1.光时分复用通信系统

       光时分复用(OTDM)技术是提高每个波道上传输信息容量的一个有效的途径。电时分复用(ETDM)技术在电子学通信领域已经是相当成熟的技术。由于受电子速度、容量和空间兼容性等多方面的局限-ETDM复用速率不能太高，达到40Gbit/s已相当困难了。OTDM的原理与ETDM-样，不同的仅是复用在光层上进行，复用速率可以很高。

(1)OTDM系统构成

       OTDM是指在光上进行时间分割复用，当速率低的支路光信号在时域上分割复用成高速OTDM信号时，应有自己的帧结构，每个支路信号占帧结构中的一个时隙，即一个时隙信道。存在两种形成帧的时分复用方式：比特间插和信元间插，信元间插也称为光数据包复用。比特间插复用是使用较为广泛的复用方式，其复用原理如图39所示。

图39  OTDM系统

       在这一系统中，超短光脉冲光源作为整个系统的光源，经过光分路器分成N束，各支路信号被调制在光源产生的光脉冲上。超短光脉冲光源的脉冲宽度要求在数十或数百飞秒量级，且必须没有或极低嗎啾、低抖动和稳定的。目前，比较成熟的高重复速率超短脉冲光源主要有两类：半导体超短光脉冲源与锁模光纤激光器。经过调制的光脉冲通过延迟线阵列，使第一路的延长时间为0,第二路延迟时间为T（线路码一个比特持续时间），第三路的延迟时间为2T，…，依次类推，第”路的延迟时间为（n一1）T,从而使各支路光脉冲精确地按预定要求在时间上错开，再经过光耦合器将这些支路光脉冲串复用在一起，送入光纤中进行传输。

       在接收端首先恢复光时钟信号。光时钟的恢复有多种方法，如利用锁模激光器的光注入锁定的方法，将人射光信号注入半导体外腔激光器或光纤环激光器中，引入幅度或相位调制而产生锁模，可在接收端全光恢复位时钟或帧时钟。

       接收端的光时分解复用器为一个光控高速开关，在时域上将支路信号分开，分别送入接收端的接收机。高速光开关在逻辑上可以是一个全光的与门或者电/光脉冲控制的开关器件。

（2）OTDM技术特点

①OTDM技术的主要特点有：

       • 系统可以工作在单波长状态，具有很高的速率带宽比，可以有效地利用光纤的带宽资源。特别是和WDM技术相结合，可以联手实现超长距离、超大容量的光纤传输。

       •OTDM技术可以克服WDM技术中的一些固有限制，如光放大器级联导致的增益谱不平坦、信道串扰问题、非线性效应的影响以及对光源波长稳定性的要求等。

       • OTDM技术能够提供从MHz到THz任意速率等级的业务接入，对数据速率和业务种类具有完全的透明性和可扩展性，无须集中式资源分配和路由管理，比WDM技术更能满足未来超高速全光网络的需求。

       从目前的研究情况看，OTDM的一个发展方向是研究更高速率的系统，从40Gbit/s、80Gbit/s,直到640Gbit/s的传输系统。

②从传输的角度来看，实现OTDM,需要解决的关键技术主要有：

       • 高重复率超短光脉冲源；

       • 超短光脉冲的长距离传输和色散抑制技术；

       • 时钟恢复技术；

       • 时分复用技术；

       • 帧同步及路序确定技术。

       可以预测，随着全光处理技术、光逻辑技术和光存储技术的成熟，OTDM最终将会称为光纤通信技术中的主流技术。

2.光孤子通信系统

       对于常规的线性光纤通信系统而言，限制其传输容量和距离的主要因素是光纤的损耗和色散。随着光纤制作工艺的提高，光纤的损耗已接近理论极限，因此光纤色散成为实现超大容量光纤通信亟待解决的问题。光纤的色散，使得光脉冲中不同波长的光传播速度不一致，结果导致光脉冲展宽，限制了传输容量和传输距离。由光纤的非线性所产生的光孤子可抵消光纤色散的作用，因此，利用光孤子进行通信可以很好地解决这个问题，它是一种很有前途的通信技术，是实现超大容量、超长距离通信的重要技术之一。它是靠不随传输距离而改变形状的一种相干光脉冲来实现通信的，这里的相干光脉冲即是光孤子(Soliton)。

(1)光孤子通信系统基本构成