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1、. . . . .关于开发生产光通信器件项目的可行性分析报告目录1、 项目简介1. 本项目所涉及的产品及简单工作原理2. 产品应用3. 项目的目的及意义2、 技术的可行性分析1. 技术的先进性分析2. 技术的前瞻性分析3、 设备投资费用4、 市场分析5、 效益分析6、 项目实施方案及计划进度1. 实施方案2. 工艺流程3. 计划进度4. 初始的起步阶段一、项目简介随着信息时代的到来，世界将受到信息的主宰。随时随地通过传输媒体双向地进行各种方式的交流将成为21世纪人们主要工作、学习和生活方式。迄今为止，性能优良、可靠性高、高速的宽带光纤通信网络是畅通无阻地实现这一目标的唯一选择。在过去的20多年
2、里，特别是近些年来，光通信网络已逐渐形成现代通信网的基础平台。到上一世纪末，全世界铺设的光缆线路已达到数亿公里以上，中国的光纤线路也超过千万公里。一个音信道的传输容量可达100GB/s，而实验系统的最高容量已达2.64TB/s。全光网络，作为宽带光纤通信网络的唯一选择方案，正在紧锣密鼓地试验、部署和实施之中，而光纤通信网络的可靠性、高性能、高质量需要靠构成这些通信网络系统的基本的性能来保证。半导体激光器、光纤放大器、波分复用器、光插分复用器、光开关、光波长转换器、可调光衰减器、信道均衡器、可调色散补偿器等各种高性能的光器件不但是这些光通信系统不可缺少的基本组成部分，它们的性能和质量还直接影响着
3、整个系统的性能和可靠性。1. 本项目所涉及的产品及简单工作原理 光通信器件是光通信系统和网络中的基本组成部分。它包括光无源器件和光有源器件。光无源器件包括光隔离器（lsolator）、光耦合器（Couplcr）、光连接器（Conncctor）、光环行器（Circulator）、分路器（Splittcr）、光衰减器（Optical Attemuatoi）、光开关（Optical Switch）、波分复用/解复用器（DWDM）、光插分复用器（OADM）、光纤光棚（FG）等；光有源器件包括半导体激光器（LD）、光放大器（SOA或EDFA等）、波长转换器（OWC）、光开关（OEW）、电光调制器（EOM
4、）、波分复用器（DWDM）、可调光衰减器（VOA）、光收发模块等。本项目所涉及的产品主要有无源波分复用器、光开关、光隔离光环行、光纤光棚、可调光衰减器、光插分复用器、光波长转换器、掺铒波导放大器等。其基本原理分别如下：波分复用器件（DWDM）是利用多层高低折射率相间薄膜滤波片对光波长的选择性来实现光的波分复用功能的（见图一）。光纤导入的入射光包含多个不同波长（）的光波，各光波携带不同的信息，在单模光纤中互不干扰地传播，混合光波耦合进入波分解复用器，通过各自对应的薄膜滤波器，将不同波长的光波分解并送入不同的输出端口。该器件可制作4信道、8信道及16信道，信道间隔分别为400GHz,200GHz,
5、100GHz和500GHz系统产品，具有性能优良、可靠性高、信道间隔度高、插损小等一系列优点，故迄今为止已广泛用于16信道以下的DWDM系统中。光插分复用器（OADM）是DWDM网络系统中的关键器件之一。其通过光纤光棚与环行器有有效组合或多腔介质膜滤波片的波长选择性来实现波分复用系统中被选光信号的插分复用。一个端口入射的复合信号中的某一路信号可以通过OADM在另一端口下载，也可以在第三端口复用进入传输系统中。光开关（OS）根据其工作原理，光开关可分为机械式光开关和非机械式光开关两大类。机械式光开关通过光纤或光学元件移动，使光路发生改变。其优点是：插入损耗小，隔离度高，不受偏振和波长的影响，但相
6、对开关时间在ms数量级。非机械式光开关则依靠电光效应、磁光效应或光效应来改变波导折射率，使光路发生改变，其特点是：开关时间短，达到ns数量级甚至更低，且无抖动，体积小，便于光集成或光电集成。但相对于机械式光开关而言，插入损耗大，隔离度低。本项目所涉及的江开关包括机械式光开关（OMS）、微机电式光开关（MEMS）及基于SOA的电光式光开关，其中机械式光开关是通过移动或偏摆反射镜或棱镜来实现光通道的改变；基于SOA的波导式光开关是利用SOA中光信号在介质内传播时，在注入电流“开”与“关”两种状态下，分别呈现出高的损耗和增益，从而实现具有增益的光开关。该产品具有能实现零插入损耗工作、线路中忧小、开关
7、时间短、低偏振甚至偏振无关工作、能与SOA相兼容、可实现多波长工作等优点。可变光衰减器（VOA）是用于对信道中的光功率进行衰减，以确保信号的强弱满足系统中传输的要求。通常采用光纤耦合损耗法、特种材料的吸收法、干涉法等原理来实现对光信号的衰减。光纤光棚（FG）包括布拉格光棚（FBG）和长周期光棚（LPG），是利用石英光纤的光敏特性，采用特定波长的紫外光照射使光纤芯径中产生永久性的折射率改变而形成的。该项产品可用全息法、点扫描法、掩膜板法写入，制作成均匀光棚、切趾光棚、闪耀光棚和啁啾光棚。光波长转换器（OWC）是利用半导体放大器（SOA）的交叉增益调制（XGM）、四波混频等非线性效应来实现全光波长
8、的转换，具有高的转换率和响应速率。掺铒波导放大器（EDWA）是利用Ag离子交换法中玻璃基底上制作掺Yb/E13磷酸盐单模板玻璃光波导放大器，实现对光信号的直接放大。它具有单位彻底增益高，体积小，成本低，光噪声低，便于集成等一系列特点。该产品由泵浦LD、波分复用器（WDM）、掺E13波导及光纤跳线等构成。可制用成正向、反向、双向及反射泵浦结构的EDWA。2产品应用 作为全光网(AON)通信的基础，DWDM技术是一种光域上的复用技术，其主要特征在于： 1)充分利用光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长情况下增加几十倍乃至上百倍。目前传输带宽已可扩展一至25TbS。 2)可实现多媒体信息传
9、输。即对不同信息格式(模拟数字信号，PDHSDH信号等)，不同信号速率及不同电调制的信号具有透明传输的特性。且只要增加一个波长，就可增加新的业务，如(CATV、HDTV、B-ISDN)等。 3)扩容方便。使用N个波长复用，在大容量长途传输时可节约大量光纤，对于早期敷设的芯数少的光纤系统，不必做较大改动，就可以轻松扩容。4)可进行双向传输，从而实现全双工通信。5)可降低对一些系统配套器件的极高要求，如光器件的响应时间。DWDM最重要的应用领域之一是光纤用户接入网，建立一个以WDM、EDFA和OXC(光交叉连接)为基础的光网络层实现用户端的全光网连接，消除光电转换引起的传输瓶颈，是今后光通信发展的
10、必由之路。此外，DWDM技术还广泛用于干线和中继网络以及宽带网络交换系统。分立式DWDM器件通常用于16信道以下的波分复用系统中分解和复用单根光纤中多个信号。是宽带光纤通信系统不可缺少的器件，故具有广阔的市场。光插分复用器(OADM)和光开关(OS)也是DWDM系统应用于光网时的关键器件。OADM用于光网环路中光信号的插分复用，而作为光交换连接系统中的基本组件光开关是一种具有一个或多个可选择的光传输端口，可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。目前已广泛用于光纤接入网、光纤宽带传输网、各种全光网以及实现光路无阻断传输，切换冗余备份光器件和光纤传感、光纤测量等系统中。可调
11、光衰减器(VOA)可用于光纤通信系统中对传输的光信号的衰减。特别对多信道传输系统。VOA用来调节每一信道的光功率，以确保各信道的信号强度一致。通信容量的增大，用户数目的增多，导致光通信网络节点数目的增加。但是以WDM的通信系统中，由于受到光纤损耗和色散所决定的传输窗口以及激光器的光谱宽度、探测器的探测带宽的限制，载波的波长数目不可能与光节点数同步增长。同一载波波长在同一节点处作不同路由选择时将导致波长瓶颈，形成信息阻塞。波长转换器(OWC)是完成将信息从一个载波波长到另一个载波波长的转换。通信网络中采用波长转换器，能使参与波分复用的波长数目减少，使网络组建、子网管理更具灵活性与兼容性。光纤光栅
12、的出现使得在光纤中制作各种中心波长、不同反射率和不同带宽的反射器成为可能。由于光纤光栅是全光纤无源器件、插入损耗低、对偏振不敏感、光纤光栅及以光纤光栅为基础的光学器件已广泛应用于制作波分复用器件、滤波器、色散补偿器、模式转换器、光纤激光器、外腔式半导体激光器、光纤传感器以及掺铒光纤放大器的增益平坦。在信息高速公路的光纤通信系统中，光纤光栅正发挥着越来越大的作用。 光波导放大器(EDWA)是继光纤放大器出现以后又一新型光波放大器，由于其单位长度增益高、体积小、成本低，将会在全光网络中得到广泛的应用。由于波导光放大器的噪声低，还可在光纤传感器中发现良好的应用前景。基于光波导放大技术，还可发展无损耗
13、多路光分束器及波导激光器等多项产品。3项目的目的及意义 根据市场分析家分析和预测，北美骨干网上目前的业务量已达到了69个月左右翻一番的速度，比著名的摩尔定律(约18个月左右就翻一番)还要快2至3倍，而且迄今没有减缓的迹象。全球的主要通信业务已由话音业务向数据业务转变。光纤通信技术，因特网技术、移动通信技术和软件技术将是未来10年内四项主导性关键技术，决定着电信业的未来。高可靠性、高容量及高速度的通信网络的关键，是目前最经济有效地解决主干网瓶颈问题的必由之路，并在近年内将得到迅速发展。就目前最流行的三种IP传送技术(IP over ATM、IP over SDH和IP over DWDM)而言，
14、IP ovcr DWDM可以省去ATM、SDH，直接将IP层建立在WDM光网络上，大大减少网络体系结构未来的发展方向。IP over DWDM方案不仅可以在IP层上实现电联网，而且还能在DWDM光传送网(0TN)层面上实现光联网，并可促使计算机网、电信网和CATV网三网融合，为新一代的统一网络建设提供可靠性和灵活性。现在DWDM通信的研究开发应用已是通信领域的热点。从需求角度来看，2008年全球SDH需求为265亿美元，DWDM需求130亿美元。2010年SDH需求为384亿美元，DWDM为247亿美元，超过SDH需求一半。从传输链路的容量看，SDH的速率已高达10Gbs，40Gbs系统也将在
15、l2年内问世。即使这样，光纤的容量仅被利用了不到3。显然，只有采用DWDM技术才可能充分利用这一巨大的带宽资源。从网络的角度看，传统的以电话业务为基础的电路交换网无论从业务量设计、容量、组网方式，还是从交换方式上来讲都已无法适应当今通信领域的最新发展速度，开发新一代网络已成为电信界的共同心愿。各大公司都在设计构思未来网络的蓝图，其基本思路都是共同的，即具有统一的IP通信协议和巨大传输容量的WDM光传送网，以最经济的成本灵活、可靠、持续地支持一切已有和将有的业务。在此基础上引入以光分插复用器(OADM)和光交叉连接器(OXC)为特征的光传送网(OTN)将最终解决网络宽带化，实现网络的全光化。近几年，WDM传输技术已进入实用化和商用化阶段。世界上许多国家已开始利用WDM技术进行全光网实验，以寻求一种具有透时性、可扩性、可重构性的全光网的有效方案，为实现未来的宽带通信网奠定坚实的基础。 电信网的战略性发展趋势不仅将指引我国未来10年的技术发展方向，而且对我国电信业的未来格局、运作机制和产业结构也势必产生深远的影响。重点扶植和发展WDM光传送网、IP选路和光交换等战略性技术和产业，在今后的510年内形成一个以IP为中心的新型电信产业结构，应是我国电信业在这一重大的历史性转折时期的出路。由此可见，要满足全球包括我国通信业迅猛发展的需求量，光器件的发展和更新
