1、概述
根據光波的雙重性(波動性和微粒性),可將光纖通信分為經典光纖通信和和量子光纖通信兩大類。波動理論認為光是一種電磁波,因此電磁場理論也適用于光波,從而形成經典光纖通信系統;微粒論觀點認為光是由一種具有一定能量的光量子流組成,從而形成量子光纖通信系統。這種分類的方法的細分類詳見下表1-1。
表1-1:根據光波的雙重性對光纖通信系統的分類
根據光通信通信原理上看,光通信可依據所使用的光波長、傳輸信號形式、傳輸光纖類型和光接收方式等的不同分為五大類,詳見下表1-2。
表1-2:根據光通信原理對光纖通信系統的分類
2、經典光纖通信系統
對于經典光纖通信系統,是我們目前正在大量使用的強度調制/直接檢波(IM/DD)、復用通信、光孤子通信、相干光通信等方式的通信系統,已廣泛的應用信息通信領域,均屬于經典光通信模式。在這里,光子雖作為信息的載子,但沒有顧及它的量子特性。在經典通信模式里,其通信容量最終受到量子噪聲極限的限制。這就可能是未來高速信息化社會中通信系統將要遇到的最嚴峻的挑戰。
3、量子光纖通信系統
為了克服經典光纖通信系統中的量子噪聲受限桎梏,人們非經典地研究了光子的量子特性(微粒性),并開辟了基礎光子學的研究領域。已提出了一種稱之量子光纖通信,或稱光通信的非經典通信模式。它的發射端是一種新型的非經典激光器(或稱亞伯松態,或稱光子數態光子源),發射出均勻的光子流,經光子調制器,對每個光子編碼載入信息。信道仍然是光纖,但它是非經典信道。接收端是由量子非破壞測量(QNDM)裝置與光子計數器構成。由于是光子數態,并對光子與光子數編碼,不再受量子噪聲限制,因此信息效率與信噪比大幅度增長。又因為使用QNDM解調,光子計數器接收,不但進一步提高了信噪比,而且由于不再需要從信號中吸取能量,因此接收靈敏度也有實質上的提高。形象地講:量子光纖通信即為光子通信,在這里,一個光子有可能將大量的信息長距離地傳送給大量的收信者。
顯然,光子通信的開拓,將在觀念上、原理上引起通信領域的一場深刻變革。不過,實事求是地講,光子通信雖屬最理想的通信模式,前景誘人,但與上述幾種光通信模式比較,條件苛刻,技術難點多。
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