大大降低。目前,由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多km,由非石英系极低损耗光纤组成的通信系至数公里,这对于降低通信系统的成本、提高可靠性和稳定性具有特别重要的意义。

        2.3 抗电磁干扰能力强 我们知道光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料,不易被腐蚀,而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力,它不受 自然 界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。它是一种非导电的介质,交变电磁波在其中不会产生感生电动势,即不会产生与信号无关的噪声。这样,就是把它平行铺设到高压电线和电气铁路附近,也不会受到电磁干扰。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。

        2.4 光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设 光纤的芯径很细,约为0.1mm,由多芯光纤组成光缆的直径也很小,8芯光缆的横截面直径约为10mm,而标准同轴电缆为47mm。这样采用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题,节约了地下管道建设投资。此外,光纤的重量轻,柔韧性好,光缆的重量要比电缆轻得多,在飞机、宇宙飞船和人造卫星上使用光纤通信可以减轻飞机、轮船、飞船的重量,显得更有意义。还有,光纤柔软可绕,容易成束,能得到直径小的高密度光缆。

        2.5 保密性能好 对通信系统的重要要求之一是保密性好。然而,随着 科学 技术的发展,电通信方式很容易被人窃听,只要在明线或电缆附近设置一个特别的接收装置,就可以获取明线或电缆中传送的信息,更不用去说无线通信方式。

        光纤通信与电通信不同,由于光纤的特殊设计,光纤中传送的光波被限制在光纤的纤芯和包层附近传送,很少会跑到光纤之外。即使在弯曲半径很小的位置,泄漏功率也是十分微弱的。并且成缆以后光纤在外面包有金属做的防潮层和橡胶材料的护套,这些均是不透光的,因此,泄漏到光缆外的光几乎没有。更何况长途光缆和中继光缆一般均埋于地下。所以光纤的保密性能好。此外,由于光纤中的光信号一般不会泄漏,因此电通信中常见的线路之间的串话现象也可忽略。

        3 光纤接入技术

        随着通信业务量的不断增加,业务种类也更加丰富,人们不仅需要语音业务,高速数据、高保真 音乐 、互动视频等多媒体业务也已经得到了更多用户的青睐。光纤接入网可分为有源光 网络 a(on)和无源光网络((pon。)采用sdh技术、atm技术、以太网技术在光接入网系统中称为有源光网络。若光配线网(odn全)部由无源器件组成,不包括任何有源节点,则这种光接入网就是无源光网络。

        现阶段,无源光网络p(on)技术是实现ft-tx的主流技术。典型的pon系统由局侧olt光(线路终端)、用户侧onuo/nt(光网络单元)以及odn-orgnizationdevelopment network(光分配网络)组成。pon技术可节省主干光纤资源和网络层次,在长距离传输条件夏可提供双向高带宽能力,接入业务种类丰富,运维成本大幅降低,适合于用户区域较分散而每一区域内用户又相对集中的小面积密集用户地区。

        为实现信息传输的高速化,满足大众的需求,不仅要有宽带的主干传输网络,用户接入部分更是关键,光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中,由于光纤到达置的不同,有ftb、fttc,fttcab和ftth等不同的应用,统称fttx。

        ftth(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式,它提供全光的接入,因此,可以充分利用光纤的宽带特性,为用户提供所需要的不受限制的带宽,充分满足宽带接入的需求。我国从2003年起,在“863”项目的推动下,开始了ftth的应用和推广工作。迄今已经在30多个城市建立了试验网和试商用网,包括居民用户、 企业 用户、网吧等多种应用类型,也包括运营商主导、驻地网运营商主导、企业主导、房地产开发商主导和政府主导等多种模式, 发展 势头良好。不少城市制定了ftth的技术标准和建设标准,有的城市还制门了相应的优惠政策,这此都为ftth在我国的发展创造了良好的条件。

        在ftth应用中,主要采用两种技术,即点到点的p2p技术和点到多点的xpon技术,亦可称为光纤有源接入技术和光纤无源接入技术。p2p技术主要采用通常所说的mc(媒介转换器)实现用户和局端的自接连接,它可以为用户提供高带宽的接入。目前,国内的技术可以为用户提供fe或ge的带宽,对大中型企业用户来说,是比较理想的接入方式。

第5篇:光电技术范文

1产品简介

带腔体的光电封装件及其生产方法是华天科技股份有限公司已申请受理的专利产品。

带腔体的光电封装件,外引脚不,共面性好,封装成品和整机安装合格率高;改变了架的外引脚,提高了料利用率,缩短了产周期,结构简单合理,体积小,敏度高,干扰能力强,产效率高,应用于各种电子设备、仪器的带腔体的光电集成电路封装。

带腔体的光电封装件,包括引线框架载体、引线框架内引脚、引线框架外引脚、塑封体、粘片胶、光电IC芯片。

该技术的生产流程如图1所示。

带腔体的光电封装件剖面结构示意图如图2所示。

2创新性和先进性

本项目是原始创新,具有自主知识产权。

1)塑封外腔体制作

将引线框架传送到塑封模具中,通过塑封在引线框架的外引脚上方形成一个带有内台阶的塑封外腔体,塑封外腔体覆盖了引线框架的外引脚;

2)带腔体的光电封装件

一种带腔体的光电封装件,包括引线框架载体、引线框架内引脚、引线框架外引脚、塑封体、粘片胶、光电IC芯片,引线框架载体上通过粘接材料粘接光电IC芯片,光电IC芯片焊盘(PAD)通过键合线与引线框架内引脚相连,构成电路的信号和电流通道,引线框架外引脚上塑封带有内台阶的环形外腔体,外腔体覆盖引线框架外引脚、以及内引脚和引线框架载体之间的空隙,形成电路的整体,外腔体的内台阶上端面涂覆有密封胶, 密封胶上粘接玻璃盖板;引线框架载体和引线框架内引脚之间由塑封体连接,为了防止电磁感应,也可以使用金属或陶瓷盖板。

另一种带腔体的光电封装件生产方法:

腔体制作,上芯、压焊、同第一种方法,压焊后,通过上芯机在腔体内的芯片和键合线表面全部点上

透明胶,透明胶的高度同外腔体,基本上与外腔体持平。点胶后全部进行烘烤,烘烤温度为150℃~175℃,烘烤时间为2~3小时,具体时间根据腔体高度和透明胶型号确定。

3)创新性

产品结构简单合理,无的外引脚,无共面性缺陷,芯片封装成品率和成品器件装机合格率高;采用的生产方法不需要切中筋和成形工序,提高了材料利用率和生产效率,成品率高于普通塑封光电器件;具有成本低、体积小、灵敏度高、功耗低、抗干扰能力强、可靠性高等显著特点,广泛应用于便携式产品,如数据通讯、数码相机、自动化等领域。

主要创新点为:

1)塑封外腔体制作;

2)塑封外腔体上芯技术;

3)塑封外腔体金丝键合技术;

4)塑封外腔体粘接玻璃盖板(或其它材料)技术;

5)切割入盘技术。

本产品的开发总结出了一套适合于带腔体的光电封装的工艺文件;开发了具有自主知识产权的带腔体的光电封装和集成压力传感器产品。本产品是我公司的专利产品,目前国内只有我公司生产该产品。

国家知识产权局已受理本产品技术的专利申请。

第6篇:光电技术范文

自工业革命以来,常规化石能源一直是人类经济发展的支柱,但是能源枯竭和环境恶化使人类加紧了寻找新的清洁的、可再生的能源,太阳能以其储量巨大、安全和清洁等优点必将成为21世纪人类的首选。太阳能利用形式之一的光伏发电技术以其规模灵活、建设周期短和维护简单等优点,成为了人们开发太阳能资源的重要方式。光伏产业发展较早的美国、日本和德国已经走在了世界的前列;而中国的光伏产业经历了最近10年的迅猛发展,已占据了世界光伏电池生产的半壁江山。 本文在结合国内外太阳能光伏发电产业发展现状的基础上,论述了3代光伏电池的最新发展;分析了光伏逆变器的典型拓扑及其逆变原理;并对光伏发电控制策略中的最大功率点跟踪和孤岛检测的原理及其实现方法作了对比研究。光伏电池 (1)光伏电池分类[1] 随着光伏电池相关技术的发展,光伏电池种类也不断更新。按照使用材料在各种光伏电池中,应用较多的仍是晶硅电池,2009年市场份额为85%[2];非晶硅也占有一定的市场比率;而大部分多元化合物半导体技术仍处于实验室阶段,离大规模市场应用还有一定距离。 (2)三代光伏电池[2 ]第一代光伏电池有多晶硅(Polycrys-tallineSiliconSolarCell)、单晶硅电池(MonocrystallineSiliconSolarCell)。单晶硅电池转换效率为16%~20%,多晶体硅电池效率为14%~17%。硅材料转化率的经典理论极限是29%,而随着纳米技术的引入,其转化效率有望提高至30%以上。目前以单晶硅、多晶硅为主的硅基光伏电池占据着全球80%以上的市场份额。第二代光伏电池有各种薄膜(Thin-film)电池,其薄膜厚度一般在2~3μm。其中包括碲化镉电池(CdTe)、铜铟镓硒电池(CIGS)、非晶硅薄膜电池(ASi)、砷化镓电池和纳米二氧化钛染料敏化电池等。据统计,2009年碲化镉电池(CdTe)约占全球薄膜电池产量的60%[3]。第三代太阳电池有超叠层太阳电池、热光伏电池(TPV)以及量子阱和量子点超晶格太阳能电池等新型光伏电池。三种硅材料半导体电池如图2所示。一般最小的太阳能电池单元电压为0.45~0.5V,电流为20~25mA[4]。这样的输出电压电流值明显不能满足实际的用户需求,所以往往通过串并联电池单元,以达到合适的输出电压电流等级。为了便于维护保养,提高光伏电池的使用寿命,将这些电池单元封装在一起即形成电池组件。将若干电池组件串并联在一起即为光伏阵列[5]。 (3)世界主要光伏电池生产商 根据PhotonInternational的统计数据,2010年Suntech(尚德)、JASolar(晶澳)和FirstSo-lar产能排名前三,其他依次是天合、Q-Cells(欧洲)、中国英利、Motech(中国台湾)、Sharp(日本)、Gintech(中国台湾)和Kyocera(日本)。就市场长远发展来看,晶硅电池所占比例会越来越小,但是在未来10年内其主导地位不会改变。另外薄膜电池以其用硅量极少,更容易降低成本,是一种新型建筑材料等优点[2]而具有更加广阔的发展前景。光伏电力电子变流技术[6]光伏并网逆变器是并网光伏发电系统(简称PV系统)能量转换和控制的核心,其性能决定了整个光伏并网系统的稳定、安全、可靠和高效运行。根据有无隔离变压器,光伏并网逆变器可分为隔离型和非隔离型等,分类如图3所示。 1.各种类型逆变器结构 (1)隔离型光伏并网逆变器[7] 1)工频隔离型光伏并网逆变器。图4a为工频隔离型光伏并网逆变器结构。这种结构是市场上应用最多的光伏逆变器类型,工频变压器的采用也使主电路和控制电路较简单。另外,由于变压器的隔离作用,一方面可以防止电网电流流入光伏发电系统侧,提高系统安全,另一方面可以防止变流器向电网注入直流分量及变压器饱和。缺点是体积大,成本和安装难度高。2)高频隔离型光伏并网逆变器。如图4b所示,高频隔离变压器大大减小了逆变器的体积和重量,唯一的不足是逆变器的效率比工频要低。 (2)非隔离型光伏并网逆变器 隔离型光伏逆变器的突出缺点是变压器的能量损耗较大,数千瓦的小型变压器的损耗甚至可以达到5%以上。非隔离型光伏并网逆变器显然克服了这一缺点,它可以显著地提高逆变器效率。同时省去变压器,使得逆变器的体积和重量都大大减小,结构更简单,成本更低。1)单级非隔离型光伏并网逆变器。图5a为单级非隔离型光伏并网逆变器结构,要求逆变器工作在工频模式。同时为了满足直流电直接逆变并网,光伏阵列需要有较高的电压等级,这就对系统的绝缘等级提出了更高的要求。2)多级非隔离型光伏并网逆变器。图5b为多级非隔离型光伏并网逆变器,功率变换一般需DC/DC、DC/AC级联组成。需要注意的问题:是大面积的光伏阵列与地之间存在的分布电容,即存在共模漏电流;又因为光伏阵列与电网是不隔离的,所以光伏发电系统会向电网注入直流分量,对电网中器件的运行产生不利影响。 2.光伏并网逆变器改进型拓扑 非隔离型逆变系统虽然存在上述不足,但是只要措施得当,直流分量还是可以抑制在允许的范围内的。由于非隔离型光伏并网逆变器具有体积小、质量轻、效率高和成本较低等优势,使得其在未来的光伏并网逆变技术中更具发展前景。在此对非隔离型光伏并网逆变器改进型拓扑及其实现原理作进一步分析。(1)基于Z源网络的单级非隔离型光伏并网逆变器针对常规电压源单级逆变器存在直流电压等级要求较高、直流侧抑波电容过大等不足,文献[8]提出了一种基于Z源网络的单级非隔离型光伏并网逆变器,如图6所示。这种逆变器的优点是:交流电压具有较大的输出范围,可高于、低于直流输出电压;同一桥臂间两个管子可同时导通,这正是此种逆变器拥有独特升压特性的原因。(2)双模式Boost多级非隔离型光伏并网逆变器常规Boost多级非隔离型光伏并网逆变器存在开关频率高、损耗大的缺点。介绍一种改进型的双模式Boost多级非隔离型光伏并网逆变器,如图7所示。这种拓扑的优点在于前后两级环节不同时工作于高频状态,总开关频率减小;旁路二极管VDb的引入使系统工作在全桥逆变模式时输出电流直接通过VDb,系统损耗大大减小。因此,增加了系统的转化效率和寿命,体积及质量都相应减小。除了上述拓扑外,文献[9]还介绍了一种多支路光伏并网逆变器。它的特点是多个支路逆变器可独立进行能量转换,可最大限度地利用太阳辐射能;同时因其具有安装灵活、维护方便等优点而具有较高的使用价值。#p#分页标题#e# 控制策略 1.最大功率点追踪 研究最大功率点追踪(MaximumPowerPointTracking,MPPT)的算法很多,发展较成熟的有恒定电压法(ConstantVoltageTracking,CVT)、扰动观测法(PerturbationAndObservation,P&O)或者称爬山法(HillClimbing)和电导增量法(IncrementalConductance)等。1)恒定电压法(CVT)[10]是将光伏电压固定在最大功率点附近,实际上是一种稳压控制。特点是控制简单容易实现,工作电压稳定,可靠性高。但是跟踪精度较差,忽略了温度对电压的影响,在温度变化较大的地区跟踪效果不好,对外界条件的适应性差。因此,在实际中应依据应用地点的不同设定合适的电压值,以保证最佳的功率追踪效果。通常将恒定电压法与其他方法结合使用。2)扰动观测法(P&O)(爬山法)[10,11]是通过不断扰动光伏系统的工作点来寻找最大功率点的方向,即不断地增大或者减小PV系统的输出端电压,同时将其输出功率与本次扰动前的PV系统输出功率进行比较,以确定最大功率输出点,如图8所示。该控制方法思路简单,实现较为方便,跟踪效率高,能有效提高太阳能的利用效率。同时扰动观测法也是研究最多、最常用的MPPT方法。缺点是只能在光伏电池最大功率点附近振荡;扰动步长的选择要合适,步长较小时会使PV系统长时间工作于低功率输出状态,反之又有可能使其在最大功率点附近波动增加;另外,在环境变化较快时此种方法可能会出现误判[12,13]。3)电导增量法[10]是通过比较太阳能电池阵列的瞬时导抗与导抗的变化量的方法来完成最大功率点跟踪的功能。光伏电池的P-U曲线是一个单峰值曲线,即在dP/dU=0点取得功率最大值。其中,P为光伏电池输出功率,U为光伏电池输出电压。因此可得到该方法优点是能够快速地跟踪光强迅速变化引起的最大功率点变化,控制效果好,稳定度高。缺点与扰动观测法类似,步长较长时跟踪速度快,但是很可能会致使系统在最大功率点附近波动;阈值较小时追踪较精确,但是很可能不能稳定运行于阈值之内,而是左右振荡。除上述几种常用的MPPT控制方法外,还有一些新发展出来的算法,如间歇扫描法、三点重心比较法、直线近似法、模糊控制法以及神经网络控制法等。虽然最大功率跟踪控制方法很多,但很多算法并不完善,而且有些算法现阶段技术无法很好地实现,因此在未来的可再生能源开发领域,MPPT控制方法仍有着广阔的发展空间。 2.孤岛检测 (1)孤岛效应 孤岛效应是指当电网由于电气故障、误操作或自然因素等原因中断供电时,各个用户端的分布式发电系统(如光伏发电、风力发电和燃料电池发电等)因未能及时检测出停电状态而将自身脱离公共电网,此时分布式发电系统和本地负载形成一个公共电网系统无法控制的自给供电的孤岛系统,如图9所示。如果孤岛内没有预先规划和设计好的控制措施,当孤岛效应发生时主网不再对孤岛的电压和频率起调节作用。孤岛中的PV系统和负荷的功率不匹配以及孤岛内缺乏电压、频率控制使得孤岛的行为不可预测,此时分布式电源应及时停止向孤岛供电,否则将会对孤岛内的用电设备以及故障检修人员造成严重的危害,并且还会影响系统自动重合闸以及继电保护正确动作。 (2)孤岛效应的检测分类[14-16]及原理 根据IEEE相关标准[17,18],作为分布式电源之一光伏发电系统必须具有主动或被动的孤岛检测能力。1)被动式检测方法。被动式孤岛检测方法[19-21]主要是通过监测光伏发电系统与电网的公共连接点(PointofCommonCoupling,PCC)处电力参数的变化来判断是否发生孤岛,属于在光伏发电系统侧设计的局部孤岛检测方法。典型的被动式检测方法有过/欠电压和高/低频率检测法、电压相位突变检测法(PJD)以及电压谐波检测法。 a.过/欠电压和高/低频率检测法[18] 如图10所示PV系统并网运行结构图中,电当发生孤岛时,ΔP、ΔQ的值会很大,即PV系统输出功率与负载功率不匹配。其中有功功率和无功功率不匹配分别会导致电压幅值和频率的变化。当幅值和频率变化超过其设定的阈值时,保护电路就会检测到孤岛的发生,并做出相应动作。这种方法优点是算法简单、容易实现,在PV系统与负载差额较大时效果较好;缺点是PV系统与负载近似匹配时,则电压和频率的变化很小,检测的效果较差。即这种检测方法存在盲区(NDZ)。 b.电压相位突变检测法(PJD) 此种方法是利用逆变电源输出电流与公共连接点(PCC)电压之间相位差变化来检测孤岛的发生。多数的光伏逆变器为单位功率因数运行,即PV系统输出的电流与电压是同相位的。但当发生孤岛时,PCC的电压不再受电网钳制,而由负载性质决定。由于负载阻抗角的存在,使得PCC电压的相位发生跳变,其电压和电流出现相位差,如图11所示。因此,通过测量PCC的电压和电流的相位差就可以确定是否发生孤岛。相位突变检测算法简单、易于实现。但当负载近似呈阻性时,由于所设阈值的限制,该方法就会检测失败。 c.电压谐波检测法 电压谐波检测法是通过检测公共连接点电压的总谐波失真(THD)来检测孤岛的发生,如果THD超过设定的阈值,则可检测到孤岛发生。通常情况下,PV系统并网逆变器输出的电流总会有部分谐波。在PV系统正常并网运行时,因为电网的系统总阻抗很小,PCC电压的总谐波畸变率较低。当PV系统与电网断开时,由于负载的阻抗相对电网来说大得多,PCC的电压谐波将会很大。因此,可以通过检测PCC的电压谐波或谐波的变化来判断PV系统是否处于孤岛状态[22]。该方法的优点是孤岛检测的范围宽,适用于多台逆变器的情况。缺点是受系统中非线性负载等因素的影响,动作阈值很难确定[23]。 综合上述,被动式孤岛检测方法的优点在于检测时不会对电网产生影响,但是这一类检测方法存在着检测盲区,当光伏发电系统和负荷功率差额较小时,孤岛现象很难被检测到。若将动作阈值整定得较小,在系统发生扰动时,这种方法就容易造成误检。2)主动式检测方法。主动式孤岛检测方法是通过光伏发电系统的控制器向电网中注入小的扰动,根据电网对此小扰动的响应来检测是否发生孤岛。其中基于阻抗测量的主动式检测方法[2]是向电网中注入小扰动,通过检测系统的阻抗值来检测孤岛。这种方法的缺点是当系统中存在大量的分布式光伏发电系统时检测作用的响应会变得很小[24],从而不易检测出孤岛的存在。类似基于阻抗测量的主动检测思想的方法还有频率突变检测法(FJ)。与基于阻抗测量的检测方法类似,这种方法也不适合用于存在大量PV系统的情况。#p#分页标题#e# 另一种检测孤岛的思想是基于正反馈的主动检测方式[24,25],它的原理是在光伏发电系统内部形成增益较小的正反馈控制,这个正反馈控制对PV系统是一个不稳定的因素。当光伏发电系统与电网相连时,小增益的正反馈产生的扰动会被庞大的电网稀释抵消。反之,当光伏发电系统与电网断开时,电网对光伏发电系统的维稳作用消失,正反馈增益将会迅速增大并破坏孤岛的稳定性,从而实现孤岛现象的快速检测。基于正反馈思想的常用检测方法有主动频率偏移(AFD)、滑模频率偏移(SMS)。a.主动频率偏移(ActiveFrequencyDrift,AFD)[26]主动频率偏移(AFD)是目前一种常见的输出频率扰动孤岛效应检测方法。这种方法是通过控制逆变器的输出电流的频率finv使其与PCC电压的频率fg存在一定差值(并网要求范围之内),这样两者波形就存在一个tZ的时间差值。正常运行时,系统保持tZ与电网电压周期的比值μ不变。当发生孤岛时,PCC的电压频率发生突变。由于锁相环的作用,为了保持μ值不变,逆变器输出电流频率finv不断增大直至突破保护电路的动作阈值,孤岛被检测到。存在的问题是,负载的阻抗角和频率偏移之间可能会有相互抵消作用,这样就会致使电压和频率在发生孤岛时不能超过设定的动作阈值,从而导致检测失败。b.滑模频率偏移滑模频率偏移(SlipModeFrequencyShift,SMS)是运用正反馈使并网逆变器输出电流、电压的相位偏移,进而使频率发生偏移的方法。在此方法中,逆变电源电流和PCC电压的相角并不恒为零,而是PCC点电压频率的函数。与主动频率偏移方法类似,在发生孤岛时,由于正反馈的作用,PCC电压不断增大直至超过保护电路设定的阈值,孤岛被检测出。 SMS只需在原有并网逆变器的锁相环基础上稍加改动,比较容易实现。非检测区(NDZ)较小,由于正反馈的作用,效率不受多台逆变器并联影响。但是该方法存在随着负载品质因数增加孤岛检测失败可能性变大的缺点,并且由于此方法需要对逆变器输出电流的相位不停地进行修正,因此对电能质量的影响较大。基于正反馈思想的孤岛检测方法具有造价低、检测性能好等优点,缺点是它会影响PV系统的稳定性,而且这种检测方法也存在盲区。综合上述,各种孤岛检测方式各有优劣,应用中应根据实际工程情况作出选择,以达到最佳的检测效果。 结束语 太阳能光伏发电相关技术的研究是太阳能光伏产业发展的关键因素,对太阳能光伏发电的应用起到了巨大的推动作用。本文综述了光伏发电中的电池、逆变器、最大功率点追踪以及孤岛检测等关键技术。重点对最大功率点追踪和孤岛检测的原理及其实现方法进行了分析和研究,并在对比国内外最新发展成果的基础上,指出了各种技术手段的关键环节及其适用范围的局限性。

第7篇:光电技术范文

(一)网络的发展对光纤提出新的要求。下一代网络(NGN)引发了许多的观点和争议。有专家预言,不管下一代网

络如何发展,一定将要达到三个世界,即服务层面上的Ⅳ世界,传递层面上的光的世界和接入层面上的无线世界。下一代传送网要求更高的速率,更大的容量,这非光纤网莫属。

1、扩大单一波长的传输容量。目前,单一波长的传输容量已达到40Gbit/s,并已开始进行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上传输对光纤的PMD将提出一定的要求,不久的将来会出现一种专门的40Gbit/s光纤类型。

2、实现超长距离传输。无中继传输是骨干传输网的理想,目前有的公司已能够采用色散齐理技术,实现2000-5000Km的无中继传输。有的公司正进一步改善光纤指标,采用拉曼放大技术,可以更大地延长光传输的距离。

(二)光纤标准的细分促进了光纤的准确应用。2000年世界电信标准大会将原G.625光纤重新分为G.625A,G.652.8和G.652.0三类光纤,将G.655光纤重新分为G.655.A和G.655.B两类光纤。这种光纤标准的细分促进了光纤的准确使用,细化标准的同时也提高了一些光纤的指标要求,并提出了一些新的指标概念,对合理使用光纤取得了很好的作用。

(三)新型光纤在不断出现。为了适应市场的要求,光纤的技术指标在不断改进,各种新型光纤在不断涌现,同时各大公司正加紧开发新的品种。

1、用于长途通信的新型大容量长距离光纤。主要是一些大有效面积,低色散维护的新型G.655光纤,其PMD值极低,可以使现有传输系统的容量方便地升级至10-40Gbit/s并便于在光纤上采用分布式拉曼效应放大,使光信号的传输距离大大延长。

2、用于城域网通信的新型低水峰光纤。城域网设计中需要考虑简化设备和降低成本,还需要考虑非波分复用技术(CWDM)应用的可能性。低水峰光纤在1360--1460nm的延伸波段使带宽被大大扩展,使CWDM系统被极在大地优化,增大了传输信道,增长了传输距离。

3、用于局域网的新型多模光纤。由于局域网和用户驻地网的高速发展,大量的综合布线也采用了多模光纤来代替数字电缆,因此多模光纤的市场份额会逐渐加大。之所以选用多模光纤,是因为局域网传输距离较短,虽然多模光纤比单模光纤价格贵50%---100%,但是它们配套的光器件可选用发光二极管,格则比激光管便宜很多,而且多模光纤有较大的芯径与数值空径,容易连接与耦合,相应的连接器,耦合器等元器件价格也低得多。

4、前途未卜的空心光纤。据报道,美国一些公司及大学研究所真正在开发一种新的空心光纤,即光是在光纤的空气中传输。如果真的实用,就能解决现有光纤系统长距离传输的问题,并大大降低光通信的成本。

二、光缆技术的发展特点

(一)光网络的发展使得光缆的新结构不断涌现。光缆结构的发展可归纳为以下一些特点:

1、光缆结构根据使用的网络环境有了明确的光纤类型的选择,如干线网光纤,城域网光纤,接入光纤,局域网光纤等,这决定了大范围内光纤传输特性的要求,具体运用的条件还可依据细分的标准及指标。

2、光缆结构除考虑光缆使用环境条件以外,越来越多的与其施工方法,维护方法有关,必须同一考虑,配套设计。

3、光缆新材料的出现,促进了光缆结构的改进,如干式阻水料,纳米材料,阻燃材料等的采用,使光缆性能有明显改进。

(二)光缆的自动维护,适时监测系统已逐渐完善,可保证大容量高速率的光缆不中断传输。光缆的维护对于保证网络的可靠性是十分重要的。在已开通的光网络中,光缆的维护和监测应该是在不中断通信的前提下进行的,一般通过监测空闲光纤(暗光纤)的方式来检测在用光纤的状态,更有效的方式是直接监测正在通信的光纤。目前最新的建议是2001年12月TUT-TSGl6会议通过的“光缆网络的维护监测系统”(L40建议)。美国郎讯公司曾提出了新一代光纤测试及监测系统,能在1s内发出故障警告,3min内找到故障点,且工作人员可以遥控操作,据称该系统还将开发有故障预测及对断纤(缆)的快速反应能力。

三、通信电缆的发展特点

(一)宽带的HYA通信电缆需要更好地为数字通信新业务服务。原有的电缆网络虽然可以支持一些数字业务,但是在实际使用中并不是特别的理想,在通信距离,速率及质量上仍有一定的限制。对于新的网络当然是以光纤为主,对于光纤所不能达到地方或因各种原因仍然要新建电缆网络的地区,应该考虑新型宽带结构的HYA电缆,以便更能符合新业务发展的需要。一些公司对现有的电缆高频特性作了测试,他们得到的结论是所研究的电缆不能达到5类电缆的技术要求,户外电缆要实现5类电缆的特性,必须通过特殊的设计和制造来达到。但在20MHz以下,所有电缆都显示出充分适宜的传输性能。

(二)超5类及6类电缆将替代5类电缆成为布线系统发展的趋势。随着智能化大楼,智能化建筑小区对宽带布线的要求越来越高,超5类和6类电缆已逐渐成为布线系统的主流。超5类电缆与5类电缆的频带都是100MHz,但其具有双向通信的能力,用户可以同时收发宽带信息。因此超5类电缆比5类电缆在电阻不平衡性,对地电容不平衡性,传输速度等指标上都有提高,并且增加了近端串音衰减功率和等电平远端串音功率等一些指标,因此在工艺和结构上要做到一定的改进才能达到。

四、光纤光缆和通信电缆技术与产业发展中几个值得思考的问题

(一)积极创新开发具有良好知识产权的新技术。虽然这几年来,我国光缆电缆技术有很大发展,有一些具有自主知识产权的技术已发挥作用,但是应该看到这种比例仍是很小的,国内有近200家光纤光缆厂,但大多产品单一,没有自主的知识产权,技术含量较低,竞争力不强。

(二)开发具有先进技术水平,与使用环境,施工技术相配套的新产品。电信网络在不断发展的同时也对光缆电缆产品不断提出新的要求。今后光缆建设的重点将会随着接入网,用户驻地网的建设不断展开,新一代的光缆结构和施工技术也会基于如微型光缆,吹入或漂浮安装及迷你型微管或小管系统的全套技术而有一系列新的变化,以便有限的敷设空间得到充分,灵活的利用。

(三)利用已有设备与技术,改善HYA市话电缆的相应特性,为数字业务提供更好的服务。对于已经敷设的铜电缆,我们只能在现有条件下尽量利用其特性开通数字新业务。而现有的HYA电缆,虽然亦可开通ADSL等一些新业务,但是容量有限,当ADSL数量增大到一定限度后,还是会出现干扰问题,而且还会影响以前开通的业务。

第8篇:光电技术范文

关键词 光纤光缆 通信电缆 ITU-T建议 技术发展

1 光纤技术发展的特点

1.1 网络的发展对光纤提出新的要求

下一代网络(NGN)引发了许多的观点和争论。有的专家预言,不管下一代网络如何发展,一定将要达到三个世界,即服务层面上的IP世界、传送层面上的光的世界和接入层面上的无线世界。下一代传送网要求更高的速率、更大的容量,这非光纤网莫属,但高速骨干传输的发展也对光纤提出了新的要求。

(1)扩大单一波长的传输容量

目前,单一波长的传输容量已达到40 Gbit/s,并已开始进行160 Gbit/s的研究。40Gbit/s以上传输对光纤的PMD将提出一定的要求,2002年的ITU-T SG15会议上,美国已提出对40Gbit/s系统引入一个新的光纤类别(G.655.C)的提议,并建议对其PMD传输中的一些问题进行深入探讨,也许不久的将来就会出现一种专门的40Gbit/s光纤类型。

(2)实现超长距离传输

无中继传输是骨干传输网的理想,目前有的公司已能够采用色散齐理技术,实现2000~5000km的无电中继传输。有的公司正进一步改善光纤指标,采用拉曼光放大技术,可以更大地延长光传输的距离。

(3)适应DWDM技术的运用

目前32×2.5Gbit/s DWDM系统已经运用,64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系统已在开发并取得很好的进展。DWDM系统的大量使用,对光纤的非线性指标提出了更高的要求。ITU-T对光纤的非线性属性及测试方法的标准(G.650.2)最近也已完成,当光纤的非线性测试指标明确之后,对光纤的有效面积将会提出相应指标,特别是对G.655光纤的非线性特性会有进一步改善的要求。

1.2 光纤标准的细分促进了光纤的准确应用

2000年世界电信标准大会批准将原G.652光纤重新分为G.652.A、G.652.8和G.652.C 3类光纤;将G.655光纤重新分为G.655.A和G.655.B两类光纤。这种光纤标准的细分促进了光纤的准确使用,细化标准的同时也提高了一些光纤的指标要求(如有些光纤几何参数的容差变小),明确了对不同的网络层次和不同的传输系统中使用的光纤的不同指标要求(如PMD值的规定),并提出了一些新的指标概念(如“色散纵向均匀性”等),对合理使用光纤取得了很好的作用。所有这些建议的修改、子建议的出现及新子建议的起草,都意味着光纤分类及指标、测试方法有某些改进,或有重要的提升;都标志着要求光纤质量的提高或运用方向上的调整,是值得注意的光纤技术新动向。

1.3 新型光纤在不断出现

为了适应市场的需要,光纤的技术指标在不断改进,各种新型光纤在不断涌现,同时各大公司正加紧开发新品种。

(1)用于长途通信的新型大容量长距离光纤

主要是一些大有效面积、低色散维护的新型G.655光纤,其PMD值极低,可以使现有传输系统的容量方便地升级至10~40Gbit/s,并便于在光纤上采用分布式拉曼效应放大,使光信号的传输距离大大延长。如康宁公司推出的Pure Mode PM系列新型光纤利用了偏振传输和复合包层,用于10 Gbit/s以上的DWDM系统中,据称很适合于拉曼放大器的开发与应用。Alcatel cable推出的Teralight Ultra光纤,据介绍已有传输100km长度以上单信道40Gbit/s、总容量10.2 Tbit/s的记录。还有一些公司开发负色散大有效面积的光纤,提高了非线性指标的要求,并简化了色散补偿的方案,在长距离无再生的传输中表现出很好的性能,在海底光缆的长距离通信中效果也很好。

(2)用于城域网通信的新型低水峰光纤

城域网设计中需要考虑简化设备和降低成本,还需要考虑非波分复用技术(CWDM)应用的可能性。低水峰光纤在1360~1460nm的延伸波段使带宽被大大扩展,使CWDM系统被极大地优化,增大了传输信道、增长了传输距离。一些城域网的设计可能不仅要求光纤的水峰低,还要求光纤具有负色散值,一方面可以抵消光源光器件的正色散,另一方面可以组合运用这种负色散光纤与G.652光纤或G.655标准光纤,利用它来做色散补偿,从而避免复杂的色散补偿设计,节约成本。如果将来在城域网光纤中采用拉曼放大技术,这种网络也将具有明显的优势。但是毕竟城域网的规范还不是很成熟,所以城域网光纤的规格将会随着城域网模式的变化而不断变化。

(3)用于局域网的新型多模光纤

由于局域网和用户驻地网的高速发展,大量的综合布线系统也采用了多模光纤来代替数字电缆,因此多模光纤的市场份额会逐渐加大。之所以选用多模光纤,是因为局域网传输距离较短,虽然多模光纤比单模光纤价格贵50%~100%,但是它所配套的光器件可选用发光二极管,价格则比激光管便宜很多,而且多模光纤有较大的芯径与数值孔径,容易连接与耦合,相应的连接器、耦合器等元器件价格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纤标准,但由于局域网发展的需要,它仍然得到了广泛使用。而ITU-T推荐的G.651光纤,即50/125μm的标准型多模光纤,其芯径较小、耦合与连接相应困难一些,虽然在部分欧洲国家和日本有一些应用,但在北美及欧洲大多数国家很少采用。针对这些问题,目前有的公司已进行了改进,研制出新型的5O/125μm光纤渐变型(G1)光纤,区别于传统的50/125μm光纤纤芯的梯度折射率分布,它将带宽的正态分布进行了调整,以配合850nm和1300nm两个窗口的运用,这种改进可能会为50/125pm光纤在局域网运用找到新的市场。

(4)前途未卜的空芯光纤

据报道,美国一些公司及大学研究所正在开发一种新的空芯光纤,即光是在光纤的空气够传输。从理论上讲,这种光纤没有纤芯,减小了衰耗,增长了通信距离,防止了色散导致的干扰现象,可以支持更多的波段,并且它允许较强的光功率注入,预计其通信能力可达到目前光纤的100倍。欧洲和日本的一些业界人士也十分关注这一技术的发展,越来越多的研究证明空芯光纤似有可能。如果真能实用,就能解决现有光纤系统长距离传输的问题,并大大降低光通信的成本。但是,这种光纤使用起来还会遇到许多棘手的问题,比如光纤的稳定性、侧压性能及弯曲损耗的增大等。因此,对于这种光纤的现场使用还需做进一步的探讨。

2 光缆技术的发展特点

2.1 光网络的发展使得光缆的新结构不断涌现

光缆的结构总是随着光网络的发展、使用环境的要求而发展的。新一代的全光网络要求光缆提供更宽的带宽、容纳更多的波长、传送更高的速率、便于安装维护、使用寿命更长等。近年来,光缆结构的发展可归纳为以下一些特点。

1)光缆结构根据使用的网络环境有了明确的光纤类型的选择,如干线网光纤、城域网光纤、接入网光纤、局域网光纤等,这决定了大范围内光缆光纤传输特性的要求,具体运用的条件还有可依据的细分的标准及指标;

2)光缆结构除考虑光缆使用环境条件以外,越来越多的与其施工方法、维护方法有关,必须统一考虑,配套设计;

3)光缆新材料的出现,促进了光缆结构的改进,如干式阻水料、纳米材料、阻燃材料等的采用,使光缆性能有明显改进。

不同的场合和不同的要求造成了光缆的多结构的发展趋势,新的光缆结构以及在现有结构上不断改进的各种结构也在不断涌现,出现了如下一些类型。

·“干缆芯”式光缆:所谓“干缆芯”即区别于常用的填充管型的光缆缆芯。这种缆的阻水功能主要靠阻水带、阻水纱和涂层组合来完成,其防水性能、渗水性能都与传统的光缆相同,但它具有生产、运输、施工和维护上的一些优点。首先是方便,因为阻水材料不含粘性脂类,操作使用比较方便安全;其次,干式光缆重量轻、易接续、易搬运,设备投资小、成本低,生产使用中也显得干净卫生,在长期使用中还可减少缆芯中各种元件之间的相对移动。特别是在接入网室内缆和用户缆中,好处更加明显。

·生态光缆:一些公司从环境保护及阻燃性能的要求出发,开发了生态光缆,应用于室内、楼房及家庭。现有光缆中使用的一些材料已不符合环保的要求,如PVC燃烧时会放出有毒性气体,光缆稳定剂中有时含铅,都是对人体及环境有害的。2001年ITU-T已通过了一项L45建议——“使电信网外部设备对环境的影响最小化”建议,通过对光缆、电缆光器件及电杆等基于寿命周期怦估(Life CycleAnalysis,LCA)的方法来确定产品对环境的影响。由于环境因素正日益受到重视,对通信外部设备,特别是光缆产品规定这样的指标已提到日程上来,如果不在材料和工艺上下功夫就难以达到环保的要求。因此已有不少公司针对此类问题开发了一些新材料,如对室内用缆,开发了含有阻燃添加剂的聚酞胺化合物,以及无卤性阻燃塑料等。

·海底光缆:海底光缆近年来有根快的发展,它要求长距离、低衰减的传输,而且要适应海底的环境,对抗水压、抗气损、抗拉伸、抗冲击的要求都特别严格。

·浅水光缆(Marinized Terrestrail Cable,MTC):浅水光缆是区别于海底光缆而提出来的另一类结构的水下光缆,适合于在海岸边上、浅水中安装,无需中继、通信距离比较短的水下(如岛屿间、沿海岸边上的城市)敷设使用。这种光缆区别于海底光缆的环境,需要的光纤数不多(中等),但要求结构简单、成本较低,易于安装和运输,便于修复和维护。ITU-T在2001年提出了ITU-T G.972定义下的浅水光缆建议,为建设类似的水下光缆提供了一组规范,随后也有可能形成相应的国际标准。

·微型光缆:为了配合气压安装(或水压安装)施工系统的运用,各种微型的光缆结构已在设计和使用中。对于气压安装的微型光缆,要求光缆与管道之间有一定的系数,光缆重量要准确,具有一定的硬度等。这种微型光缆和自动安装的方式是未来接入网,特别是用户驻地网络中综合布线系统很有潜力的一种方式,如在智能建筑中运用的智能管道中就非常适合这种安装。

·采用了纳米材料的光缆:近来,一些厂商已开发出纳米光纤涂料、纳米光纤油膏、纳米护套用聚乙烯(PE)及光纤护套管用纳米PBT等材料。采用纳米材料的光缆,利用了纳米材料所具有的许多优异性能,对光缆的抗机械冲击性能、阻水、阻气性都有一定的改善,并可延长光缆的使用寿命。目前此类材料尚处于试用阶段。

·全介质自承式光缆(ADSS):全介质光缆对防止电磁影响及防雷电都有优良的特性,而且重量轻、外径小,架空使用非常方便,在电力通信网中已得到大量的应用。预计2000~2005年,每年电力部门对ADSS光缆需求约15000km。ADSS同时也是电信部门在对抗电磁干扰及雷暴日高的敷设环境中一种很好的光缆类型的选择。在今后一段时间内,如何在满足要求的前提下,尽量减小ADSS光缆的外径,减轻光缆的重量,提高其耐电压性能是ADSS光缆研究改进的课题。

·架空地线光缆(OPGW):OPGW已出现了很长一段时间,近年来一直在改进和提高之中。OPGW的光纤单元中采用PBT,于套管外面再加上一层不锈钢管,有的还在塑料套管与不锈钢管之间加上一层热塑胶,不锈钢管用激光焊接长度可达数十公里,光纤在这样的多层保护管中得到了充分的机械保护。预计从现在到2005年,OPGW光缆的需求将会逐年上升,每年增加约2500km,到2005年预计可达到20000km。当然对OPGW光纤的防雷问题一直是业界十分关注的问题,也应配合具体环境和使用条件加以考虑,使之得到充分保护。

2.2 光缆的自动维护、适时监测系统已逐渐完善,可保证大容量高速率的光缆不中断传输

光缆的维护对于保证网络的可靠性是十分重要。在已开通的光网络中,光缆的维护和监测应该是在不中断通信的前提下进行的,一般通过监测空闲光纤(暗光纤)的方式来检测在用光纤的状态,更有效的方式是直接监测正在通信的光纤。虽然ITU-T长时间收集和讨论了国际上的最新资料,于1996年了L.25光缆网络维护的建议书,对光缆的预防性维护和故障后维护规定了详细的维护范围和功能,但已经不能满足当前的需要,目前最新的建议是2001年12月IUT-T SG16会议通过的“光缆网络的维护监测系统”(L.40建议)。为了进一步缩短检测及修复时间,美国朗讯公司曾提出了新一代光纤测试及监控系统,能在1s内发出故障告警,3min内找到故障点,且工作人员可以遥控操作,据称该系统还将开发有故障预测及对断纤(缆)的快速反应能力。日本、意大利等国电信企业也提出了一些系统方案。

·日本NTT方案:在局内运用光纤选择器与系统的测试设备和传输设备相连形成了一种可对光纤状况进行实时监测的系统,保证有用信号在通过光纤选择器测试证明良好的光纤上传输,对有故障的光纤可以预选监测出来及时传送到维护中心进行适当处理,避免不良状况进入有用的光传输信道,从而起到在运行中对整个光通信系统的支撑作用;在局外通过水敏传感器装置可监测外部设备光缆线路接头盒浸水的位置,水敏传感器安装在空闲的光纤上,水敏传感器中装有吸水性膨胀物,当水渗人接头盒时,吸水性物质会膨胀使得接头盒中的光纤受力,也就是使得这一空闲光纤弯曲,从而使光纤的损耗增加,在监测中心的OTDR上就会反映出来。

·意大利的方案:此方案是一种综合处理的新型连续光缆监测系统。主要特点是将光缆网络、光纤及光缆护套的监测综合在一起,既利用了OTDR系统周期性地对光纤的衰减进行监测,发现有衰减变化即发出警报,并进行故障定位,同时也能连续监测光缆护套的完整性,包括护套对地绝缘电阻的监测,发现问题(如护套进水等)即马上告警,达到更全面地预告故障发生的目的。

比较日本和意大利电信部门提出的光缆维护支撑系统的方案可见:日本方案在OTDR自动适时测试光纤的基础上,加入了光纤选择器,在外线上装设水敏传感器并进行护套监测,形成了一套较完整的自动维护、支撑系统,真正做到不中断光通信的维护。意大利的方案中除监测光纤性能以外,还考虑了护套绝缘电阻的自动监测。由此两例可以看出全自动的光缆维护应是一种发展方向。

3 通信电缆的发展特点

3.1 宽带的HYA通信电缆需要更好地为数字通信新业务服务

原有的电缆网络虽然可以支持一些数字新业务,但是在实际使用中并不是特别理想,在通信距离、速率及质量上仍有一定的限制。对于新的网络当然是以光纤为主,对于光纤所不能达到的地方或因各种原因仍然要新建电缆网络的地区,应该考虑新型宽带结构的HYA电缆(铜芯聚乙烯绝缘综合护套市内通信电缆),以便更能符合新业务发展的需要。一些公司对现有的电缆高频特性作了测试,他们得到的结论是所研究的电缆(即现有的HYA市话电缆)不能达到5类电缆的技术要求,户外电缆要实现j类电缆的特性,必须通过特殊的设计和制造来达到。但在20MHz以下,所有电缆都显示出充分适宜的传输性能。

美国已在1997年制定了用于宽带的对绞通信电缆标准(ANSI/ICEA S-98-688-1997及S-99-689-1997),包括非填充和填充两种型式。传输频宽已扩展到100MHz,可供数字网络使用。IEC对此问题也进行过较长时间的讨论,2001年,IEC 62255-1文件“用于高比特频率数字接入电信网络的多对数电缆”提出了0.4~个0.8 mm线径、1~150对、最高频率30MHz等指标的建议,此建议的提出也许会为这种电缆开辟一个新的空间,我国也开始了这方面的探讨和研制,并正在建立相应的标准。

3.2 超5类及6类电缆将替代5类电缆成为布线系统发展的超蛰

随着智能化大楼、智能化建筑小区对宽带布线的要求愈来愈高,超5类和6类电缆己逐渐成为布线系统中的主流。超5类电缆与5类电缆的频带都是100MHz,但其具有双向通信的能力,用户可以同时收发宽带信息。因此超5类电缆比5类电缆在电阻不平衡性、绝缘电阻、对地电容不平衡性、传输速度等指标上都有提高,并且增加了近端串音衰减功率和等电平远端串音功率等一些指标,因此在工艺和结构上要做一定的改进才能达到。6类电缆在超5类的基础上,又提高了传输频带,达到250MHz,其相应的指标也有较大的提高。同时,6类电缆要求不但有严格的工艺,而且不少厂商在结构上也有一定的改进和创新,如采用泡沫皮绝缘芯线或皮泡皮绝缘芯线、骨架式结构隔离线对等都改善了电缆的高频特性。

3.3 物理发泡射频同轴电缆及漏泄同轴电缆将具有较好的发展前景

由于移动通信的高速发展,无线电基路用物理发泡射频同轴电缆,特别是超柔形结构的室内电缆、路由连结电缆都有了较大的市场需求。同时,随着移动通信信号覆盖面的不断扩大,基站站数的增多,以及边缘地区(电梯、地铁、地下建筑、高层建筑室内等用户)对移动信号的要求不断提高,预计这类电缆将会有较好的发展前景。但对电缆指标的要求(如驻波比、屏蔽衰耗等要求)已明显提高,要求电缆的工艺及结构应不断改进,以与之适应。

4 光纤光缆及通信电缆技术与产业发展中几个值得思考的问题

4.1 积极创新开发具有自主知识产权的新技术

虽然这几年来,我国光缆电缆技术有很大发展,有一些具有自主知识产权的技术已在发挥作用,但是应该看到这种比例仍是很小的,国内有近200家光纤光缆厂,但大多产品单一,没有自主的知识产权,技术含量较低,竞争力不强。有资料统计,1997~1999年国内企业申请光通信专利的有132件,其中光纤38件,光缆只有19件,而同期外国公司在中国申请光通信专利达550件,其中光纤光缆37件。还有资料报道:从1997年以来,国内光通信核心技术专利是90件,我国自主申请的只有9件,仅占10%。实际上我国的光纤光缆技术应该说与国际水平己差距下大,因此我们作为世界第二的光缆大国,应该把开发具有自主知识产权的技术作为我们工作的重中之重,争取创造更多的光纤光缆专利。

4.2 开发具有先进技术水平、与使用环境、施工技术相配套的新产品

电信网络在不断发展的同时也对光缆电缆产品不断提出新的要求。不难发现,光缆的结构越来越依赖于使用的环境条件及施工的具体要求,在海底光缆、浅水光缆、ADSS及OPGW光缆的开发中,会对这一点有深刻的体会。而今后光缆建设的重点将会随着接入网、用户驻地网的建设不断展开,新一代的光缆结构和施工技术也会基于如微型光缆、吹入或漂浮安装及迷你型微管或小管系统的全套技术而有一系列新的变化,以便有限的敷设空间得到充分、灵活的利用。这当中也包含了若干光缆设计、制造工艺、光纤光缆材料、施工安装方面的新的技术课题。一些国家或公司已取得了一些经验,正逐渐形成新的系统技术专利。我国的用户众多,接入网和用户驻地网具有很多的特色,对接入光缆也会有更多的要求,为我们研究和创新接入网和用户驻地网光缆结构提供了很好的机会。应该说,

多数光缆技术我们是跟在国外最新技术的后面,虽然紧跟了先进技术,但自我创新的成份太少。今后应当在这方面下些功夫,走自己的创新之路。在有中国特色的接入网及用户驻地网中多采用一些有中国特色的光电缆产品。

4.3 利用已有设备与技术,改善HYA市话电缆的相应特性,为数字业务提供更好的服务

对于已经敷设的铜电缆,我们只能在现有条件下尽量利用其特性开通数字新业务。而现有的HYA电缆,虽然亦可开通ADSL等一些新业务,但是容量有限,当ADSL数量增大到一定限度后还是会出现干扰问题,而且还会影响以前开通的业务。因此,对新敷设的铜电缆,希望能提出一些新的宽带指标要求,为将来开通更多更好的新业务作好准备。现有的市话电缆生产厂商应深入研究自身的生产工艺,在不改变(或不大改变)生产设备的情况下,认真设计和精心制造,把现有电缆的技术水平提高一个档次,以提供更宽频带的电缆,为更多更好地开拓数字新业务提供高质量的通道。

4.4 改进光缆电缆的施工和维护方法

目前,为了适应城市施工的特点,国际上较重视不挖沟的方式施工光、电缆,采用小地沟或微地沟技术安装光缆,同时对光缆网进行自动监测,保证光缆网络不中断通信维护。与此相适应的是需要开发相应的元器件、工具和设备,并且要在体制上作一些改进与之相适应。ITU对NH开发光缆用浸水传感器、光纤自动测试时的光纤选择器以及美国提出的1s告警、3min内定位的指标及意大利提出的光纤纤芯与光缆护套指标综合监测等方案都十分重视。在现代化的光网络中,这些方式已经起到明显的作用。由此可见,为了保证光缆网络工作的可靠性,在施工和维护中降低成本、节省劳力、节省时间,逐步推广新的施工方法,逐步完善光缆网络的自动监测维护系统和提高光缆网络的不中断维护水平已势在必行。

4.5 冷静地审视当前电信市场的发展,促进光纤光缆和通信电缆产业的发展

2001年下半年以来,光纤光缆需求下降,这当然与世界电信行业的整体下滑以及宽带网络泡沫的破灭有很大关系,但更多的则是受到从1999年下半年起由于光纤紧缺而各大公司扩产过多的影响。据资料介绍,在2000年,全球光纤厂商的投资额达到26亿美元,为1999年的6倍,按推算到2002年全球光纤的产能将达到1.65~1.75亿光纤公里,远远超过了实际需求。加上当前电信基础建设的不景气,光纤过剩的现象不可避免。

光纤光缆及通信电缆的市场走势虽然受到国际经济大形势发展的影响,特别是与整个电信行业的发展有密切的关系,但应看到,在挤出了网络泡沫的水份之后,随着光纤网络从骨干网的扩建到接入网、城域网的扩散以及向用户驻地网的不断延伸,光纤光缆及宽带数字电缆的市场必将增长。据KMI预计,2003年世界光纤市场将开始有较大的增长,而到2004年的市场规模将超过敷设量最高的2000年。

应该看到,信息通信业是一个充满生机与活力的朝阳产业,网络经济有着强大的生命力,信息技术、网络技术的发展,仍然是推动社会进步的重要动力,信息网络化仍然是当今世界经济、社会发展的强大趋势。因此我们应树立信心,在全球经济好转、通信市场复苏及我国西部开发等有利条件下抓住机遇,促进光纤光缆和通信电缆技术与产业取得更大的进展。

第9篇:光电技术范文

随着社会的发展,能源短缺及环境污染问题逐渐凸显,能源安全已经成为世界各国最为关注的问题之一。光伏发电是目前太阳能资源开发的重要形式,而且已经实现了产业化,在很多国家已经建立了光伏发电站,取得了很好的发电效果和经济效益,并且通过供电网络实现了电能的传输。随着光伏发电技术的不断发展,光伏电站生产的电能越来越多,如何解决配电网的通信问题,是影响光伏发电技术发展的关键。

2计算机通信技术简介

2.1计算机通信技术的相关概念

当前,社会的智能化水平不断提高,计算机已经成为了最重要的智能化设备,而随着计算机硬件及信息技术的发展,计算机通信技术在各种需求的驱使下发展迅速。所谓的计算机通信指的是在计算机间或者计算机同其他设备间实施信息传递的方法,它是计算机发挥作用的关键,是工业控制的基础,在计算机系统和通信系统中应用广泛。一般来讲,计算机通信技术都会以通信网络的形式出现,网络的前端是计算机的控制系统,而末端则是一些设施、设备或者终端系统,网络的前端和后端通过通信网络实现数据的交换、传输等功能。

2.2计算机通信技术的种类

目前计算机通信技术总的来说可以分为无线通信和有线通信两个大类。无线通信技术主要是实现无线网络组建,是目前计算机通信发展的重要方向,其具有成本低、使用方便的特点,但是受通信距离的限制,一般应用在对区域性要求较低的场合,主要包括wi、蓝牙以及wlan技术:计算机通信技术在光伏电站配电网中的应用文/胡建宏随着信息技术的快速发展,计算机通信技术得到了快速发展,在各个领域的应用也更加广泛。光伏发电作为一种新能源应用形式,其在配电网中的信号传递问题较为突出,本文通过对光伏电站的配电网络的分析,并结合计算机通信技术的特点,对在光伏电站配电网中的计算机通信技术应用进行了研究分析。摘要有线通信必须借助外界某种介质才能实现信号的传递,具有稳定性、抗干扰能力强的特点,而且数据传输量大,是当前计算机通信的主要方式。有线传输主要包括光纤通信、电缆通信以及明线通信等。随着人们对数据传输量需求不断增大,光纤通信成为目前应用最广泛的有线通信,但是这种通信方式的成本要求高,维护困难,一般在网络数据传输中应用。

3光伏站配电网中计算机技术的应用

3.1光伏站配电网的通信需求分析

3.1.1光伏站内配电网络需求分析

光伏发电站是目前新能源技术应用的一个创新,同传统能源发电不同的是,光伏发电站的发电原材料是太阳能,因此最大限度的收集太阳能是提高发电量的关键。而且目前光伏发电站的发电设备主要是光伏电池板,所以说光伏发电站具有占地面积大、发电设备数量多的特点,如图1是某光伏发电站。光伏发电站的这一特点,使得其内部网络配电网络的稳定性、安全性大大降低,也多其配电网络通信提出了更高的要求。(1)光伏发电站的设备分布区域大,这也使得电能的监控难度增大,如果仅仅依靠人工来对光伏站内的配电网络进行监控,不仅工作量巨大,而且取得的监控效果也不会很好,所以必须通过计算机通信技术实现智能化的监控。对于光伏发电站来说,由于每一个太阳能电池板相当于一个节点,因此采用无线通信技术能够实现对每个太阳能电池组的监控,从而有利于故障的发现和排除。(2)光伏发电的转换率比较低,因此在配电网络的通信传输中,要充分考虑到功耗,要尽可能降低数据通信产生的消耗。

3.1.2光伏站外配电网络需求分析

光伏电站产生的电能要通过外部的配电网络进行传输,在这一过程中配电网要解决分散点多、长距离通信的问题,而且整个网络要求抗干扰性强、数据传输快且数据量大。因此在光伏站外配电网的通信应以有线通信为主,这样不仅能够降低长距离通信抗干扰性问题,减小误码率,而且能够大大提升数据传输量,从而实现控制中心对各个接入点状态的有效掌控。

3.2计算机通信技术的应用

3.2.1光伏站内配电网中计算机通信技术的应用

根据上文需求分析,光伏站内的发电设备分布区域广,要实现全区域的控制、信息收集、信息查询功能等,因此光伏站内的配电网通信采用无线通信技术,不仅能够降低成本和功耗,而且能够实现节点控制,使信息采集、控制更加精细化。在整个区域设置网络中心节点、协调器以及无线终端,从而实现无线网络组建。其中网络中心节点负责收集各个节点的信息并发送控制指令;协调器不仅可以作为网络的一个节点,而且可以在两个节点间实现信息的传递;网络终端节点则主要是对太阳能发电设备进行监控,并通过协调器发送相应的状态信息。其中协调器、网络中断节点都可以对电池组进行控制和监控。

3.2.2光伏站外配电网中计算机通信技术的应用

对于光伏站外的配电网络的信息传递,可采用光纤通信技术。这种技术具有数据传输量大、误码率低的特点,适合复杂的配电网络,能够提高配电的稳定性,其中AON技术是先进的光纤通信技术,其不对信息进行处理,所以是透明性极强的网络。这种光纤通信技术且具有开放性、兼容性强的特点,能够兼容频率、制式不同的信号,这就是为各个光伏电站信号传递提供了方便,不至于出现信号制式不同而不能使用同一传输通道的问题。

4结语

本文首先对当前计算机通信技术进行了全面的分析,并总结了各种通信技术的特点及优势,并以此为基础对光伏发电站配电网络的不同需求进行了分析,最后针对光伏电站不同的配电网络需求,提出了计算机通信技术应用的方案。

作者:胡建宏 单位:武威职业学院

参考文献

[1]王磊.计算机通信技术在配电网络中的应用研究[J].软件导刊,2011(08).

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