关键词：光电告警；激光告警；红外告警；紫外告警
中图分类号：TN249文献标识码：A文章编号：1006-8937（2016）23-0014-02
光电告警技术日益成熟发展，在信息化战争中得到了广泛应用，使战争的进程和结局产生极速变化。光电告警是指运用光电技术手段，对敌方光辐射源或光散射源进行探测、搜索、定位、辨识、测定，并确认其威胁程度，提供相应情报和告警信息的战争行动。目前主要的光电告警技术有激光告警、红外告警、紫外告警，下面分别进行阐述。
1激光告警
激光告警装备所告警的主要对象是1.06μm、1.54μm和10.6μm的激光。最近正在开发以伤害人的眼睛为目的的激光武器，Nd：YAG激光的2次谐波（波长：0.532m）和氩激光（波长：0.515m）等可见光波段的激光也成了威胁。
按照工作原理分为光谱识别型和相干识别型两种，光谱识别型又分为非成像型和成像型。现装备的激光告警器大多为光谱识别型，并采用直接探测拦截方式。探测光源时需要将目标和背景分离，通过波长识别和时间识别，提取出激光光源。波长识别利用光谱滤光技术，能够探测限定了探测波长范围的脉冲激光和连续振荡激光。时间识别探测激光的脉冲重复频率，与背景光的直流信号分离，波长范围很宽，但只限定脉冲激光。激光告警装置的告警范围，水平方向必需做到360°，采用两种方法实现，一是采取多个单元探测器并联的方式，二是采用2维阵列凝视探测器方法。
单元探测器并联方式通过结合集光（聚光）透镜和单元探测器，比较各个探测器的信号水平（电平），进行方位分辨。方位分辨能力取决于各个传感器的视场角和传感器的数目。2维阵列探测器配有宽视场光学系统，探测器自身具有角度分辨能力，能够进行精密的方位测定。单元探测器方式的角度分辨能力为15～45°，2维阵列方式的为<1°。探测波长区域由使用的光学系统和探测器的波长来决定，现正在研究开发有望成为威胁激光波长的0.5～1.1μm区域。另外，单元探测器使用的是硅发光二极管，而2维阵列使用的是硅/CCD固体摄像器件。
经过20多年的发展，各国研制的激光告警设备已多达百种，陆军典型装备有英国的LWD21车载激光告警器、法国的OBRA车载激光告警系统、南斯拉夫LIRD激光告警器、挪威RL1激光告警器，德国的COLDS通用激光探测系统、美国的HALWR高精度激光告警接收机和FOALLS离轴激光定位系统等。
例如，美国AIL系统公司研制的“高精度激光告警接收机”（HALWR），覆盖范围为方位角30°，俯仰角为20°，灵敏度为
0.28mW/cm，而测量角精度接近1mrad，这足以支持激光武器对抗威胁目标。
2红外告警
红外告警器可分为扫描型和凝视型。前者的红外探测器采用线列器件，靠光机扫描装置对特定空间进行搜索，发现目标。后者采用红外焦平面阵列器件，直接搜索特定空间。
红外告警器主要由光学接收系统，红外传感器，信号处理器，显示告警以及伺服系统等部分组成。其中光学接收系统主要由光敏材料，光学系统，光信号处理设备，和集光装置组成，光学系统主要起到滤光的作用，防止受到可能的背景红外辐射干扰，导致告警失败，虚警率高。光信号处理装置将光信号处理后经集光器把光信号传到红外传感器上，实现光电转换，在进一步在电信号处理器中完成处理，判别目标类型，进行告警。
使用红外探测器在进行宽视场预警时，云、海面以及地面物体的阳光反射等所谓的背景光噪声都会被当作目标被探测，所以会发生虚警。为减少这种虚警，需要进行利用探测波长区域、滤光（波）器特性以及信号处理技术等来降低虚警的研究。
另外，还要利用导弹和背景光噪声的红外反射特性的差异研究识别处理两波长光谱的方法。
现已发展成熟的红外告警系统有法国的“旺皮尔”（VAMPIR）系列、美国和加拿大联合研制的AN/SAR-8系统、法国和荷兰联合研制的“天狼星”系统等。典型的陆军红外告警装备有英国的ADAD防空红外告警机、意大利的ELT/CAT手持红外导弹告警机和以色列的“钢琴”车载无源导弹逼近告警系统等。
美国和加拿大联合研制的AN/SAR一8红外搜索与跟踪系统，用于补充舰载雷达警戒系统功能，探测掠海飞行导弹。其技术性能是：视场方位角360°，俯仰角20°；虚警率为1/40min；工作波段为3～5μm和8～14μm；探测距离大于10km。
3紫外告警
紫外告警是通过探测导弹羽烟中处于日盲光谱区的紫外线辐射来发现目标的。日盲光谱区是指波长在200～300nm波段的紫外辐射，由于太阳辐射（紫外辐射的主要来源）在这一波段的光波几乎完全被地球的臭氧层所吸收，即在这个波段，大气层中的背景辐射几乎为零，所以称为日盲。
在该空域内，太阳光紫外辐射的能量极其有限，而常见的战术导弹飞行的动力是燃料加助燃剂，在低空飞行时燃烧形成处于日盲光谱区波段的紫外辐射源，利用紫外探测器就能在微弱的背景下探测出导弹。紫外告警器主要由两种告警方式：概略型紫外告警，成像型紫外告警。
目前研制的第二代导弹逼近紫外告警系统是以多元或面阵器件为核心探测器，它角分辨率高，探测能力强，可对导弹进行分类识别，所以具有优异的技术性能。德国宇航公司研制的MILDS22紫外告警系统，用来探测超音速导弹的发射与逼近。它采用高灵敏度、高分辨率的成像型紫外传感器，使用实时图像处理和专用软件算法，并能有效抑制虚警。系统反应时间0.5s，角分辨率为17mrad，总重8kg，探测距离为5km。
4几种告警技术的比较
目前在导弹临近告警方面采用的技术方法主要有四种：依赖雷达工作的主动式告警系统，被动式的红外、激光和紫外告警系统。由于雷达是主动式工作，因此具有易于暴露自身目标和目标到达角测量精度较低的缺点。
激光告警方式只对激光制导导弹有效，而对于红外制导和图像制导导弹则不起作用。
红外和紫外告警方式由于分别是探测导弹尾焰中的红外线和紫外线，因此对以任何方式制导的导弹都有效，被作为主要告警方式。
4.1红外型告警系统的主要优点
对于红外型告警系统来说，其主要优点是：
①探测距离远。
②采用双色红外的告警系统，8～14μm的探测器。当燃料已经燃尽时，在处于最后惯性飞行的导弹仍有探测跟踪能力。
4.2红外告警系统的缺点
①其虚警率较高，尤其是在中低空的情况下（由于地面的红外源较多）。
②在体积、重量和造价方面都劣于紫外型系统。
紫外告警系统由于紫外线受大气散射的影响，所以在作用距离上，目前劣于红外型。但是它具有较低的虚警率，（德国和法国研制的MILDS22的虚警率低于1/90min）。
此外，在体积、重量及造价方面也具有竞争优势，特别是对于中低空飞行的直升机、运输机及地面战车来讲，是一种较好的选择。根据目前的分析来看，高空飞行的飞机以采用双色红外（可降低虚警率）告警系统为好，而中低空或地面则需采用紫外告警系统。
此外还有一种将两者共用的作法，但值得注意的是，在红外紫外共用的系统中，首先由紫外系统确定目标（因为其虚警率低），然后转变为红外系统（因其精度较高，且8～14μm的红外系统可在导弹燃料燃尽时仍可探测跟踪）来继续跟踪。
从目前国外研制、使用和评估的情况来看，红外和紫外两种告警系统都是很具有生命力的，并且具有各自的优势领域。对于紫外告警系统来讲，如果能进一步提高紫外探测器的灵敏度，将会因其虚警率低，体积小、造价低而得到更广泛的应用。
参考文献：
[1]韩冰.激光告警与欺骗和致盲的干扰技术[J]舰船电子工程，2007，（2）.
[2]李炳军，梁永辉.紫外告警技术发展现状[J]激光与红外，2007，（10）.
[3]李丹.光电侦察告警技术浅析[J]中国科技信息，2007，（22）.
之后，人们在观察儿童玩的地陀螺时发现，陀螺之所以能在高速旋转时竖直不倒并与地面保持垂直，与其自身具有的稳定性和进动性有关。科学家们根据这一力学特性，成功研制出了一种无外界参考信号也能探测出运载体本身姿态和状态变化的内部传感器—陀螺仪。这种装置能够测量相对惯性空间的角速度和角位移。利用精确的陀螺仪和加速度计能够测量出火箭、导弹、宇航飞行器及远程飞机、潜艇等运载体的角运动和直线运动信号，经计算机综合计算后，便能对姿态控制系统和推进系统发出指令，运载器就能实现自主导航。
陀螺仪自问世以来，一直被广泛地运用于航海、航空、航天、军事等领域，一直是各国重点发展的技术之一，对国防工业和其他高科技的发展具有十分重要的战略意义。第一次世界大战后，美国率先研制出陀螺仪，并将其相继推广应用于航海和航空事业中。20世纪初，飞机陀螺稳定器和自动驾驶仪逐渐出现并在航空领域应用，到了20世纪中叶后期，惯性导航系统已初步实现工程应用。而随着光电技术的迅猛发展，许多可靠性高、寿命长、体积小、质量轻、功耗低、启动快、动态范围大的新型陀螺仪已经成为21世纪惯性测量与制导领域的主导产品之一。直到今天，与陀螺仪相关的技术，仍然是各国科研人员们关注的焦点。
然而，由于发达国家对此技术一直实行严密封锁，再加上我国工艺基础薄弱、关键设备缺乏、可借鉴的经验较少，长期以来，惯性制导技术都是制约我国新型战术武器快速机动、精确打击的关键技术瓶颈之一。尽管发展新型高性能陀螺仪对我国来说已经刻不容缓，但从原理样机、工程样机到产业化应用过程中的一系列难题就像一座座山峦，横亘在我国科研人员面前。
作为我国导航、制导和控制领域新型惯性技术专家，航天惯性技术学科带头人之一，中国航天电子技术研究院十三所副所长王巍从上世纪90年代后期开始主持新型高性能陀螺仪及其惯性系统的研发工作，为满足我国武器装备和宇航飞行器对高精度、长寿命、高可靠陀螺仪的迫切需求，他带领着一支平均年龄仅30岁的科研团队，凭借顽强的意志和勇于开拓创新的精神，突破种种技术瓶颈，打破了技术封锁，使我国新型高性能陀螺技术逐步发展起来，并取得了一系列重要成果。
光纤陀螺显实力
光纤陀螺是应用激光及光导纤维技术测量物体相对于惯性空间的角速度或转动角度的无自转质量的新型光学陀螺仪，其工作原理是基于相对论的Sagnac效应，与传统机械陀螺或激光陀螺相比，具有工艺简单、全固态没有旋转部件和摩擦部件、寿命长、动态范围大、瞬时启动、结构简单、尺寸小、重量轻、成本低、可靠性高等优点。自1976年问世以来，光纤陀螺在欧美国家得到高度重视和广泛应用，其精度覆盖范围之广、应用范围之大都是以往其他陀螺所无法比拟的，尤其是光通信产业及大规模集成电路的迅速发展更是显著推动了光纤陀螺的发展，使其成为21世纪惯性测量与制导领域的主导产品和研究重点之一，备受世界各国关注。
21世纪初，王巍带领着科研团队针对我国宇航应用的紧迫需求，开展了我国光纤陀螺应用试验研究。他提出采用光纤光源的长波长的新型陀螺仪方案，成功研制出高精度光纤陀螺仪。研制初期，王巍对项目涉及的核心技术、关键技术、技术和创新思路进行了全系统的规划和梳理，从光纤陀螺技术方案到实现途径，从光学器件到仪表、系统，从设计技术到工艺装备、试验验证方法等都进行了系统性、理论性、集成性的发明创新。同时，他带领队伍以全新的技术解决途径，将关键光学器件的长期稳定性、调制器及系统输出的非线性、仪表的空间环境适应性等在宇航环境下影响精度的难题逐个击破，实现了高精度光纤陀螺的高信噪比和标度因数的高稳定性目标。
由于光纤陀螺惯性制导技术在战术武器领域具有的特殊重要性，国外对此项技术的封锁十分严密。为了解决国防需要，立足当时国内相对薄弱的相关工业基础，王巍团队选择了一条具有中国特色的光纤陀螺研发道路。据他介绍，与国外光纤陀螺采用“全保偏”和“消偏”光路技术不同，我国采用的是“低偏和保偏混合”光路技术，对光学器件性能要求低，综合成本也低，并且通过采取一系列配套技术支持，使陀螺仪在恶劣条件下能实现较好的精度和测量效果。这就是“具有中国特色的”表现之一。
王巍还提出了基于多约束、多目标优化设计方法的小型化光机电一体闭环光纤陀螺仪技术方案，进行了从光电子器件陀螺仪表到惯性系统的设计思路、技术途径和工程化实现方法的整体创新和发明改造，代表成果之一就是“采用低偏和保偏混合光路的光纤陀螺”。2007年，该成果获得乌克兰专利授权后，又顺利拿到了美国、欧亚等8个国家的发明专利授权。王巍说：“这意味着拥有绝对自主知识产权的光纤陀螺技术不仅填补了航天科技集团公司国际技术专利申请的空白，还获得了国际认可，为进一步开拓国际市场奠定了坚实基础。”2011年，该成果代表军工系统首次问鼎了中国专利金奖的最高荣誉，不仅实现了我国惯性制导技术的更新换代，还扭转了我国宇航领域和新型武器系统相关产品受制于人的被动局面，对我国武器装备和国防科技实现跨越发展来说具有重要意义。
据王巍透露，高精度光纤陀螺仪目前已在神舟八号飞船、神舟九号飞船、天宫一号目标飞行器、资源三号卫星等20余个卫星和载人飞船上成功应用，即将应用于神舟十号等系列载人飞船。高精度光纤陀螺仪的研制成功，不仅满足了我国宇航领域、通信、试验、探测等卫星对新型陀螺仪的应用需求，还彻底结束了我国宇航用高精度长寿命陀螺仪长期依赖进口、受制于人的历史。
2007年初，王巍团队负责研制的某型导航卫星用光纤陀螺组件在超出技术条件的太空环境下成功启动工作，并在轨连续正常工作25个月以上，实现了国内光纤陀螺技术在卫星中的首次成功应用。他们还组织实施了宇航级光纤陀螺替代进口专项工程，研制了长寿命光纤陀螺组件系列型谱产品，分别替代了进口挠性陀螺和三浮陀螺。目前产品已在对地遥测和科学试验卫星等多颗在轨卫星上应用。与此同时，他们在国内率先研制出的基于长波长的精密级宇航用高精度光纤陀螺仪工程样机荣获2010年国家技术发明二等奖，相关部分技术指标与已报道的实用化光纤陀螺国际最优水平相当，技术水平被鉴定为国内领先、国际先进。
但是，王巍和团队并不满足于此。他说：“我们搞科技创新不是为创新而创新，申请专利也不是为专利而专利。立足科研攻关，解决实际需要，让产品发挥真正的实用价值，实现真正应用，才是我们追求的目标。”
多年来，王巍团队以打牢基础、吃透技术为本，深入钻研光纤陀螺误差机理，建立应用模型，并承担了国家“973”项目，担任技术首席。同时，他们以市场为导向，坚定不移地以产业化发展为目标，发挥专业优势，积极为光纤陀螺惯导项目的市场开拓和推广应用探索新思路和新途径。为了实现光纤陀螺的工程化，王巍团队在产业配套上不仅自主建立了Y波导、耦合器、光纤环等关键光学元器件的研制工艺线，加强关键光学元器件的产业链建设，成为国内唯一具有完备产业配套的光纤陀螺研制单位，还拉动了国内光纤陀螺用光学元器件技术的发展，编制起草了一系列企业标准、宇航标准和国家军用标准，建立了新品研发体系，将航天型号要求传递贯彻至基层，使民口企业建立健全了技术、质量、保密体系，探索出了一条军民互动、寓军于民的发展新路子。
电学参量拓领域
科研是一项讲求前瞻性的工作，最忌固步自封。王巍说：“我们常常同时进行多个相关方向的研究工作，如果总是取得一个突破之后才开始新的研究，很多技术可能就会落后于人。”正是因为具有这样的前瞻性和敏锐意识，王巍很早就率领团队开始了电气系统电学参量宽频域光纤精密测量技术的研究。
据了解，电气系统电学参量包括电压、电流、阻抗、功率、频率、相位等，它的准确测量是获取电气系统和电气设备运行状况和实施各类电气控制的关键依据信息，也是电气测量与控制系统安全、可靠、稳定、有效运行的基础。但电学参量传统测量技术在原理上存在一定的缺陷，使其成为诸多工业领域技术发展的瓶颈。
王巍此次提出的电气系统电学参量宽频域光纤精密测量技术，是一种非接触式的精确测量装置，是电力系统智能电网中测量与控制的新一代关键设备，能够有效解决互感器高压绝缘困难等瓶颈性难题。整个研制过程中，王巍研究了基于Sagnac干涉仪的全光纤电流测量装置的时空非互易性误差机理，创新磁光效应有用信号高精度检测的光路偏振复用和光纤敏感环圈圆偏振保持等方法，实现了宽温范围内标度因数的稳定性，使其达到10kHz宽频带0.1%的高检测精度。同时，他们研制的基于泡克尔斯效应的光纤电压测量装置，突破了光路增益变化影响测量精度的难题，实现了环境条件下的长期稳定性，达到了0.2%的高检测精度。
王巍介绍说：“运用电气系统电学参量宽频域光纤精密测量技术对电学参量进行测量，可以理解为我们给电线戴了一个‘手镯’，然后通过‘感应’掌握所需信息，有点儿像中医的把脉过程。而以往要通过‘抽血化验’才能获得相关电学参量。”王巍提出的办法不仅简化了电学参量的测量，还为变电站的建设提供了新的途径。“以前变电站周围由于安全问题是不允许建房子的，但应用这个新技术后，可以在地下建变电站，节约用地的同时还美化了环境。”
据悉，电气系统电学参量宽频域光纤精密测量系统是突破我国智能电网的关键技术之一，它所具备的强绝缘性、高安全性、数字化输出和小型化等优点使其成为国内大多数数字化变电站的首选，目前已在40多个智能电网示范项目上成功运行，累计应用数量达到1600余相，投运数量跃居世界第一。王巍表示，该测量系统在航天科研现场电源品质检测、舰船电力监控、有色金属冶炼等领域具有广泛的应用前景。目前，公司已与德国西门子集团达成合作意向，签署了产品出口合同。
在为航天、军工发展服务的同时，王巍还不断加强技术和产业拓展，积极探索新形势下产业发展的新思路和新途径，并将所取得的核心技术逐步拓展到民用领域。近年来，团队在他的带领下开拓思路，不断创新，先后完成了“北京奥运博物馆科技展项工程”“油气管线光纤安全报警系统”等一系列项目研究，研制了许多性能稳定的产品，不仅树立了光纤传感系统系列产品的良好形象，同时也进一步推动了航天技术应用产业向信息技术、物联网技术方向的发展。
三浮陀螺打基础
据了解，三浮陀螺仪是一种液浮、磁浮和动压气浮并用的陀螺仪。而高精度三浮陀螺仪和加速度计是我国国家重点任务惯性制导平台系统的核心惯性仪表，是一项涉及多学科的世界公认的高难技术之一，在高精度导弹武器系统中长期起着支撑性作用。
1995年，王巍作为课题负责人，带领团队承担了三浮陀螺仪表的关键技术—数字化有源磁悬浮支承系统研制的任务。为提高我国新型导弹惯性制导用三浮陀螺仪表磁悬浮支承的支承力和浮子对中精度，解决其干扰力矩大、启动时间长等难题，王巍在当时研制条件薄弱、技术封锁严密的情况下，带领团队创新开拓，突破时分复用的有源磁悬浮动态模型辨识和电磁元件转换效率提高技术，提出了基于模糊控制规则的有源磁悬浮智能控制系统技术方案，实现了磁悬浮支承系统的变周期、变刚度及径向解耦控制。该技术的应用使我国三浮陀螺仪和加速度计性能获得显著突破，获部级奖励2项。
注重创新育人才
科技创新，人才为本。面对新技术研发和工程应用并举的激烈竞争形势，王巍始终把发现、培育和集聚创新人才、打造创新团队作为工作重点。在他看来，创新不仅建立在扎实的基础之上，还需要勇气和闯劲儿。“就像打仗一样，不攻下这个山头，部队就面临全军覆没，这种时候就算玩命也要打赢。所谓狭路相逢勇者胜，年轻人如果不敢闯新路、不敢担当，还怎么谈创新？”
王巍所带领的光纤项目团队中，近几年参加工作的年轻人占到了80%，他结合航天科技集团公司“航天人才科学作风培养”工程，将培养和创新相结合，以航天工程课题组+研讨会的创新模式开展人才培养工作，不仅增强了团队的创新活力，帮助年轻人更快进步，还让中年技术骨干和老同志在帮助年轻人的过程中再学习、再提高，从而适应新技术研发的需要。通过在创新中发现、培育和凝聚人才，激励新思路、新发明，以积极的态度直面市场竞争和技术进步，王巍团队形成了创新型的文化和优良作风，而这种文化和作风也有力地推动了团队科研事业的创新发展。
作为博士生导师和团队带头人，王巍在深入科研攻关一线，与大家一起制定方案、攻克难题的同时，还不断钻研机理、总结经验，将其提炼成专利、标准、书籍，以此带动整个技术领域的发展。他发表的学术专著《干涉型光纤陀螺技术》荣获2011年度新闻出版总署“三个一百”原创图书奖，同时被评为中国宇航出版社“30年最具影响力的10部（套）航天专著”之一。到目前为止，王巍先后为我国航天事业培养了3名博士、9名硕士、7名在读博士、8名博士后，其中2人荣获中国航天科技集团公司优秀毕业生称号。
如今，团队中的许多科技尖兵，都成为了中坚力量，曾经只有几个人的课题小组，也变成了集研发、设计、制造等于一体的高新技术研究创新型企业和新型研究所。在王巍的带领下，团队又在三轴一体光纤陀螺、谐振腔型光纤陀螺技术研究中取得突破，研制出了工业级、军品级、宇航级系列型谱光纤陀螺及其系统产品，以及新型分布式光纤温度、应力、气体等传感器，并已在数十个型号中得到广泛应用。与此同时，王巍及其团队凭借这些极具创新的科技成果，在获得第十三届中国专利金奖的同时，先后两次获得国家技术发明二等奖、一次国家科技进步奖，多项国防科技、军队、中央企业创新奖，并多次在航天集团公司技术创新、知识产权、标准化、工艺、信息化等工作中获得先进集体和标杆单位称号。
务实平凡求无愧
2011年11月3日，神舟八号与天宫一号交会对接，天宫一号目标飞行器的主控惯导设备是王巍和团队研制的光纤陀螺惯测装置，这也是该装置在世界上首次被用于空间站姿态测量与控制，可以说是交会对接技术的创新亮点之一。2012年6月24日，神舟九号与天宫一号首次交会对接，王巍带领团队研制的手控光纤惯组装置稳定了飞船位置和姿态，帮助航天员顺利完成了对接任务，为此次交会对接任务的顺利完成发挥了重要作用……
也许很多人都以为，能够承担这些影响深远、意义重大、责任艰巨、关乎国家利益，甚至关乎国防安全的研制任务，王巍心里一定很兴奋、激动，或者觉得无上光荣。其实，他很忐忑，也不敢轻易说光荣，因为这两个字的分量太重！每一次发射，王巍和团队都会坚守在现场，一直要等到航天员的返回舱安全着陆，心里的石头才可以放下，才敢确定任务成功。
王巍说，航天是一项大系统工程，对技术、质量的要求严格、挑剔到了极致，这种特殊性“逼着”科研人员必须理性，来不得一点儿马虎。可这并不代表他们不感性。王巍记得，当光纤陀螺第一次取得突破的时候，每一个参与了研制任务的战友眼泪都夺眶而出。这些泪水里包含着压力，包含着项目研制时经历的艰辛和煎熬，也包含着成功之后的喜悦。就像王巍说的，这一刻的喜极而泣，没有身处其中的人，难以感同身受。
[关键词]传输网接入技术铜线接入同轴电缆接入光纤接入无线接入
[中图分类号]TN915.6[文献标识码]A[文章编号]1672-5158（2013）06-0209-02
1概述
传输网又被称为信息传输的公路，主要负责将信号从由A点传输到B点；传输网是电信网的基础，也同时为各种业务网络提供通道。我国目前移动语音业务仍是构成中国移动的收入的主要来源，而数据业务尤其是固定数据业务占中国移动的收入中的份额相对较小。
2传输网络接入技术
接人技术主要是为解决如何将用户与各种网络相连接的问题；接入技术作为网络中与用户相连接的最后一段线路上的技术如今已成为目前网络技术的一大热点；下面将介绍接入传输网的几大技术，它们分别是铜线接入技术、同轴电缆接入技术、光纤接入技术与无线接入技术。
2.1铜线接入技术
铜线接入技术是指以电话线为基础作为信号的传输介质，然后再通过各种先进的调制、编码、数字信号处理技术来提高铜线的传输性能，由于铜的金属性质使得其传输的带宽十分有限，另一方面铜线接入方式的传输速率与距离很难达到满足要求越来越高的平衡点，因而铜线接入技术很难适应宽带业务的高速发展。
2.2同轴电缆接入技术
同轴电缆同样作为传输带宽相对较大的一种传输媒介，同轴电缆从用途上分可分为网络同轴电缆和视频同轴电缆，也称为基带电缆和宽带电缆，其中前者仅仅用于数字传输，数据率可达IOM/S；它们分别为50（）和75Ω；而基带电缆又可再细分为细同轴电缆和粗同轴电缆。
同轴电缆即Coaxial；由两个同心导体组成，由于导体层和屏蔽层之间共用一个轴心电缆，因而得名。最常见的同轴电缆可分为四层：中心铜线层、塑料层，网状导电层和电线外皮层；其中中心铜线可与网状导电层形成电流回路。同轴电缆传导的是交流电，中心铜线发射出来的无线电波将会被网状导电层隔离，网状导电层接地来控制发射出的无线电波。
同轴电缆存在的一个问题是一旦电缆中的某一段被挤压或者扭曲变形，则会使得中心电线和网状导电层之间的距离发生变化，这可能会将内部的无线电波反射到信号发送源，这种效应就会大大降低可接收的信号功率；因此需要在中心电线和网状导电层之间加入塑料绝缘层来以保证它们之间的距离保持不变；但这使得同轴电缆僵直、不易弯曲。
2.3光纤接入技术
光纤接入技术是面向的FTTC和FTTH的宽带网络接人技术；光纤接入网技术即OAN技术是目前电信网中发展最快的接入网技术。光纤接入技术指将交换机与用户之间的馈线段、配线或者及引入线段的全部或部分引入光纤以实现信息传输。
由于光纤具有高频宽、高抗干扰力、低成本以及许多其它传输介质无法达到的优良性能使得光纤成为目前应用最为广泛的传输媒介意；光纤也是目前传输速率最高的传输介质，光纤已大量用于主干网中。用户环路中应用光纤可以满足用户未来对各种宽带业务的需求；宽带接入网的最终形式也是光纤接入技术。
2.4无线接入技术
无线用户环路是指利用无线技术为固定用户或移动用户提供电信业务，因此无线接入可分为固定无线接入和移动无线接入，采用的无线技术有微波、卫星等。无线接入的优点有：初期投入小，能迅速提供业务，不需要铺设线路，因而可以省去浦县的大量费用和时间；比较灵活，可以随时按照需要进行变更、扩容，抗灾难性比较强。
无线接入技术即RIT，是RadioInterfaceTechnologies的简写；另外，无线接人技术也被称空中接口。无线接人技术通过无线介质将用户终端与网络节点相连以实现用户在网络中与有线技术一样通信的技术。无线信道传输的信号遵循以构成无线接人技术的主要内容作为传输协议，无线接入技术可以向用户提供移动接入业务，而这是有线接入技术无法做到的。
无线接入网就是指全部或部分采用无线电作波为传输媒介以连接用户、交换中心的一种接入技术；无线接人系统的定位作为通信网的一部分，是本地有线网的延伸与补充，也可作为临时应急系统。
3实际应用
前面介绍目前常见的几种传输网接入技术，下面将对它们的在实际生活中的应用情况以及发展状况与未来前景作详细的说明与介绍。
3.1铜线接入技术的实际应用
铜线接入网的传输媒介有音频对称电缆、同轴电缆；后者将在3.2节介绍，而前者在电话网的用户环路中应用最为广泛；双绞线是电话网中用户环路的传输介质以传输模拟电话，因为电话所需的传输带宽为4KHz，远远小于双绞线可用宽度，因而所剩的带宽可以用来兼容其他非话务业务如数据、传真等。
3.2同轴电缆接入技术的实际应用
同轴电缆网络也是网络的基础，同轴电缆的温度特性比较稳定、衰减特性比较低，另外具有屏蔽、抗干扰、抗雷击、抗拉伸和挤压、使用寿命长等特点，同轴电缆接入技术主要用于CATV系统。
短距离的同轴电缆通常应用于家用影音器材或者业余无线电设备中；曾经被广泛应用于以太网的连接中，而后来被双绞线取代。长距离的同轴电缆常被用做电台或电视台的网络上的电视信号线；其后渐渐被其它高科技器材所取代。现在同轴电缆主要的应用于：蜂窝移动通信系统、微波通信系统、短波国防系统、宽带网络、陆地移动无线电系统中。
3.3光纤接入技术的实际应用
光纤网民网是指局端与网民之间完全以光纤作为传输媒体的接入网。网民网光纤化有好多方案，有光纤到路边（FTTC）、光纤到小区（FTTZ）、光纤到工作的地方（FTTO）、光纤到楼面（FTTF）、光纤到家庭（FTTH）等。
光纤网络采取的光波传输技术，目前常用的光纤传输的复用技术有时分复用技术（TDM）、波分复用技术（WDM）、频分复用技术（FDM）、码分复用技术（CDM）等新型高科技技术，而且光纤网拥有较大的带宽、高速的传输速度、传输距离远、抗干扰能力强等特点，而适合多种综合信息业务的传输，将会成为未来宽带网络的发展方向。但因为光纤接入技术较为复杂、成本相对较高等限制条件的约束，目前仅以主要在骨干网中应用，尚需时日才能广泛应用于光纤到户宽带接入。
3.4无线接人技术的实际应用
无线接入技术体可以分为二大类：移动式接人技术、固定接入技术，其中已经趋于成熟的无线接入技术为当今的人们的生活方式的发展与改变发挥着巨大作用。如今无线接入技术主要应用于通信行业，如电话网络系统、移动通信网络系统、无绳通信系统、卫星移动通信系统等。
在无线本地环系统中；即可采用固定无线接入方式的网络系统中，这种系统一般有专用的网络数字接口，可用于直接连到公司电话网的本地交换机，用户侧与普通机相连用于进行电话业务。但由于无线本地环系统中可用频带无法得到保证，因而限制了其发展；但无线本地环系统还没有解决漫游问题，因而各系统不必相互兼容就可以充分利用各个频段的间隙。
在蜂窝移动通信系统中；用户移动台与负责射频资源管理和经电话线或微波通道与移动电话交换中心相连的基站通信；移动电话交换局再连接被叫用户。在无线通信系统中；所谓无线通信也是一种无线接人技术，因此不涉及网络。
4结束语
接入网技术的发展不断影响着人们的生活，给我们直接或间接地带来了极大的便利，本文介绍了四种最常见，也是对我们生活影响最大的几种接入网接技术以及它们在实际生活中应用情况，分析出它们的未来发展情况。
参考文献
[1]李效军，光接入网的现状与发展[J]，电子器件，19990）：16-21
[2]纪艳苹，光纤接入网在北京郊区的应用[J]，电信科技，2000（8）：16-20
[3]邬贺铨，宽带接入网[J]中国数据通信，2002（1）：1-5
【关键词】色散补偿技术；高速光通信系统；研究
【分类号】TN929.11
0、引言
通信工程系统的效率提高有利于更好地满足人们之间的沟通和交流。现代社会经济的发展增加了人们对信息的需求。尤其是随着多媒体业务和IPTV的内容不断丰富，人们的生产、生活中对宽带通信的要求越来越高。高速光通信系统的应用及发展和色散补偿技术具有密切的关系。因此，研究色散补偿相关技术对促进高速光通信的发展起着十分关键的作用。
1、色散补偿技术相关理论
在高速光通信系统中，因为各种信号的频率成分和模式成分具有不同的传输速率，因此在光纤中传输了一段距离之后，两者将会相互散开。色散指的是不同颜色的光在光纤传输过程中，因为传播速度的差异而相互分离。波导色散和材料色散都会造成光脉冲变宽，信息接收的误码率也会相应地增大。色散的补偿会因为高速光通信系统中光纤的差异而有不同的要求。
根据光纤的不同种类和产生色散的原因差别，色散一般分为：材料色散、波导色散、模式色散和偏振模色散。
（1）材料色散
材料色散主要是因为材料的折射率是波长的非线性函数，因此光的传播速率会因为波长的变化而变化。
（2）波导色散
波导色散主要是因为在同一模式下的相位常数会因为波长的变化而改变，从而引起色散[1]。
（3）模式色散
在多模式光纤通信系统中，即时是在同一个波长中，不同的模式也会因为传播速度差异而发生改变，从而引起色散。
（4）偏振模色散
单模式光纤中两个基模之间会因为偏振方向的不同而发生变化。当光纤中出现双折射的时候，两个基模传输速率会发生相应地改变。此时所引起的色散即为偏振模色散。
2、色散对高速光通信系统的影响
3、色散补偿技术在高速光通信系统中的具体应用
在整个光网架构中色散补偿起着决定性作用。同时，高速光通信系统中的色散管理程序非常复杂，不同类型的传输系统对色散的补偿也会有不同的要求（如下表1所示）。因此，在实际工作中需要具体地分析各种系统的色散特征，充分发挥不同类型色散补偿技术的优势。
3.1啁啾光纤光栅
目前，国内的光纤传输系统中很多都是采用啁啾光纤光栅来作为对传输系统中的损耗补偿。色散是影响整个光纤通信系统传输的一个有机因素。现阶段在光纤通信系统中信息主要是以编码形式在光纤中传输的。如果光脉冲的色散展宽出现了误码，就会严重地影响整个通信系统的整体功能。光纤光栅是有效地利用光纤材料的光敏性特征，利用紫外光曝光的方式将入射光的相关图形转换成纤芯。纤芯在通信系统传输过程中会形成一个滤波器，当宽光普光经过光纤光栅时，达到特定标准的波长将会产生反射效应，其它的波长将会透过光纤光栅继续向前传输。
光纤光栅在传输过程中具有体积小、波长的选择性灵活以及不容易受影响等优势，从而被广泛地应用于高速光通信系统中。啁啾光纤光栅在高速光通信系统中的色散补偿原理如下图1所示：啁啾光纤光栅中反射波长是每一个阶段的固定函数，在光纤光栅的每一个点上都有一个谐振波长。因此，根据不同的波长所在的位置，会反射出不同的时延。当长波波长分量在光纤光栅的起始端发生反射效应时，短波长分量会在光纤光栅的远端被反射。所以，光波在经过光纤光栅时，相比于红移分量，蓝移分量的时延更长，从而有效地达到了色散补偿的效果。同时，伴随着现代信息技术的发展，啁啾光纤光栅的应用也将会朝着宽带方向发展。
3.2色散补偿光纤
色散补偿光纤是一种较大负色散特征的特殊光纤。当其与常规的光纤联用时，就会产生相互抵消的效果。因此，在高速光通信系统中色散补偿光纤通过科学合理地设计纤芯的直径和折射率的分布情况，从而得出具有可靠性的负色散系数。其主要是通过改变光纤的剖面结构，从而获得色散斜率和负波导色。色散补偿光纤工作结构如下图2所示，色散补偿光纤主要有两种：基模设计的负色散光纤和高阶模设计的负色散光纤。
色散补偿光纤技术在国内外的许多高速光通信系统中得到了充分的应用。为了有效地提高通信系统传输的距离，一些传输系统往往会对系统进行色散管理。但是，色散光纤补偿技术也会有其固有缺陷。例如，色散补偿光纤技术在通信系统运行过程中具有较大的损耗、色散斜率与实际情况不相匹配等缺点[4]。因此，如何更好地使色散补偿光纤技术在应用中做到趋利避害，成为了通信工程领域中所关心的话题。色散补偿光纤技术依据工作原理的差异，可以分为单模色散补偿光纤和双模色散补偿光纤。
4、结束语
综上所述，知识经济和信息时代的到来，对高速光通信工程提出了新的挑战。因此，色散补偿技术的研究和改进将会促进通信工程的良好发展。同时，色散补偿技术在高速光通信系统中的应用也为方便人们及时地获取信息奠定了坚实的基础。
【参考文献】
[1]雷昱；色散补偿光纤（DCF）在波分系统中的应用[A]；全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C]；2007年
[2]王莉；肖刘；王自成；；翼片加载螺旋线慢波结构色散和耦合阻抗的测量与模拟[A]；第十五届学术年会军用微波管研讨会论文集（上册）[C]；2008年
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-orgnizationdevelopmentnetwork(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。
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-OrgnizationDevelopmentNetwork(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。
关键词：惯性导航技术；光纤陀螺；原理；特点；
Abstract:Thispaperdescribesthedevelopmentofinertialnavigationtechnologyandanalyzestheprinciplesandcharacteristicsofthemaglevrotorgyrotechnologyinthemainstreamfiberopticgyrotechnologyandemergingdevelopment.Anddoabriefdescriptionforthedevelopmentoftheirprospects.Keywords:inertialnavigationtechnology;fiberopticgyroscope;principle;characteristics
中图分类号：TN965.7+2文献标识码：A文章编号：
1引言
惯性测量系统是一种导航定位技术，具有全天候、快速多能和机动灵活等优点。为大地测量、工程测量作业等提供了新的技术手段。惯性测量系统利用惯性导航的原理同时获取多种大地测量数据，包括经纬度、高程、方位角、重力异常和垂线偏差等。使得测量作业向自动化和全能型逐步发展。
2、光纤陀螺
2.1原理
光纤陀螺是基于萨格奈克效应的新型光学陀螺，其工作原理类似于环形激光陀螺。萨格奈克效应是一种与媒质无关的纯空间延时，从同一光源发出的光分束成两束相同特征的光在同一闭合光路中以相反的方向传播，最后汇聚到原来的分束点，但如果闭合光路所在平面相对于惯性空间存在转动动作，则正反两束光所传播的光程将不同，于是产生光程差，这就是萨格奈克相移。采用多匝（N匝）的光纤光路可以增强萨格奈克效应，加大萨格奈克相移，并使光纤陀螺的光路尺寸大大减小。萨格奈克相移的数学表述如下式：
式中，A是光路平面的面积，是工作波长，c为光速，Ω为垂直于光路所在平面的转动角速度。可见，当波导几何参数和工作波长确定后，相位差的大小便只与系统旋转的速度有关，这就是用光纤陀螺检测转动角速度的工作原理。
光纤陀螺的分类按其结构和原理可分为干涉式光纤陀螺（I-FOG）、谐振式光纤陀螺（R-FOG）、光纤型环形激光陀螺（FRLG）、布里渊光纤陀螺（B-FOG）。而I-FOG按结构分类又可分为开环和闭环两种，还按其相位解调方式分类等。
表征光纤陀螺的性能优劣主要是输入动态范围、精度、标度因数、偏置漂移等参数。根据不同的实际应用性能需求，如今己发展出以下4种主要的干涉式光纤陀螺结构。
（l）开环全保偏光纤陀螺：精度低、成本低，早期采用模拟电路，现己基本采用数字信号处理，漂移率也提高到1°/h左右。
（2）开环单模消偏光纤陀螺：精度低、低成本，采用消偏器，采用处理电路基本和上一种相似，性能稍好于前一种。
（3）闭环全保偏光纤陀螺：精度高（可达到10-a。/h）,高成本，采用数字电路，卞要应用于空间技术、军事应用和科学研究。
（4）闭环单模光纤陀螺：成本相对前一种光纤陀螺低，精度高（可达到0.0035/h），采用特殊消偏技术，数字电路，制作难度大。
2.2特点
光纤陀螺与以往陀螺仪（如传统的机械陀螺）相比，具有无机械转动部件，灵敏度高等特点；与环形激光陀螺仪相比，它不需要光学腔的精密加工，不需要机械偏置和高压，容易制造，易于集成，寿命更长；而与微机电式的陀螺仪相比，在技术指标和环境适应性上具备优势。因此，作为一种旋转角速度测量仪器，光纤陀螺最大的优点就是耐用和高性价比。
光纤陀螺是众多种陀螺中唯一的没有活动部件，以固定状态工作并在恶劣的环境中长寿命正常工作（上百万小时）的陀螺，机械式陀螺和激光陀螺不可能
达到这些要求。
3、磁悬浮转子陀螺
3.1超导陀螺
在磁场中一个超导体只要处于超导态，则它内部产生的磁化强度与外磁场完全抵消，从而内部的磁感应强度为零。也就是说，超导体具有完全抗磁性，这一现象被称为Meissner（梅西纳)效应。此时，靠近超导体表面，磁场的磁力线与超导体表面严格平行。对超导体表面的任一点，磁场产生的对超导体的作用力将与该点处的超导体表面垂直。利用超导Meissner效应可以实现超导磁悬浮。超导陀螺磁悬浮系统如图3所示，超导转子、球形腔、外部磁场和形成磁通路的超导体形成了超导陀螺的支承系统。陀螺仪置于超低温（材料的超导转变温度以下)环境中，将线圈通电，产生的磁场激起超导体中的电流，产生强大磁场。由于超导转子的完全抗磁性，该磁场会对转子产生斥力，这些斥力构成的合力，将转子支承于其中心。处于悬浮状态的转子在壳体内高速旋转，产生陀螺效应。
由于超导性，超导体中的电流一经激起，便会永不消失，因此超导陀螺具有能耗少的优点；且超导线圈的磁场比较稳定，因此超导悬浮的可靠性很高；转子悬浮，克服了摩擦力对转子转动的影响，转子可以达到更高的转速和更少的磨损，因此超导陀螺具有精度高、损耗少的优点。但是，就目前来说，存在很多问题限制了它的发展和应用。首先由于超导效应的产生需要超低温，超导陀螺必须工作在超低温环境中，这是超导陀螺面临的最大困难。高温超导材料的研究成为超导陀螺发展和应用的关键所在。目前超导陀螺的应用仅仅局限在宇航等高科技领域。其次加工精度要求高，超导陀螺对转子和球形腔的非球性有严格要求，应将其控制在0.5以内。最后，虽然超导陀螺的支承系统有自动定中功能，但外作用力会使转子产生无阻尼振荡.应使用转子偏移控制系统来减轻外力的影响，并采用减少转子问隙、增大超导线圈的磁通等力一式增加其悬浮刚度。
图3超导陀螺的支撑系统
3.2磁悬浮转子微陀螺
微机械陀螺是随着MEMS技术的发展而产生的一种新型陀螺。它具有体积小、重量轻、功耗低、抗过载能力和可靠性高、能适用于较为恶劣的环境条件等优点，可广泛应用于汽车安全、电子玩具运动设备、振动监控、GPS系统、机器人控制等民用领域，同时也是航空、航天等领域运载器控制系统或惯性导航、制导系统必不可少的重要敏感器件。日前的研究主要集中在微机械振动陀螺，它是利用振动质量被基座带动旋转时产生的哥氏加速度来对角速度进行测量的。由于木身固有的正交耦合误差以及微加工技术中存在的一些困难，振动式微陀螺的精度很低，漂移精度停留在10~100/h的水平，尚无法达到普通陀螺的精度。
如果将电磁悬浮技术和MEMS技术结合起来，利用电磁悬浮技术使陀螺微转子和衬底分开，同时利用MEMS技术使陀螺微型化和平面化，可望制成一种高性能的微陀螺。同振动式微陀螺相比具有以下优点：
（1）精度高。可以获得很高的转速，具有很高的精度。
（2）带宽和灵敏度调整方便。悬浮系统的有效弹性常数只与施加的电磁力有关，只需调整电磁力的人小，便可能动地调整带宽和灵敏度
（3）可以实现多轴测量。悬浮的转子具有较高的自由度，可以同时测量两轴角速度和二轴线加速度。使用两个位置正交的陀螺仪便可构成一个完整的惯性测量系统，大大降低器件的尺寸和研制成本。
6参考文献
[1]周世勤.新型惯性技术的发展[J].飞航导弹，2002，22(3)：94～101.
[2]李新刚，袁建平.微机械陀螺的发展现状[J].力学进展，2003，33(3)：289～300.
关键词：激光测距，单片机，蜂鸣器
1、研究内容
残疾人是社会中最主要的弱势群体，他们要面对更多的困难和压力。，激光测距。随着2008年奥运会、残奥会的成功举办，政府越来越关注弱势群体，给予盲人的关怀也越来越多，这也使助盲成为现在社会的一个热点问题。
目前市场上已经出现一些导盲类产品，例如盲杖、导盲犬等，但是因为种种原因，这些产品并不能有效的帮助盲人导盲。比如，导盲犬由于训练困难，价格昂贵，一直不能被推广普及。可见，如何实现更好的导盲依然是一个亟待解决的问题。
由此，我们想要设计出一个新型智能导盲器”，使之能够有效作为盲人的导盲器材，克服传统导盲器件价格较高，使用不方便，使用范围有限等缺点。
而随着时代的发展，光电技术特别是光电探测技术，光信息处理技术的应用已经遍及现代生活的各个领域。尤其是光机电一体化系统，模块很小，工作性能很高。基于此，我们想设计出光电智能导盲器”，以便快速，准确，实时的帮助盲人了解周围的实际情况，更好的服务广大盲人群众。
2、研究方案
为了实现准确、快速定位障碍物的目的，我们提出了光电智能手持导盲仪”。盲人通过使用此设备可以知道周围物体的分布情况，可以获得一个周围环境的大概的距离远近的轮廓图。我们主要应用以下两种技术：
一、激光测距技术：激光测距技术与一般测距技术相比，具有操作方便、系统简单以及白天和夜晚都可以工作的优点。，激光测距。此外，与雷达测距、微波测距相比，激光测距具有良好的抗干扰性和较高的精度，以及更快的反应速度。
二、单片机控制技术：单片机体积小，重量轻，结构较为简单，成本低廉，可以实现一般的控制功能。而且单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了广泛的应用。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。
三、蜂鸣器语音输出技术：蜂鸣器反应快，声音变频速度快，距离越近频率越高，便于快速给盲人用户提示，同时蜂鸣器声音也给周围行人一定警告。
根据以上三种关键技术，我们提出的主要设计思路如下：
整个导盲仪通过激光测距模块测距，蜂鸣器报警，起到导盲作用。
在导盲仪上，嵌入一个单片机控制模块，作为整个装置的核心。在单片机的旁边固定一个蜂鸣器，蜂鸣器可以发出声音。，激光测距。导盲仪前端安置一个激光探头和一块接收板。在导盲仪上则安装一个开关，控制导盲仪的工作。
根据激光测距仪的原理，激光器发射头发出激光束，遇到障碍物后反射到达导盲仪前端的接收板，接收板上装有光电探测器。障碍物表面漫反射的光信号经过光电探测器转变为电信号，再经过滤波，放大，整合，A/D转换，传送给单片机。经过单片机分析处理后，根据激光往返时间算出的距离输出不同的指令，如果在报警距离以内，单片机便会发出控制信号，即高电平到蜂鸣器，驱动蜂鸣器发出不同频率的提示音，使盲人通过蜂鸣器的声音提示躲避障碍物，方便盲人出行。
导盲仪通过盲人的手动扫描，给盲人提供不同方位的障碍物信息。
3、技术路线及可行性分析
本作品主要包括：激光测距技术，光电检测技术，单片机控制技术，语音输出技术。
技术路线主要从光电技术，控制技术，电路设计技术三方面分析。
光电技术：主要是激光测距技术和光电检测技术。目前，激光测距技术已经十分成熟，独立的激光测距仪已经十分普遍。仿照成型的激光测距仪，设计制作出我们需要的激光测距模块。
针对我们的需要，我们采用短脉冲高频率激光测距技术。脉冲式激光测距是基于对光波在本机与目标间渡越时间的计量来感知目标距离，属于时基法”测距，其优点是操作方便、系统设计简单，满足设计要求。
单片机下达测距指令后由激光器发出脉冲激光，经扩束准直的光学系统后通过指示与稳定系统导向穿越大气层射向目标。光学系统一般是望远光学系统，为的是减少出射光束的发散角，以提高光能面密度，增大工作距离，还可以减少背景和周围非目标物的干扰。指示与稳定系统，带有瞄准镜和方向机构，用以对准盲人需要探测的方位，提供目标角方位信息。图中的传感器，可提供目标方位和俯仰角。激光束离开本机的同时，从发射光束中取出参考脉冲信号，参考信号通过光电探测器，变成电脉冲，这个电脉冲经滤光、放大、整形后送入单片机，通过单片机控制，启动数字式测距计时器开始计时；到达目标的激光束有一部分被表面漫反射回到测距机；经接收物镜和窄带光学滤波器再次到达探测器，窄带光学滤波器的主要作用是充分利用激光优良的单色性，提高系统的信噪比；光探测器再次将光信号转换为电信号，然后将电信号送往放大器和匹配滤波器，这是因为从光电探测器出来的信号不足以推动电路工作。处理后的信号进入比较器进行比较；比较器的输出信号驱动测距计时器计时停止，单片机接收距离信息。，激光测距。根据距离信息，单片机决定是否驱动蜂鸣器发出声音。
单片机控制：单片机是整个装置的控制核心，所有的控制功能通过写入单片机程序来实现。，激光测距。单片机要能接收两次电信号，根据激光测距的距离信息，进行分析判断。，激光测距。在设定的允许范围以外，不发出控制信号，如果一旦低于预先设定的范围，则发出控制信号，控制信号驱动蜂鸣器发出声音。根据单片机接收到的距离信息，单片机发出不同的电压控制信号，蜂鸣器据此发出不同频率的声音。
电路设计：信号处理电路包括光电信号处理电路和声音输出电路。整个电路中单片机、探头、光电传感器和蜂鸣器是主体，激光探头发射和接收板接收光信号，经过光电转换，滤波，放大，A/D转换之后，反馈到单片机，单片机进行信号处理，最后通过电路控制蜂鸣器输出声音信号。蜂鸣器反应快，声音变频速度快，根据单片机发出不同的电平信号，发出不同频率间隔的提示音。
4、特色与创新点
1、利用激光测距技术，快速，准确的测量障碍物的距离；并根据距离信息，实现单片机的控制；
2、手持导盲仪使用方便，探测灵活，可用于高低地势探测，障碍报警；
3、利用蜂鸣器的声音频率提示障碍物距离远近，便于盲人判断；
4、结构简单实用，方便携带，可扩展性强，可长时间使用。
5、参考资料
[1]王永仲，现代军事光学技术[M]，北京：科学出版社，2003。
[2]何俊发，王红霞，刘晓彬，激光测距新方法研究[J]，应用激光，2003，23(5)：299—300。
[3]陈敏，杜小平，一种提高相位激光测距精确度的方法[J]，现代电子技术，2005，16：114一l15。
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-OrgnizationDev
elopmentNetwork(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。新晨
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。
论文关键词：涂层,热导率,测试方法
引言
在纳米技术的应用领域，热物性是纳米材料的重要物性。微/纳米尺度下材料的热导率、热扩散率、比热容等热参数的测量及表征是研究微观尺度声子运动、热输运和缺陷等的重要手段。随着薄膜材料厚度的不断减小，其热导率和热扩散率甚至其它热参数也表现出了明显的差异性，即具有明显的尺度效应。同时，随着合成、微加工和分析等技术的不断发展，人们需要表征几微米至几纳米尺度的材料、结构和器件的特征。比如，半导体量子结、超晶格材料、纳米复合材料、纳米厚度的多层涂层、微电子和光电子器件及MEMS传感器等。随着涂层厚度的不断减小，薄膜法相和面向的热导率也随着不断下降并表现出各向异性；对于激光晶体或微型传感器表面的增透膜、高反膜等多层纳米厚度的薄膜结构，薄膜之间的界面接触热阻影响也随着逐渐增大。因此，对于纳米镀层热参数的测量具有重要的现实意义。迄今为止，已有几种微纳米材料的热物理性质的测试方法。测试热导率和热扩散率主要有接触式测量法和非接触式测量法，如热线法、闪光法、光热反射发、光声法等。上述方法一般不能直接测试式样的热导率而是通过测试热扩散率，然后导出试样的热导率，因此，测量结果的准确度与热容等的不确定度有很大的关系。而且，这些方法对于基体表面薄膜热参数的测量限制也比较大。Lee和Cahill提出的3ω法是一种基于谐波探测技术的接触式热物性测量方法，在过去十几年里国内外的实验研究已经表明此方法可以有效用于微/纳米尺度热物性的测量。王照亮等拓展了3ω法的测试功能并将3ω法应用于单层/多层纳米薄膜、单根碳纤维、单根单壁碳纳米管以及纳米流体等的热导率和热扩散率的测量。
由于传统的3ω法加热膜要求具有一定的形状和最小尺度，限制了沿材料面向的空间分辨率，不能进行多点测试。此外，金属加热膜与下部涂层之间存在的接触热阻是不可避免且是难以解决的问题。而现在将3ω量热技术与扫描热显微镜（SThM）技术相结合提出的3ω-SThM热显微测试系统，可以解决传统的3ω法存在的一些不足，进一步完善了3ω方法，也是测试热导率方法的发展趋势。本文分析了各种方法的测试原理，归纳其应用范围。特别分析了3ω量热技术与扫描热显微镜（SThM）技术相结合的3ω-SThM热显微测试系统测定纳米涂层的热导率的可能性。
1.涂层热导率测试方法分析
1.1热线法
热线法又称为“铂电阻测温技术”，最初在20世纪70年代提出，是测量热导率最早使用的方法。1977年Julia用该方法测量液体的热导率，它测量的是整个热线的温度，避免了测温点和其它点上热线和试样的接触而造成的误差，然而，此方法要求热线的电阻温度系数稳定且准确，铂金属价格昂贵在一定程度上限制了此方法的推广应用。1978年J.Boeret等人提出Parallelwire模型，这种模型中热丝只作为加热单位，检测温度变化是由距加热丝一定距离处的一对热电偶来完成的。热线法具有ASTM标准、模型简单便于设计。但是热线法也具有一些缺点，比如温差大会使得测试结果不准确、保护板产生热损耗、接触热阻很大导致测试结果产生误差、测试时间较长等。张兴等给出了一种基于T型微结构的短热线法物理模型（引用张兴的文章），如图1所示。该方法由可以有效用于金属薄膜的热导率的测量，其原理是将热线同时作为热源和温度传感器，并利用热线的电阻随着温度变化的原理，测出热线电阻值的变化从而得到其温度的变化，再根据温度的变化获得薄膜材料的热导率。
图1短热线发物理模型
1.2光热探测技术
光热探测（photothermaldetection,PT）技术始于20世纪70年代，是一种利用热激励方法进行固体热物性非接触式测量的有效方法，目前已广泛用来表征微纳米薄膜的热扩散率和热导率。热探测技术对于测量处于悬空状态的自由薄膜的热导率比具有很大的优势，但是此种方法不能直接测量薄膜的热导率且测量结果不够准确。根据物体表面由激光加热作用产生的温度响应的具体探测方法，光热探测技术主要有四种典型的方法：利用红外探测器探测的闪光法（flashmethod,FM)、激光光热反射（photothermalreflectance,PTR）法、光热偏转（photothermaldeflectance,PTD.通常也称为“Mirage")法和光热透射（photothermaltransmitance,PTT)法。
1.2.1闪光法
激光闪光法又称为闪光扩散法，是一种非稳态的测量材料热导率的技术，。最早是由Parker等人提出和研究成功的，有效性已经得到了普遍验证。其测量系统见图2所示。激光闪光法是利用红外探测器探测试样背面的温度变化，探测信号通过锁相放大器放大处理后得到试样表面的温度响应，再经过数学模型处理，于是就可以得到薄膜的热扩散率。激光闪光法可以有效测量厚度为几毫米量级薄片状材料的热扩散率，作为非接触式热测量技术的闪光法可以有效的测量亚微米尺度薄膜尺度垂直方向的热扩散率。
并且具有高温高导、非接触、速度快、有标准等优点。但是由于受到加热和测试系统的限制，对于厚度比较小的薄膜，加热激光的脉冲宽度、测试系统响应滞后和吸收涂层等对热扩散率测量会产生比较大的影响。使用该方法测量导热系数时，还要求知道样品的密度与比热。此外，闪光法即不能测量透明材料也很难测量纳米微米尺度的样品，它还具有很多缺点即样品需要各相同性、样品表面严格平行、吸收激光（材料不能透明）、各方向具有热损耗等。
图2激光闪光法测量系统
1.2.2光热反射法
光热反射技术是近年来一种发展较快的非接触式无损检测技术，实验研究已经证明光热反射法可以有效地用于薄膜热导率的测量，还可以有效地测量亚微米尺度薄膜尺度垂直方向的热扩散率。2002年Araki等设计了低温下测量薄膜材料热扩散率的实验系统，该系统是在连续光反射下利用瞬态反射率变化的实验数据得到的温度响应，再利用Parke公式拟合进而获得薄膜的热扩散率。该测试方法属于间接测试，测试结果存在着误差。为了减小试样热弹性位移引起的误差，必须对入射光进行扩束并使其垂直照射到试样的表面，这就造成了试验系统较复杂，设计比较麻烦。而且实验时加热过程的温度波动及反射率与温度的关系曲线都会导致薄膜热导率的测试误差。
1.3光声法
光声法是一种典型的非接触式热物性测量方法，已经发展成为一种测量纳米厚度薄膜热导率的有效方法。图3为光声测试系统示意图，其基本原理为：激光通过调制后照射到光声腔中的试样表面，试样吸收光能后，从基态跃迁至某一激发态，处于激发态的试样，当通过无辐射退激发返回基态时，通过交换声子或其他途径，将能量传递给试样。伴随无辐射退激发现象的发生，试样表面温度发生周期性的变化。用灵敏麦克风等光声探测器可以检测出试样温度变化引起周围气体压力的变化，而试样温度的变化又依赖于试样的热物性，因此可以利用这个原理来测试材料的热物性参数。此方法不能直接测量材料的热导率而是通过测量材料的热扩散率导出热导率，这样就会导致测量结果的误差，此外测试时间较长，测试系统比较复杂。
图3光声法测试系统示意图
1.43ω法
Lee和Cahill提出的3ω法是一种基于谐波探测技术的接触式热物性测量方法，实验研究已经证明该方法可以有效的用于微纳米尺度材料的热物性的测量。图4为3ω法加热器和试样的剖面图，传统的3ω技术是一种与热线法和热带法紧密相关的热导率测量技术，它是在待测材料表面采用紫外曝光工艺或磁控溅射工艺制备约几微米宽、几百纳米厚的微型金属膜，该金属膜同时作为加热器和温度传感器，并采用交流加热，根据热波频率与温度波动的关系求得待测试样的热导率。利用3ω法可以比较容易地同时实现薄膜面向和法向热导率的测量。目前该方法在碳纳米管等丝状材料、纳米孔隙新型材料或涂层、微/纳米尺度薄膜和液体的热性能等方面得到了应用。
图4加热器和试样的剖面图
然而在传统的3ω法系统中加热膜一旦沉积在试样表面后该表面就不能重复使用，同时该加热膜也不能再用于其它材料的测量，从而造成了材料的浪费。而且，传统的3ω法的加热膜要求具有一定的形状和尺寸，限制了沿材料面向的空间分辨率，不能进行多点测试。其待测试样必须为非导电固体，若是导电固体要在其表面先沉积一层绝缘薄膜，而在待测样品表面沉积绝缘层的工艺很难实施，且绝缘层的局部位置可能会发生导通。直接的后果就是金属探测器不能显示出自身真实的电阻值，最终将导致测量的热导率值不可靠。此外，加热器与试样间存在着接触热阻，接触热阻是实验误差的主要来源。
2.讨论与展望
上述方法中除了3ω法以外都属于非接触式测量法，通过直接测量热扩散率导出热导率，其测量结果的准确度与热容的不确定度有关。此外这些方法在测量基体表面薄膜参数时具有很大的限制。目前的3ω技术由于其相对精确，探测器可以做得极微小，可以拓展到各种系统的热物性测量，因此成为一种广受欢迎的测试技术。但是这种技术还存在一些内在的缺点，如需要重复制作四焊盘金属探测器并且四焊盘金属探测器极易损坏，限制了3ω技术在实际中的应用。为了使3ω法得到广泛的应用特别是在微观尺度传热领域的应用，有必要对3ω法的测量原理做进一步修正。将独立探头与扫描热显微（SThM)技术相结合，研制出3ω-SThM（测试系统见图5）热显微测试系统，可以用来测量纳米镀层热物性等有关参数。
图53ω-SThM热显微测试系统
根据目前3ω的发展现状，我们可以采用交流热扫描热显微镜技术把2ω和3ω信号测量相结合，其测量时间短、精度高非常适合纳米镀层电导率和热导率的测量。随着热交换器非晶防垢镀层厚度的不断微型化，迫切需要研究具有高空间分辨率的热参数显微测试系统。若用活动探头代替传统的3ω测试系统中沉积在被测物体表面的加热膜，同时用作加热器和测温器，微型探头与材料表面的最小接触半径可达到30-50nm，可以表征表面不同位置热参数的差异。
因此，将可移动的微型探头和扫描热显微（SThM)技术相结合研制出3ω-SThM热显微测试系统，此测试系统是纳米镀层热导率测量方法的一种发展趋势。
参考文献
1唐大伟,王照亮.微纳米材料和结构热物性特性表征[M].北京:科学出版社,2010,8.
2TangDW,ArakiN.Someapproachesforobtainingbetterdataforthermaldiffusivitiesofthinmaterialsmeasuredbythelaser-flashmethod[J].HighTemperatures&HighPressures,2000,32:693700.
3韩鹏,唐大伟,程光华等.金属纳米薄膜微观尺度热输运过程实验研究[J].工程热物理学报,2008,29:297300.
4范有明,宁练,时章明,马安君.热线法快速测量微粒导热系数的研究[J].工业计量.2006,16(6):13
5ArakiN,TangDW,KawashimaH.Measurementofthermaldiffusivityatlowtemperaturesusinganopticalreflectivitytechnique[J].InternationalJournalofThermophysics,2002,23(1):245252.
6ColaBA,XuJ,ChengC.Photoacousticcharacterizationofcarbonnanotubearraythermalinterfaces[J].JournalofAppliedPhysics,2007,101(5):054313(1)054313(9).
7ChenF,ShulmanJ,ChuCW.Thermalconductivitymeasurementunderhydro-staticpressureusingthe3ωmethod[J].ReviewofScientificInstruments,2004,75(11):45784584.
8Borca-TasiucT,KumarAR,ChenG.Datareductionin3ωmenthodforthin-filmthermalconductivitydetermination[J].ReviewofScientificInstruments,2001,72(4):21392147.
9张立伟,马灵芝,唐祯安等.一种用于测量SiO薄膜导热系数的测试方法[J].测控技术,2001,20:2527.
10丰平,王太宏.3ω方法及其在纳米材料器件表征中的应用[J].物理学报,2003,52:22492253.
11ZhangX,FujiwaraS,FujiiM.Measurementsofthermalconductivityandelectricalconductivityofasinglecarbonfiber[J].InternationalJournalofThermophysics,2000,21(4):965980.
关键词：光纤；光纤通信
1光纤通信的原理、分类和优势
1.1光纤通信
光纤通信就是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。光导纤维通信简称光纤通信。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的有线光通信。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。它包括以下几个主要部分：光纤光缆技术、光交换技术传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。
在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高的多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十亿倍。
1.2光纤通信的优点
⑴光缆线路的中继距离长，所需中继器数量比电缆线路少的多，在本地网布线及综合布线中一般不需设中继器。
⑵光缆线路一般无需进行充气维护。
⑶光缆接头装置及剩余光缆的放置必须按规定方法进行，以保证光纤应有的曲率半径，尽可能减少信号衰减。
⑷在水泥管控中布防多条光缆是均需加塑料子管保护，减少摩擦力对光缆护层的损伤，同时能防止光缆被扭曲而使光纤收到损伤。
⑸光纤的接续方法与设备均比电缆线路复杂，技术含量高。
⑹光缆线路架空铺设时要采取比电缆线路更为严格的保护措施。
1.3光缆的分类
常用光缆的分类：
⑴按缆芯结构分层绞式光缆、中心管式和骨架式光缆
⑵按线路敷设方式分架空式、管道式、直埋式、隧道光缆和水底光缆
⑶按使用环境与场合分室外光缆、室内光缆和特种光缆
⑷按网络层次分长途光缆、市内光缆、接入网光缆。
2光纤通信的发展历史
光纤从提出理论到技术实现和今天的高速光纤通信也不过几十年的时间。随着不断的实践和技术的提高，1974年贝尔实验室（Bell）采用改进的化学汽相沉积法制出性能非常好的的光纤产品。到1979年，掺锗石英光纤在1.5千米处的损耗已经降到0.2分贝/千米，这一数值已经十分接近石英光纤理论损耗极限。
经过多年的发展，光技术的两个主要方向WDM和PON已经相对比较成熟。多业务传输发展平台两个方面也有了很大的发展，一方面是更有效承载以太网业务、数据业务，另一方面是向业务方面发展。在我们国内，光纤光缆的生产能力过剩，供大于求但是特种光纤如FTTH光纤仍需进口，但总量不大，国内生产光纤光缆价格与国际市场没有差别。
3光纤通信技术的热点和发展趋势
3.1向超大容量WDM系统的发展
将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一级光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用（WDM）的基本思路。基于WDM应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。目前全球实际铺设的WDM系统已超过3000个，而实用化系统的最大容量已达320Gbps。
3.2向超高速系统的发展
10Gbps系统已开始大批量装备网络，但是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通，光复用方式有很多种，但目前只有波分复用（WDM）方式进入了大规模商用阶段。
3.3实现光联网
波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。光联网既可以实现超大容量光网络和网络扩展性、重构性、透明性，又允许网络的节点数和业务量的不断增长、互连任何系统和不同制式的信号，光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮。
关键词通信系统；光纤通信技术；通信介质
中图分类号G2文献标识码A文章编号1674-6708（2015）134-0112-02
0引言
光线价格随着科学技术的发展不断降低，与此同时，光纤应用范围也在不断的扩大，可以说光纤已经逐渐替代其他媒介，正成为信息宽带传输时候的主要媒介。综合这些情况来说，国家未来信息基础设施的支柱就是光纤通信系统。所以，笔者在此对通信系统中的光纤通信技术进行了剖析。
1通信系统的发展及组成
通信技术的发展可以根据其历程分为三个阶段，详细情况如表1所示。
通信的基本形式是在信源与信宿之间建立一个传输或转移信息的通道。建立该通道，实现信息传递所需的一切技术设备和传输介质的总和称为通信系统。这里本文以基本的点对点通信为参考实例，如图1所示。组成部分的详细的分析，如表2所示。
2光纤通信中的介质构成
2.1光纤
光纤是光导纤维的简称。光纤是由纤芯、包层、涂覆层和护套构成的一种同心圆柱体结构。其中，纤芯和包层光纤的核心部分。纤芯是光波的主要传输通道；包层将光信号封闭在纤芯中并起到保护纤芯的作用。纤芯粗细、纤芯材料和包层材料的折射率，对光纤的特性起决定性影响。按照光纤中传输模式的多少来进行划分，可以将光纤分为两大类：一类是单模光纤；另一类是多模光纤。在光纤通信中，石英光纤是使用的主要媒质。在不同的环境中，为了都能使用光纤，这就必须让光纤与不同的元件进行结合，来构成光缆。
2.2光缆
通常来说，光缆由3部分组成：一是缆芯；二是加强元件；三是护层。其中，缆芯主要用于传输光波，它的组成是由单根或多根经二次涂覆处理后的光纤构成；再者，加强元件的主要作用就是增强光缆敷设时可承受的拉伸负荷，它的组通常用金属丝或非金属的合成纤维构成；而护层的主要作用就是是对已形成光缆的光纤芯线起相应的保护作用，为的是避免受外界机械力和特殊环境的损伤，护层一般具有阻燃、防潮、耐压、耐腐蚀等特性。
2.3光源
在光发射机的诸多器件中，关键器件之一就是光源，它的功能就是把接收到的电信号进而转换为发射的光信号。在光纤通信系统中，目前，被广泛使用的光源主要有两类，一类是半导体激光二极管，又被称为激光器（LD）；另一类是半导体发光二极管，又被称为发光管（LED）。有时候在有些场合也有可能使用固体激光器。半导体激光二极管转换效率高，与光纤耦合好，当输入电流达到阈值时光谱特性好，主要用于长距离和大容量的光纤通信系统中。
2.4光电检测器
光电检测器是一个转换信号的器件，既是通过光电效应，然后将接收到的光信号进而转换为电信号的一个器件，它也是光接收机的核心部件。目前常用的光电检测器主要有半导体PIN光电二极管和APD雪崩光电二极管。一般光纤通信系统对光电检测器有如下要求。
响应度足够高，即对一定的入射光功率能够输出尽可能大的光电流。响应速度足够快，以适用于高速宽带系统。
噪声低，对信号影响小。PI曲线线性好，信号光电转换不失真。
体积小，工作寿命长。
PIN光电二极管是在PN光电二极管的PN结中间设置了一层惨杂浓度很低的本征半导体构成，结构简单，可靠性高，工作电压低，使用方便，且量子效率高，器件噪声小，带宽高，但灵敏度比APD光电二极管低，因此广泛应用于灵敏度要求不高的场合。APD二极管灵敏度高，增益高，但电压高，结构复杂，噪声大，因此多用于对光接收机灵敏度要求较高的场合。
3通信系统中的光纤通信技术
光纤通信技术现状截止到目前为止，我们可以看到光纤通信技术已经有了很大提升，它的应用范围也在不断扩大。时至今日，光纤通信技术已具有了高速率、大容量等优点，它的这些优点都在在通信系统中体现出来，并且被广泛应用在许多地方。光纤通信主要技术有有以下几种。
3.1波分复用技术
所谓波分复用技术（wavelength-divisionmultiplexing，WDA）就是指将多个携有信息、频率不同的信号利用合波器整合到一起，然后沿着一条光纤传输，最后用某种方法在接收端接收，将波长不同的信号分别提取出来的光通信技术。WDA主要利用的是光纤低损耗波段的带宽资源优势，来增加光纤的传输带宽，从而使光纤传送信息的有效带宽增加一倍至数倍，从而有效的提高了频带利用率。
3.2光纤接入技术
光纤接入技术一种是面向FTTH（光纤到户）和FTTC（光纤到路边）的宽带网络接入技术。OAN（光纤接入网）是电信网中发展最快的接入网技术，能够有效解决窄带业务（如电话）的接入问题外，还可以解决宽带业务（如调整数据业务、多媒体图像）的接入问题。光纤接入技术将传统接入技术进行了有效的改变，进一步增加城域网和核心网和的容量。光纤接入技术更容易与其他技术相结合，形成APON、GPON和EPON。
3.3光孤子通信
在光纤通信系统中，由于光纤存在损耗和色散，从而使传输容量和距离在很大程度上都受到了限制。光孤子通信的出现极其有效的解决了光纤色散问题。所谓光孤子通信是在光纤长距离传输中，用光孤子超短光脉冲做信息载波，信号的波形和速率始终保持不变，并且可以到近零误码率信息传递的通信方式。
4结论
光纤通信技术因为其本身的诸多优点，在各行各业里面得到了广泛应用，其已经成为通信技术中的重要组成部分，在信息传输中扮演着重要角色，相信未来中光纤技术会得到更为广泛的应用。
参考文献
[1]付伟，苗遥遥.光缆通信线路的维护管理策略研究[J].无线互联科技，2014（6）.
[2]汤永忠.浅谈光纤通信技术的发展现状[J].电脑知识与技术，2014（10）.