量子通信论文范文10篇

量子通信论文范文篇1

关键词量子信息，量子纠缠，量子通信，量子计算

1引言

上世纪80年代，正当电子计算机按每18个月运行速度翻一番的摩尔定律而蓬勃发展之际，物理学家就杞人忧天地问：摩尔定律是否会终结？他们的研究结论是：摩尔定律必然会失效，而量子计算机可望成为后摩尔时代的新型计算工具.当时信息领域的科学家们对此并不予理会和关注，因为其时摩尔定律正处于辉煌的顶盛时期.然而，物理学家们仍然孜孜不倦地努力，终于诞生了量子信息这门新兴交叉学科.

1994年,Shor提出量子并行算法［1］，并证明可用来实现大数因子分解，从而轻易地攻破目前广泛使用的RSA公开密码体系，这门新兴学科的巨大威力震惊了整个国际学术界，并引起政界、军界和商界的极大关注，从此量子信息科学便迎来迅猛发展的新时期，迄今方兴未艾！

我们在上世纪90年代量子信息刚刚在国际上悄然兴起之际就投入到这个新兴领域的研究行列之中，并于1997年和1998年先后在《Phys.Rev.Lett.》上提出“量子避错编码原理”和“量子概率克隆原理”，引起国际学术界的高度重视.1999年，中国科学院开始在我校创建国内第一个从事量子信息研究的量子信息重点实验室，这个极富有前瞻性的战略部署开辟了我校量子信息研究的新局面.在此之前，自我回国归来所组建的研究小组只有一台电脑，我们坐着冷板凳，默默耕耘了15年之久.2001年作为首席科学家单位，我校承担了科技部“国家重点基础研究发展计划”项目（“973”项目）：“量子通信与量子信息技术”，这个由国内17个单位50多位学术骨干组成的研究团队不仅取得一系列重要成果，而且培养出许多杰出的年青学术骨干，在其后国家重点基础研究计划“量子调控”的实施中由此研究团队衍生出5位首席科学家.

本世纪初，我校以中国科学院百人计划从奥地利引进杰出的年青学术带头人潘建伟博士，他随后在“合肥微尺度国家实验室”建立“量子物理与信息”研究组，并在多光子纠缠方面不断地做出国际领先水平的成果.该研究组与中国科学院量子信息重点实验室共同推进了我国量子信息学科的发展，也成为我校物理学科中特色鲜明成果丰硕的新成长点.本文将简要介绍我校在量子信息领域中已取得的主要研究成果.

2首个量子信息领域的国家奖

2．1提出能有效抑制环境噪声的量子避错编码原理［2］

量子相干性在环境作用下会不可避免地消失，这种消相干效应是量子计算机和量子信息系统实际应用的主要障碍.量子编码是有效克服消相干的有效途径.国际学术界提出基于独立消相干的量子纠错编码.我们发现在集体消相干过程中存在有不会发生消相干的“相干保持态”（又称“无消相干子空间”，DFS），并基于此发现提出量子避错编码原理，成为迄今三种不同原理的量子编码之一.美国著名的LosAlamos和NIST实验室的三个研究组分别在光子、离子和原子核体系中证实了这个编码的正确性，三个实验均发表在《Science》上［3］，我们的论文作为原始性工作被引用.

2．2提出能有效提取量子信息的概率克隆原理［4］

量子不可克隆定理为量子信息提取设置了不可逾越的障碍，于是学术界提出不精确克隆的量子普适克隆原理，其克隆效率为1，但保真度总是小于1.我们提出概率量子克隆原理，可以某种概率精确克隆量子信息，即克隆效率总小于1，但保真度为1.国际学术界称之为“段-郭量子克隆机”，最大克隆效率称为“段-郭界限”.我们还在实验上研制成功这两类量子克隆机，验证了理论预言的正确性［5］，被国际学术界誉为“本领域最激动人心的最新进展之一”［6］.

2．3提出能有效抑制腔损耗影响的腔量子电动力学（QED）量子处理器新方案［7］

腔QED是种理想的量子处理器，但腔的损耗引起量子信息的泄漏阻碍其实际运行，为此要求腔的Q值要很高，现有的技术难以达到.我们提出一种能抑制腔损耗影响的新方案，并证明现有技术可以实现.法国巴黎高师的著名学者、法兰西院士Haroche研究组很快在实验上证实这个方案的正确性［8］.我们的论文成为该研究方向后续工作必引用原始的论文，迄今已被SCI他引260余次.

2003年上述成果以“量子信息技术的基础研究”为题目荣获了国家自然科学二等奖.

3量子密码

3．1实现从北京到天津125km商用光纤的量子密钥分配［9］

量子密码是量子信息领域中最可能得到实际应用的技术.美国人将“量子加密”称为“改变人类未来”的新技术.量子密码原理已在实验室内演示成功.目前国际学术界正在研究走向实用进程中的关键科学和技术问题.光纤量子密钥分配研究中最关键的问题是：现在广泛研制的不等臂MZ干涉仪虽然安全但稳定性很差，无法在商用光纤上运行，而改进后的返回式光学系统虽然解决了稳定性问题，但其安全性却出现了漏洞.我们解决了这个稳定性和安全性统一的难题.在实验上研究了光纤系统不稳定性的物理根源，在理论上给出稳定性条件，进而设计出满足稳定性条件的迈克逊-法拉第干涉仪，在实验室内实现150km的量子密钥分配，在北京与天津之间的125km商用光纤上实现了量子密钥分配和加密图像传送.这是迄今国际上报道的最远距离实用光纤量子密钥分配.

3．2局域量子保密通信网在北京测试成功

我们利用自己发明的量子网络路由器和单向传输、抗干扰的F-M量子密钥分配系统，于2007年3月份在北京完成了国际上第一个多（4个）节点、无中转、可同时、任意互通的量子保密通信网的测试性运行，取得了很好的通信效果.这次测试是在中国网通公司的商用通信光纤线路上实现的，节点间距离分别为43，32，40，32km，对应的误码率码率分别为7.7%,4.1%,6.6%,2.4%.测试显示，系统在没有人为干预的条件下，可以长期稳定运行.

3．3无共享参考系的量子通信的实验实现［10］

在1km的光纤中,利用偏振和时间两个模式均有纠缠的光子对实验，实现了BB84量子密钥传输的一种更抗干扰的改良方案.该量子密码不受光纤扭曲、旋转或者光纤本身缺陷的影响，通信双方也不需要精确的同步时间，从而大大降低了通信的复杂度.无论外部环境如何变化，光纤通信双方总有办法取得需要的密码.此外，我们还给出了量子通信方案的绝对安全的理论论证，避免了现有光纤量子通信的安全性隐患.《Phys.Rev.Lett.》审稿人认为，该成果是“非常出色的”，“具有特殊的价值”.

4量子纠缠源的制备和操控

量子纠缠是量子信息领域中最重要的资源.当两个或多个粒子处于纠缠态时，对其中的一个粒子进行操作，其他的纠缠粒子不管位于何处，其量子态会立即发生相应的变化.因此，彼此纠缠的粒子之间便由这种基于量子非局域性的内禀通道构成一个量子网络，它可以实现量子通信（即传送量子信息），也可以实施分布式的量子计算.自从量子信息作为新兴学科诞生以来，量子纠缠便成为国际学术界研究的焦点.我校研制成功高亮度的光子纠缠源：连续纠缠光子源，每秒12.8对，对比度为95%；脉冲纠缠光子源，每秒1.4万对,对比度87%,在国际上处于领先水平.

4．1量子信息传输的奇特现象

两个纠缠的光子构成一条量子通道，通过对各个光子的操作，可实现许多新奇的信息传输功能.1997年，在实验上实现了所谓“量子隐形传态”，即将未知量子信息传送到远处的纠缠光子上而原先携带该量子信息的物理载体却留在原处不被传送.我们进一步研究了量子信息传输的许多有趣现象：（1）在实验上实现了单光子量子态的远程操纵，即局域地操作其中一个纠缠光子，可将远处的另一个纠缠光子制备在任意态上［11］；（2）局域地对一个纠缠光子实施任意相位旋转操作，可将这个操作传送到远处，旋加在另一个光子态上［12］；（3）在实验上演示了当纠缠通道被损坏时，可通过单光子局域操作来实现纠缠纯化，而不必通过非局域的操作［13］.

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4．2多光子物理学的研究进展［14］

多光子量子态具有许多重要性质，例如N个光子态的干涉所呈现的德布罗意波长减少到1/N，这可使相位测量达到海森伯极限的精度，用于光学刻蚀，其精度可提高到1/N.光子数越来越多的量子态，蕴含着越丰富的量子现象，但制备也更为困难.我们在理论上提出一种所谓“NOON态投影测量方法”，可用来制备和识别多光子量子态，在实验上演示了四光子和六光子德布罗意波长，并将著名的两光子洪-区-曼德尔（Hong-Qu-Mandel）干涉推广到多光子场合，在实验上证实了这种方法是多光子物理中重要而有效的实验方法.

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4．3五光子纠缠态的实验实现［15］

首次在实验上实现了五光子纠缠态，并演示利用这个纠缠态可实现终端开放的量子隐形传态，即未知量子态被隐形传到终端的三个光子纠缠态上，然而按照三个粒子的合作可被制备在其中任一个粒子上.利用这个五光子纠缠态，在实验上还演示了量子纠缠浓缩和纠缠交换，为量子中继的实现研究迈开重要一步.

4．4六光子图态纠缠的实验实现［16］

该工作通过对多光子操纵技术的进一步发展，从实验上实现了基于光子比特“焊接”技术的量子计算机测试平台，成功地制备出国际上纠缠光子数量多的薛定谔猫态和可以直接用于量子计算的簇态.该项成果以封面标题形式发表在2007年2月1日出版的英国《Nature》杂志子刊《NaturePhysics》上，审稿人评价其是“光学量子计算领域至今最先进实验工作”和“一个出色的成就，为量子计算、量子纠错和量子力学基本问题的研究铺平了道路”.欧洲物理学会称赞该工作“为量子计算机的物理实现迈进了重要一步”.

5量子隐形传态的研究进展

5．1两个量子位复合系统量子量子态隐形传输的实验实现［17］

在国际上首次成功地实现了复合系统量子态隐形传输，首次成功地实现了六光子纠缠态的操纵，这为实用化的量子信息研究开创了新起点.对于容错量子计算、量子中继、普适量子纠错等重要研究方向具有极其深远的影响，《Nature》网站专门了“Pressreleases”,并在《Nature》杂志“研究亮点”栏目中对该工作进行专门报导，称赞该实验成果是在“在大尺度量子通信研究中取得长足进展”.该工作入选“2006年度中国十大科技进展新闻”.

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5．2利用光子和原子量子比特的内嵌存储的量子隐形传输的实验实现［18］

内嵌存储的量子比特隐形传输是实现大尺度量子通信以及基于测量的量子计算的关键.尽管量子态的隐形传输以及量子比特的存储已经在原则上被证明，然而实现内嵌存储的量子比特的隐形传态在实验上仍旧很困难.

首次通过将光量子比特的态隐形传输至原子的比特上，从实验上实现了内嵌存储的量子比特隐形传输，在实验中，一个未知的极化光子态通过7m的距离隐形传输至一个原子比特，并成功地存储了8μs，该原子态可以被转换成光量子态,以用于进一步的量子信息处理.从光子态到原子态的隐形传输并且内嵌了可读存储的实现，使得有效的、可升级的量子网络有望在不久的将来被实现.

6量子信息处理器的研究进展

量子计算的最终实现取决于能否研制成功物理上可扩展的量子信息处理器,用它来有效地存储和处理量子信息.目前的研究水平离此目标还相差甚远,但科学家满怀着坚定信心正在向着这个目标步步逼进.我们在基于固态物理、量子光学和核磁共振量子计算物理实现的基础研究方面取得一系列理论和实验的重要进展.

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6．1在理论上提出一种基于腔QED的新型量子信息处理器方案［19］

通过对腔的泄漏光子进行单光子探测，来实现不同腔中原子之间的纠缠，该方案具有制备效率高、抗噪能力强、易于寻址等优点.《Phys.Rev.Lett.》的审稿人赞道：“在寻求随心所欲的产生量子态的方案中，这可能是一篇里程碑的文章”.另外，利用高Q腔单个原子与腔外部单个原子的相互作用，设计了一种可行性很强的基于光子的量子计算方案，它以原子作为中介来实现光子与光子之间的受控相位门操作，该方案按目前的技术水平和抗噪能力是可以实现的，学术界对此予以很高评价.

6．2提出固态容错量子计算新方案［20］

固态量子计算被国际学术界认为是最有希望研究成功的途径之一，固态中量子比特之间的固有耦合是其易于扩展集成的优势根源，但在量子计算过程中往往要求断开量子比特间的这种固有耦合，这是固态量子计算遇到的新难题.我们提出“无相互作用子空间（IFS）”的新概念，利用编码方法可以实现逻辑比特之间的消耦合，同时证实，在实际固态模型中实施逻辑比特的任意操作和受控操作是可行的.进一步，将学术界业已认可的无消相干子空间（DFS）与IFS相结合，提出固态容错量子计算新方案，并在实际的固态模型中证明了其可行性.这开辟了固态量子计算的新研究方向.

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6．3实验上实现量子受控非门的隐形传送［21］

基于量子光学系统的量子计算物理实现是另一种有希望途径，其优点是量子相干性好.但这类方案的不足之处是物理可扩展性差.分布量子计算方案是克服这个缺点的有效方法，即以只含少数量子比特的系统作为节点，采用纠缠通道将这些节点连成量子网络，便可实现量子计算.该方案的可行性取决于在相距甚远的节点之间能否实现两比特的量子受控门操作这一关键问题.特别是，在光子与节点量子比特之间非强耦合的条件下能否实现确定性的受控非门操作更是至关重要的问题.我们运用纠缠光子对在实验上将某个节点的两比特受控门操作经由纠缠量子通道隐形传送到远处的另一个节点上，实现了两个节点之间的确定性受控门操作，这个操作的平均保真度达到0.84.《Phys.Rev.Lett.》的审稿人认为“这是向分布量子计算的实现迈出的重要一步”.

6．4实验上实现独立光子间的量子逻辑门［22］

光子之间的相互作用非常微弱，在实验上要实现两个独立光子之间的受控非门操作是相当困难的.利用五光子纠缠技术，首次实现了非破坏性可升级的独立光子之间的量子逻辑门，这是线性光学量子计算研究中最基本和重要的一步.作为这种量子逻辑门的一个重要应用例子，还进一步在实验上用它来实现完全的量子隐形传态.

6．5混合态量子几何相的实验研究［23］

几何相是量子理论的重要概念，但什么是量子混态的几何相却尚未搞清楚.我们利用核磁共振（NMR）实验技术完成具备不同噪声的量子混态的制备，观测到了任意量子态的几何相.该工作受到国际学术界的高度关注.

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6．6利用光子比特实现Shor量子分解算法［24］

我们在国际上首次用光子比特设计了一套线性光学网络，实验演示了15=3×5这个质数因子分解，并且确认了量子计算中多体纯纠缠的存在，验证了量子加速的根源问题.该工作获得了国际学术界的关注和认可.麻省理工学院教授SethLloyd评价该实验是“迈向光学量子计算的必要一步”.美国物理学会以“量子计算的重大突破”为题新闻稿，称赞“这一富有创造性的工作将有助于进一步应用于物理化学建模和超快搜索”.英国科技新闻杂志《NewScientist》以《量子计算威胁我们的机密数据》为题对实验做了长篇报道，称“出现能运行Shor算法的量子计算机具有极为深远的意义：这意味着未来量子计算机能够轻松地破解我们银行帐号，商业和电子商务数据使用的密码.”此外，美国的《ScienceNews》、德国的《InnovationsReport》等其他多家科学期刊和网站也纷纷报道了该工作.

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6．7首次证明“量子开关”可被局域识别，为量子信息处理提供了一个实用方法［25］

此前，物理学家们证明了量子门操作可以被准确地识别，但该方法需要量子纠缠作为基本资源，而量子纠缠在现阶段实验中获取、保存与传输都有很大难度，因此实验实现的难度巨大.

我们利用幺正变换的基本性质，证明了量子门的识别过程中可以不需要耗费纠缠资源，仅使用局部操作和传统手段就可以完成识别功能，这一成果为量子信息处理过程的量子门操作识别和量子通信信通的识别提供的一个很好的工具.审稿人评价“对我们理解量子操作具有重要贡献”.

7量子信息应用研究的进展

7．1利用纠缠光子对在实验上检验了Kochen-Specker理论［26］

在量子物理学中，隐变量理论一直在挑战着量子力学的完备性.Bell不等式在实验上的违背证实了这种隐变量是不存在的，量子力学是完备的.但这个结论仅适合于类空事件的场合.Kochen-Specker理论更深刻揭示出与环境无关的隐变量（NCHV）与量子力学的不相容性，但以往只有两个对NCHV进行统计性检验的实验.我们完成了一个“全有或全无”类型的对NCHV的非统计性的实验检验，实验结果有力地说明了量子力学的正确性.

7．2首次利用核磁共振实现了量子博弈实验［27］

实验上验证了在量子博弈中，如果两个参与人都选择了量子策略，他们将获得双赢的结果，而在经典博弈中，任何一个理性的参与人都不可能获胜.这个有趣的研究成果，在国际学术媒体中引起广泛的兴趣，美国和英国物理学会发表了许多报道和评价.

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7．3实验上实现高精度量子相位测量［28］

应用双模光子数态和自己独创的多光子投影测量方法，实验测得的相位精度超过相应的标准量子极限.该方法最有希望逼近海森伯极限.著名的美国物理学科网站以《测量精度冲破了标准量子极限》为题做了专文报道.

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7．4实验上研制成功“量子机”［29］

这是宏观上展示量子力学反常行为的奇妙机器，其功能可抑制“庄家”的欺骗，在未来的量子信息产业中可能成为一种必备的商用机器.该文章发表后，《Nature》在其“研究亮点”栏目专文中作了报导，美国物理学科网站也以《物理学家建立量子机》为题予以长篇报道.

8结束语

量子信息技术已经成为各国战略竞争的焦点之一，我们有幸在起跑线上加入到这场关系到国家重大利益的竞争之中，就必须义无反顾地担负起这份历史责任，在这个新兴领域中为我国争得重要的一席之地.面对着这个巨大的挑战和难得的机遇，我们将以量子通信网络和量子计算机为研究目标，艰苦奋斗，永不放弃.雄关漫道真如铁，无限风光在险峰！

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参考文献

［1］ShorPW.Proceedingsofthe35thIEEESymposiumonFoundationsofComputerScience.1994,20

［2］DuanLM，GuoGC.Phys.RevLett.,1997,79:1953;Phys.Rev.,1998,57:737;1998,57:2399

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［4］DuanLM,GuoGC.Phys.RevLett.,1998,80:4999

［5］HuangYF,LiWL,LiCFetal.Phys.Rev.A,2001,64:032305

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［7］ZhengSB,GuoGC.Phys.RevLett.,2003,85:2392

［8］OsnaghiSetal.Phys.Rev.Lett.,2001,87:037902

［9］HanZF,MoXF,GuiYZetal.Appl.Rev.A,2005,86:221103;MoXF,ZhuB,HanZFetal.Opt.Lett.,2005,30:2632

［10］ChenTY,ZhangJ,BoileauJCetal.Phys.RevLett.,2006,96:150504

［11］XiangGY,LiJ,YuBetal.Phys.Rev.A,2005,72:012315

［12］XiangGY,LiJN,GuoGC.Phys.Rev.A,2005,71:044304

［13］WangZW,ZhouXF,HuangYFetal.Phys.RevLett.,2006,96:220505

［14］XiangGY,HuangYF,SunFWetal.Phys.RevLett.,2006,97:023604

［15］ZhaoZ,ChenYA,ZhangANetal.Nature,2004,430(54—58):02643;ZhaoZ,YangT,ChenYAetal.Phys.RevLett.,2003,90:207901

［16］LuCY,ZhouXQ,GühneOetal.NaturePhysics,2007,3:91

［17］ZhangQ,GoebelA,WagenknechtCetal.NaturePhysics,2006,2:678

［18］ChenYA,ChenS,YuanZSetal.NaturePhysics,2008,4:103

［19］DuanLM,KimbleHJ.Phys.RevLett.,2003,90:253601

［20］ZhouXX,ZhouZW,GuoGCetal.Phys.RevLett.,2002,89:197903;ZhouZW,YuB,ZhouXXetal.Phys.RevLett.,2004,93:010501

［21］HuangYF,RenXF,ZhangYSetal.Phys.RevLett.,2004,93:240502

［22］BaoXH,ChenTY,ZhangQetal.Phys.RevLett.,2007,98:170502

［23］DuJ,ZouP,ShiMetal.Phys.RevLett.,2003,91:100403

［24］LuCY,BrowneDE,YangTetal.Phys.RevLett.,2007,99:250504

［25］ZhouXF,ZhangYS,GuoGC.Phys.RevLett.,2007,99:170401

［26］HuangYF,LiCF,ZhangYSetal.Phys.RevLett.,2003,90:250401

［27］DuJ,LiH,XuXetal.Phys.RevLett.,2002,88:137902

量子通信论文范文篇2

论文摘要：纳米光电子技术是一门新兴的技术，近年来越来越受到世界各国的重视，而随着该技术产生的纳米光电子器件更是成为了人们关注的焦点。主要介绍了纳米光电子器件的发展现状。

1纳米导线激光器

2001年，美国加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员在只及人的头发丝千分之一的纳米光导线上制造出世界最小的激光器-纳米激光器。这种激光器不仅能发射紫外激光，经过调整后还能发射从蓝色到深紫外的激光。研究人员使用一种称为取向附生的标准技术，用纯氧化锌晶体制造了这种激光器。他们先是"培养"纳米导线，即在金层上形成直径为20nm～150nm，长度为10000nm的纯氧化锌导线。然后，当研究人员在温室下用另一种激光将纳米导线中的纯氧化锌晶体激活时，纯氧化锌晶体会发射波长只有17nm的激光。这种纳米激光器最终有可能被用于鉴别化学物质，提高计算机磁盘和光子计算机的信息存储量。

2紫外纳米激光器

继微型激光器、微碟激光器、微环激光器、量子雪崩激光器问世后，美国加利福尼亚伯克利大学的化学家杨佩东及其同事制成了室温纳米激光器。这种氧化锌纳米激光器在光激励下能发射线宽小于0.3nm、波长为385nm的激光，被认为是世界上最小的激光器，也是采用纳米技术制造的首批实际器件之一。在开发的初始阶段，研究人员就预言这种ZnO纳米激光器容易制作、亮度高、体积小，性能等同甚至优于GaN蓝光激光器。由于能制作高密度纳米线阵列，所以，ZnO纳米激光器可以进入许多今天的GaAs器件不可能涉及的应用领域。为了生长这种激光器，ZnO纳米线要用催化外延晶体生长的气相输运法合成。首先，在蓝宝石衬底上涂敷一层1nm~3.5nm厚的金膜，然后把它放到一个氧化铝舟上，将材料和衬底在氨气流中加热到880℃~905℃，产生Zn蒸汽，再将Zn蒸汽输运到衬底上，在2min~10min的生长过程内生成截面积为六边形的2μm~10μm的纳米线。研究人员发现，ZnO纳米线形成天然的激光腔，其直径为20nm~150nm，其大部分（95％）直径在70nm~100nm。为了研究纳米线的受激发射，研究人员用Nd:YAG激光器（266nm波长，3ns脉宽）的四次谐波输出在温室下对样品进行光泵浦。在发射光谱演变期间，光随泵浦功率的增大而激射，当激射超过ZnO纳米线的阈值（约为40kW／cm）时，发射光谱中会出现最高点，这些最高点的线宽小于0.3nm，比阈值以下自发射顶点的线宽小1/50以上。这些窄的线宽及发射强度的迅速提高使研究人员得出结论：受激发射的确发生在这些纳米线中。因此，这种纳米线阵列可以作为天然的谐振腔，进而成为理想的微型激光光源。研究人员相信，这种短波长纳米激光器可应用在光计算、信息存储和纳米分析仪等领域中。

3量子阱激光器

2010年前后，蚀刻在半导体片上的线路宽度将达到100nm以下，在电路中移动的将只有少数几个电子，一个电子的增加和减少都会给电路的运行造成很大影响。为了解决这一问题，量子阱激光器就诞生了。在量子力学中，把能够对电子的运动产生约束并使其量子化的势场称之成为量子阱。而利用这种量子约束在半导体激光器的有源层中形成量子能级，使能级之间的电子跃迁支配激光器的受激辐射，这就是量子阱激光器。目前，量子阱激光器有两种类型：量子线激光器和量子点激光器。

3.1量子线激光器

近日，科学家研制出功率比传统激光器大1000倍的量子线激光器，从而向创造速度更快的计算机和通信设备迈进了一大步。这种激光器可以提高音频、视频、因特网及其他采用光纤网络的通信方式的速度，它是由来自耶鲁大学、位于新泽西洲的朗讯科技公司贝尔实验室及德国德累斯顿马克斯·普朗克物理研究所的科学家们共同研制的。这些较高功率的激光器会减少对昂贵的中继器的要求，因为这些中继器在通信线路中每隔80km（50mile）安装一个，再次产生激光脉冲，脉冲在光纤中传播时强度会减弱（中继器）。

3.2量子点激光器

由直径小于20nm的一堆物质构成或者相当于60个硅原子排成一串的长度的量子点，可以控制非常小的电子群的运动而不与量子效应冲突。科学家们希望用量子点代替量子线获得更大的收获，但是，研究人员已制成的量子点激光器却不尽人意。原因是多方面的，包括制造一些大小几乎完全相同的电子群有困难。大多数量子装置要在极低的温度条件下工作，甚至微小的热量也会使电子变得难以控制，并且陷入量子效应的困境。但是，通过改变材料使量子点能够更牢地约束电子，日本电子技术实验室的松本和斯坦福大学的詹姆斯和哈里斯等少数几位工程师最近已制成可在室温下工作的单电子晶体管。但很多问题仍有待解决，开关速度不高，偶然的电能容易使单个电子脱离预定的路线。因此，大多数科学家正在努力研制全新的方法，而不是仿照目前的计算机设计量子装置。

4微腔激光器

微腔激光器是当代半导体研究领域的热点之一，它采用了现代超精细加工技术和超薄材料加工技术，具有高集成度、低噪声的特点，其功耗低的特点尤为显著，100万个激光器同时工作，功耗只有5W。该激光器主要的类型就是微碟激光器，即一种形如碟型的微腔激光器，最早由贝尔实验室开发成功。其内部为采用先进的蚀刻工艺蚀刻出的直径只有几微米、厚度只有100nm的极薄的微型园碟，园碟的周围是空气，下面靠一个微小的底座支撑。由于半导体和空气的折射率相差很大，微碟内产生的光在此结构内发射，直到所产生的光波积累足够多的能量后沿着它的边缘折射，这种激光器的工作效率很高、能量阈值很低，工作时只需大约100μA的电流。

长春光学精密机械学院高功率半导体激光国家重点实验室和中国科学院北京半导体研究所从经典量子电动力学理论出发研究了微碟激光器的工作原理，采用光刻、反应离子刻蚀和选择化学腐蚀等微细加工技术制备出直径为9.5μm、低温光抽运InGaAs／InGaAsP多量子阱碟状微腔激光器。它在光通讯、光互联和光信息处理等方面有着很好的应用前景，可用作信息高速公路中最理想的光源。

微腔光子技术，如微腔探测器、微腔谐振器、微腔光晶体管、微腔放大器及其集成技术研究的突破，可使超大规模集成光子回路成为现实。因此，包括美国在内的一些发达国家都在微腔激光器的研究方面投人大量的人力和物力。长春光机与物理所的科技人员打破常规，用光刻方法实现了碟型微腔激光器件的图形转移，用湿法及干法刻蚀技术制作出碟型微腔结构，在国内首次研制出直径分别为8μm、4.5μm和2μm的光泵浦InGaAs／InGaAsP微碟激光器。其中，2μm直径的微碟激光器在77K温度下的激射阔值功率为5μW，是目前国际上报道中的最好水平。此外，他们还在国内首次研制出激射波长为1.55μm，激射阈值电流为2.3mA，在77K下激射直径为10μm的电泵浦InGaAs／InGaAsP微碟激光器以及国际上首个带有引出电极结构的电泵浦微柱激光器。值得一提的是，这种微碟激光器具有高集成度、低阈值、低功耗、低噪声、极高的响应、可动态模式工作等优点，在光通信、光互连、光信息处理等方面的应用前景广阔，可用于大规模光子器件集成光路，并可与光纤通信网络和大规模、超大规模集成电路匹配，组成光电子信息集成网络，是当代信息高速公路技术中最理想的光源；同时，可以和其他光电子元件实现单元集成，用于逻辑运算、光网络中的光互连等。

量子通信论文范文篇3

2001年，美国加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员在只及人的头发丝千分之一的纳米光导线上制造出世界最小的激光器-纳米激光器。这种激光器不仅能发射紫外激光，经过调整后还能发射从蓝色到深紫外的激光。研究人员使用一种称为取向附生的标准技术，用纯氧化锌晶体制造了这种激光器。他们先是"培养"纳米导线，即在金层上形成直径为20nm～150nm，长度为10000nm的纯氧化锌导线。然后，当研究人员在温室下用另一种激光将纳米导线中的纯氧化锌晶体激活时，纯氧化锌晶体会发射波长只有17nm的激光。这种纳米激光器最终有可能被用于鉴别化学物质，提高计算机磁盘和光子计算机的信息存储量。

2紫外纳米激光器

继微型激光器、微碟激光器、微环激光器、量子雪崩激光器问世后，美国加利福尼亚伯克利大学的化学家杨佩东及其同事制成了室温纳米激光器。这种氧化锌纳米激光器在光激励下能发射线宽小于0.3nm、波长为385nm的激光，被认为是世界上最小的激光器，也是采用纳米技术制造的首批实际器件之一。在开发的初始阶段，研究人员就预言这种ZnO纳米激光器容易制作、亮度高、体积小，性能等同甚至优于GaN蓝光激光器。由于能制作高密度纳米线阵列，所以，ZnO纳米激光器可以进入许多今天的GaAs器件不可能涉及的应用领域。为了生长这种激光器，ZnO纳米线要用催化外延晶体生长的气相输运法合成。首先，在蓝宝石衬底上涂敷一层1nm~3.5nm厚的金膜，然后把它放到一个氧化铝舟上，将材料和衬底在氨气流中加热到880℃~905℃，产生Zn蒸汽，再将Zn蒸汽输运到衬底上，在2min~10min的生长过程内生成截面积为六边形的2μm~10μm的纳米线。研究人员发现，ZnO纳米线形成天然的激光腔，其直径为20nm~150nm，其大部分（95％）直径在70nm~100nm。为了研究纳米线的受激发射，研究人员用Nd:YAG激光器（266nm波长，3ns脉宽）的四次谐波输出在温室下对样品进行光泵浦。在发射光谱演变期间，光随泵浦功率的增大而激射，当激射超过ZnO纳米线的阈值（约为40kW／cm）时，发射光谱中会出现最高点，这些最高点的线宽小于0.3nm，比阈值以下自发射顶点的线宽小1/50以上。这些窄的线宽及发射强度的迅速提高使研究人员得出结论：受激发射的确发生在这些纳米线中。因此，这种纳米线阵列可以作为天然的谐振腔，进而成为理想的微型激光光源。研究人员相信，这种短波长纳米激光器可应用在光计算、信息存储和纳米分析仪等领域中。

3量子阱激光器

2010年前后，蚀刻在半导体片上的线路宽度将达到100nm以下，在电路中移动的将只有少数几个电子，一个电子的增加和减少都会给电路的运行造成很大影响。为了解决这一问题，量子阱激光器就诞生了。在量子力学中，把能够对电子的运动产生约束并使其量子化的势场称之成为量子阱。而利用这种量子约束在半导体激光器的有源层中形成量子能级，使能级之间的电子跃迁支配激光器的受激辐射，这就是量子阱激光器。目前，量子阱激光器有两种类型：量子线激光器和量子点激光器。

3.1量子线激光器

近日，科学家研制出功率比传统激光器大1000倍的量子线激光器，从而向创造速度更快的计算机和通信设备迈进了一大步。这种激光器可以提高音频、视频、因特网及其他采用光纤网络的通信方式的速度，它是由来自耶鲁大学、位于新泽西洲的朗讯科技公司贝尔实验室及德国德累斯顿马克斯·普朗克物理研究所的科学家们共同研制的。这些较高功率的激光器会减少对昂贵的中继器的要求，因为这些中继器在通信线路中每隔80km（50mile）安装一个，再次产生激光脉冲，脉冲在光纤中传播时强度会减弱（中继器）。

3.2量子点激光器

由直径小于20nm的一堆物质构成或者相当于60个硅原子排成一串的长度的量子点，可以控制非常小的电子群的运动而不与量子效应冲突。科学家们希望用量子点代替量子线获得更大的收获，但是，研究人员已制成的量子点激光器却不尽人意。原因是多方面的，包括制造一些大小几乎完全相同的电子群有困难。大多数量子装置要在极低的温度条件下工作，甚至微小的热量也会使电子变得难以控制，并且陷入量子效应的困境。但是，通过改变材料使量子点能够更牢地约束电子，日本电子技术实验室的松本和斯坦福大学的詹姆斯和哈里斯等少数几位工程师最近已制成可在室温下工作的单电子晶体管。但很多问题仍有待解决，开关速度不高，偶然的电能容易使单个电子脱离预定的路线。因此，大多数科学家正在努力研制全新的方法，而不是仿照目前的计算机设计量子装置。

4微腔激光器

微腔激光器是当代半导体研究领域的热点之一，它采用了现代超精细加工技术和超薄材料加工技术，具有高集成度、低噪声的特点，其功耗低的特点尤为显著，100万个激光器同时工作，功耗只有5W。

该激光器主要的类型就是微碟激光器，即一种形如碟型的微腔激光器，最早由贝尔实验室开发成功。其内部为采用先进的蚀刻工艺蚀刻出的直径只有几微米、厚度只有100nm的极薄的微型园碟，园碟的周围是空气，下面靠一个微小的底座支撑。由于半导体和空气的折射率相差很大，微碟内产生的光在此结构内发射，直到所产生的光波积累足够多的能量后沿着它的边缘折射，这种激光器的工作效率很高、能量阈值很低，工作时只需大约100μA的电流。

长春光学精密机械学院高功率半导体激光国家重点实验室和中国科学院北京半导体研究所从经典量子电动力学理论出发研究了微碟激光器的工作原理，采用光刻、反应离子刻蚀和选择化学腐蚀等微细加工技术制备出直径为9.5μm、低温光抽运InGaAs／InGaAsP多量子阱碟状微腔激光器。它在光通讯、光互联和光信息处理等方面有着很好的应用前景，可用作信息高速公路中最理想的光源。

微腔光子技术，如微腔探测器、微腔谐振器、微腔光晶体管、微腔放大器及其集成技术研究的突破，可使超大规模集成光子回路成为现实。因此，包括美国在内的一些发达国家都在微腔激光器的研究方面投人大量的人力和物力。长春光机与物理所的科技人员打破常规，用光刻方法实现了碟型微腔激光器件的图形转移，用湿法及干法刻蚀技术制作出碟型微腔结构，在国内首次研制出直径分别为8μm、4.5μm和2μm的光泵浦InGaAs／InGaAsP微碟激光器。其中，2μm直径的微碟激光器在77K温度下的激射阔值功率为5μW，是目前国际上报道中的最好水平。此外，他们还在国内首次研制出激射波长为1.55μm，激射阈值电流为2.3mA，在77K下激射直径为10μm的电泵浦InGaAs／InGaAsP微碟激光器以及国际上首个带有引出电极结构的电泵浦微柱激光器。值得一提的是，这种微碟激光器具有高集成度、低阈值、低功耗、低噪声、极高的响应、可动态模式工作等优点，在光通信、光互连、光信息处理等方面的应用前景广阔，可用于大规模光子器件集成光路，并可与光纤通信网络和大规模、超大规模集成电路匹配，组成光电子信息集成网络，是当代信息高速公路技术中最理想的光源；同时，可以和其他光电子元件实现单元集成，用于逻辑运算、光网络中的光互连等。

5新型纳米激光器

据报道，世界上最早的纳米激光器是由美国加州大学伯克利分校的科学家于2001年制造的，当时使用的是氧化锌纳米线，可发射紫外光，经过调整后还能发射从蓝色到深紫外的激光。但是，美中不足的是只有用另一束激光将纳米线中的氧化锌晶体激活，其才会发射出激光。而新型纳米激光器具备了电子自动开关的性能，无需借助外力激活，这无疑会使其实用性大为增强。

量子通信论文范文篇4

1995年5月22一26日,在美国马里兰州巴尔的摩召开的第15届“激光与光电子学(CLEO)”和第5届“量子电子学与激光科学(QELS)”会议,是世界规模最大的激光一光电子一量子电子学领域的重要的国际会议。本会议一个特别新的内容是激光在生物学与医学上的应用。同时,还举办了一个庞大的技术展览会,展览了许多与生物医学有关的新产品。会上千余篇,内容主要侧重固态与半导体激光器、非线性光学、超短脉冲激光光源、激光在医学生物学中的应用等。这些论文反映了近年来激光科学技术的进展,现分述如下。

1半导体激光

十分引人注目的是半导体激光器件研究方面的成果。其中有关新材料及其处理过程,器件工作物理机制,器件的设计思想,器件工作向短波段的延拓等,都有很大的发展。光子带隙、半导体量子电子学的理论和实验研究逐步使量子阱异质结激光器迈向实用阶段,并导致光学和光电子学用的量子阱器件以及超短脉冲半导体激光器和高速光探测器件的迅速发展。这对推动高速通讯的发展是十分重要的。垂直腔面发射激光器(VCSEL)的功率转换效率已经高于50%,阑值电流200拼A,工作体积7只7(拜m)2;半导体纳米结构材料已经可以制作出微腔激光器。一个10nm的腔体可产生1000nm波长的窄频带辐射。可见区,特别是蓝绿波段半导体激光器研制令人鼓舞,一旦进入实用阶段,势必剧烈改变小功率可见区激光器销售市场的状况,并将大大扩展激光在科技和生活领域的使用范围。长波可见段630nm,650nm和670nm的红色激光二极管(LD)制作成本较前两年已大大下降。目前可以预感到:在激光显示、激光准直、激光印刷、激光医学生物学应用等方面,半导体红光激光二极管将会迅速占领氦氖激光器的原有市场,取而代之。与此有关的蓝色发光二极管(LED)已开始以远较红、黄、绿色发光二极管高昂的价格投放市场(随着技术改进,将很快降低成本),形成了大型彩色显示屏幕蓬勃发展态势。在半导体激光领域,近年备受关注且影响着该领域进一步发展的课题是半导体纳米结构和微腔以及在这类器件中的相干现象的研究。

2固体激光

迅速发展的另一领域是固体激光器。近两年,明显看到:纤维激光和波导固体激光,可调谐固态激光,特别是用半导体激光二极管阵列泵浦的“全固态化”固体激光器的实用化,将可以达到许多目的:相对廉价、稳定性好、寿命长、波长可调谐范围宽、脉冲宽度窄,还可以具有优良的空间分布光束质量等。因此,具有广泛的应用价值。它已开始取代优质、高功率的气体激光器,用于微束打印和数据存储。尤其值得一提的是:“全固态化”的钦宝石激光器,在连续操作时.波长可调谐范围甚宽(从600~1100nm),功率很易达到瓦级水平。在锁模脉冲运转时,可以产生自锁模,脉宽达数十飞钞,平均功率已达瓦级。如此一来,再配合非线性频率变换办法,可以把激光波段扩展到很大的范围。再加这类激光器的装里有牢靠、调节简便的优点,可以做成车载、机载系统。显然,在不远的将来,有可能由它淘汰染料激光。

3非线性光学

非线性光学领域的论文最为吸引人的是一些新的无机或有机光学材料的诞生和应用。目前从紫外到中红外的实用的光学参童振荡器已商品化。此外,与高速信息公路有关的孤子激光产生和传翰问题,其成果已陆续投人实际使用。

4超短超快激光

会议中研讨的一个特殊领域是超短脉冲激光的产生与测量及其在电子学、医学、成象和超快过程控制方面的应用。钦宝石的锁模飞秒激光装置以及光纤激光器的锁模是与当前研究超短光脉冲发生技术的热点。其中有关的机理与技术已趋成熟,将会很快开辟通信、化学、生物学的应用。

5激光生物医学应用

这次会议的一个新颖论题是:激光在生物医学领域的应用。看来,由于激光技术装置的稳定、成熟、易于操作、价格下降以及其特有的难予取代的优点,将很快渗入生物学研究。以及极其审慎的临床医学应用领域。其中成效特别显著的一个方面是激光诱发荧光技术应用于细胞动力学的数字显微成象和生物学过程监测。高速时间分辨荧光光谱技术已开始成功地用于临床医学诊治。

量子通信论文范文篇5

关键词：移动通信；生产生活；大数据；云计算；人工智能

通信技术一直伴随人类社会的进步而不断发展，从我国古代的烽火、飞鸽传书、信猴到通信塔、交通指挥手语和航海旗语等都体现了人们生产生活离不开通信。在短短的30年里，随着信息技术的不断发展，移动通信技术也得到蓬勃发展，从早期的1G发展现在大家所使用的4G，而且5G也将很快得到实际应用。随着移动通信技术不断升级发展过程中，给人们生产生活带来了极大的便利，尤其是近几年移动通信速度倍增所带来的智能终端产业的发展，给人们在视觉感受上和交流便利上带来了前所未有的体验，再比如物联网技术可以实现物与物之间的连接等。可见通信网络技术的发展给生活带来便利的同时，也促进了生产技术水平提升。本文通过总结移动通信技术从1G发展到4G的发展历程，和即将使用的5G技术特点后，重点分析了移动通信技术给我们生产生活带来的影响，以及在发展过程中相关技术的影响。通过本论文相关资料的查找学习，也使本人对移动通信技术有了一定的深入了解，为后面进入大学学习做好基础准备。

1移动通信技术发展历程

1G技术是发展于上世纪80年代，采用的通信技术是模拟通信，而且也仅支持语音通话业务，这其中典型的有美国高级移动电话系统AdvancedMobilePhoneSystem(AMPS)和欧洲的北欧移动电话NMT，以及日本电信电话株式会社NTT等。由于模拟通信安全性能差，且传输方式只能以半双工方式进行，所谓半双工是指同一时刻只能一方发送信号到另外一方，这与后面发展的全双工完全没法相比，全双工是双方可以同时发送信号到对方，所以1G技术很快就被2G技术所取代。正是由于模拟移动通信技术的局限，很快2G技术就得到了发展，典型的有欧洲的GSM，现在我们生活周围仍然也有使用，这种先进的数字移动通信技术采用了分块子系统的管理方式实现了系统数字化传输。在此基础之上又发展了我们所熟知的GPRS技术，有的资料将其化为2.5G技术，这主要是考虑到比GSM技术更先进，给移动网络带来了高速、高带宽的多媒体数据传输。但2G使用过程中，人们发现其传输速度上还难以达到人们的期望，这时候顺应技术的发展，产生了3G技术，相比2G技术，3G技术主要体现在大幅提升了语音和数据的传输速度，有了3G技术的发展，让人们体验到了视频电话、电视电话、电子商务等全新的体念，这期间也促进了智能终端技术的发展，尤其是以智能手机为代表的产业得到了快速发展。当然这里面也有很多标准，其中TD-SCDMA是我国自行制定的3G标准，在国内外得到了大量采纳。前几年4G概念也逐步被提出到应用，我国在4G移动通信是走在前列的，其主要是实现了宽带接入和分布网络，主要包括宽带无线接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络，可以实现任何地方用宽带接入互联网，如我们现在应用最多的就是Wi-Fi接入，移动智能终端技术与业务得到了快速发展，智能手机、平板电脑、移动POS机等各式各样的智能终端的出现和使用，进一步体现了移动通信技术带来日新月异的变化。

2移动通信技术对生产生活的影响

随着移动通信技术的发展与应用，提升数据传输速率的同时，其传输的安全性和可靠性也得到了大幅提升，因此其应用的领域和类型也越来越多，本文在此主探讨移动通信技术对生产生活方面带来的影响与作用。在生产制造领域，移动通信技术逐步得到了广泛应用。如在一些无法可靠布线的环境下通过移动通信技术实现生产信息的采集、生产过程数据的监控等。近些年也发展了工业无线通信技术，其本质就是采用移动式的通信来满足实际工业应用要求。如有的企业将移动通信技术应用于安全生产管理的实时交互上，更为广泛的是很多企业都在移动通信基础之上开拓了电视电话会议和移动式会场的设置上。通过查找资料发现，现在移动通信技术几乎渗透国民生产的各个领域，给生产制造带来一场革命性的变化，不仅简化了原有系统复杂度，降低现场工作人员劳动强度，更为生产效率、节能环保等带来极大的技术支持。尤其是近几年提出的互联网+和云计算等技术的实施，更是离不开移动通信技术的支持，互联网+与云计算的融合几乎成为当前移动通信技术进一步发展的动力源泉。还有在工业领域提出的全新工业4.0概念，如图1所示。其主要思想是将传统的工业生产理念转变为融合信息通信技术的现代化理念，让信息技术推动生产技术的革命性变化，这说明移动通信技术将会起到举足轻重的作用。图1工业4.0布局示意图在生活服务领域，人们的体会应该更为深刻，当前大家使用的智能手机带来的视频电话、微信支付、支付宝业务、滴滴打车、共享单车，以及停车计费系统（如图2所示）等给生活带来了极大的便利，还有最近马云在杭州开的首家无人超市业务均用到了通信技术。可见，移动通信技术的发展已经渗透的生活的各个领域，出去吃饭、购物、消费、就医、入学等直接全部手机支付，给百姓生活带来巨大变化，人们的观念也随着移动通信技术的使用逐步有了新的认识，如家庭式的微信群、班级群、校友群、购物群等让分散各地的人们找到了共同的群落。图2停车计费系统示意图虽然随着移动通信技术的发展给生产生活带来了技术推进与进步，但是任何事务的发展都有两面性，移动通信技术也一样，其给生产生活带来便利的同时也有很多负面影响，如无人超市的发展将会让很多人失业、工厂使用移动通信等先进的网络技术实现工厂生产的高度自动化将会导致工人的下岗，不仅如此，如此大的数据业务在移动网络传输，其生产安全和个人隐私问题也让人们担忧，一旦数据被恶意侵害者利用，后果不堪设想。所以从本人浅薄的观点看来，移动通信技术的发展不能忽视数据传输的安全性问题，唯有移动数据安全性得到保证才能进一步促进移动通信技术的健康发展。

3未来移动通信技术的发展设想

从前面的分析可以看出，移动通信技术将会实现数据传输的高速化、宽带化、泛在化发展，实现以用户为中心的移动通信系统。其中移动通信与云计算、大数据、人工智能的融合将是一个很有朝气的发展趋势，这里移动通信是信息传输的渠道、大数据是载体、云计算和人工智能是数据处理方法，通过这几项技术的充分发展，相互渗透，将会为生产生活带来新的发展。相信再过几年随着5G技术、量子通信技术的发展与应用，人们的通信技术和体验也将会完全不同，可以说，在某种程度上移动通信技术的发展是其他技术发展的基础，移动通信技术在促进其他技术发展的同时也一同促进自身技术的不断发展与升级，所以短短几年我们不仅从1G发展到了今天大面积使用的4G,而且5G和量子通信也离我们不远了。

4结论

量子通信论文范文篇6

征文范围

(1)现代通信技术，包括量子通信、太赫兹通信、移动通信、卫星通信、光通信、空间通信、水下通信、抗干扰通信等。(2)通信网络技术，包括软件定义网络、认知网络、下一代互联网、移动互联网、物联网、移动自组织网、空间信息网络、军事通信网络等。(3)网络安全技术、包括信息加密、安全协议、安全认证、检测预警、可信网络、网络攻击与防范、云计算与大数据安全、数据隐私与保护等。

征稿要求

(1)技术新颖，内容翔实，文字精炼。(2)引用的数据要有充分依据。正确使用标点符号、名词、术语。量符号和量单位请按照法定的量和单位的名称、符号和书写规则书写。(3)文章需附题目的英文翻译和工作单位的英文名称，4~5个中、英文关键词，200字左右中、英文摘要。(4)请给出所有作者的作者简介。简介内容如下：姓名、出生年、性别、学位、职称及现在主要从事的研究方向。(5)杂志是黑白印刷，不能区分颜色，请勿用彩色图，灰度请按25%、50%、75%等比例增减；图稿绘制请用“Word图片工具”；图中中文用宋体六号，除中文外的字符全部用TimesNewRoman体，字号为六号。(6)参考文献择主要的列出（除综述性文章外最多不超过6条），按照出现的次序列在文末，并在文中对应位置以右上角方括弧中的数字表示。中文参考文献采用中英文格式。由于杂志要自引，请在文献中添加1条通信技术的文献。(7)来稿自投送之日起两个月内请不要另投其他刊物。稿件经审阅通过后，请按照修改意见修改论文。但请放心，编者将充分尊重作者的原意和风格。未被录用的稿件恕不退还，作者请自留底稿。(8)来稿请注明作者的真实姓名、工作单位、通信地址、电话以及作者的个人简介。(9)如有国家基金，请给出基金名称和基金编号，基金名称采用中英文格式，并将基金批准函复印件（部级的）寄到我部。(10)稿件一经录用，即寄赠当期刊物。

量子通信论文范文篇7

为了适应网络发展和传输流量提高的需求，传输系统供应商都在技术开发上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纤上进行了55x20Gbit/s传输的研究，实现了1.1Tbit/s的传输。NEC公司进行了132x20Gbit/s、120km传输的研究，实现了2.64Thit/s的传输。NTT公司实现了3Thit/s的传输。目前，以日本为代表的发达国家，在光纤传输方面实现了10.96Thit/s(274xGbit/s)的实验系统，对超长距离的传输已达到4000km无电中继的技术水平。在光网络方面，光网技术合作计划(ONTC)、多波长光网络(MONET)、泛欧光子传送重叠网(PHOTON)、泛欧光网络(OPEN)、光通信网管理(MOON)、光城域通信网(MTON)、波长捷变光传送和接入网(WOTAN)等一系列研究项目的相继启动、实施与完成，为下一代宽带信息网络，尤其为承载未来IP业务的下一代光通信网络奠定了良好的基础。

(一)复用技术

光传输系统中，要提高光纤带宽的利用率，必须依靠多信道系统。常用的复用方式有：时分复用(TDM)、波分复用(WDM)、频分复用(FDM)、空分复用(SDM)和码分复用(CDM)。目前的光通信领域中，WDM技术比较成熟，它能几十倍上百倍地提高传输容量。

(二)宽带放大器技术

掺饵光纤放大器(EDFA)是WDM技术实用化的关键，它具有对偏振不敏感、无串扰、噪声接近量子噪声极限等优点。但是普通的EDFA放大带宽较窄，约有35nm(1530～1565nm)，这就限制了能容纳的波长信道数。进一步提高传输容量、增大光放大器带宽的方法有：(1)掺饵氟化物光纤放大器(EDFFA)，它可实现75nm的放大带宽；(2)碲化物光纤放大器，它可实现76nm的放大带宽；(3)控制掺饵光纤放大器与普通的EDFA组合起来，可放大带宽约80nm；(4)拉曼光纤放大器(RFA)，它可在任何波长处提供增益，将拉曼放大器与EDFA结合起来，可放大带宽大于100nm。

(三)色散补偿技术

对高速信道来说，在1550nm波段约18ps(mmokm)的色散将导致脉冲展宽而引起误码，限制高速信号长距离传输。对采用常规光纤的10Gbit/s系统来说，色散限制仅仅为50km。因此，长距离传输中必须采用色散补偿技术。

(四)孤子WDM传输技术

超大容量传输系统中，色散是限制传输距离和容量的一个主要因素。在高速光纤通信系统中，使用孤子传输技术的好处是可以利用光纤本身的非线性来平衡光纤的色散，因而可以显著增加无中继传输距离。孤子还有抗干扰能力强、能抑制极化模色散等优点。色散管理和孤子技术的结合，凸出了以往孤子只在长距离传输上具有的优势，继而向高速、宽带、长距离方向发展。

(五)光纤接入技术

随着通信业务量的增加，业务种类更加丰富。人们不仅需要语音业务，而且高速数据、高保真音乐、互动视频等多媒体业务也已得到用户青睐。这些业务不仅要有宽带的主干传输网络，用户接人部分更是关键。传统的接入方式已经满足不了需求，只有带宽能力强的光纤接人才能将瓶颈打开，核心网和城域网的容量潜力才能真正发挥出来。光纤接入中极有优势的PON技术早就出现了，它可与多种技术相结合，例如ATM、SDH、以太网等，分别产生APON、GPON和EPON。由于ATM技术受到IP技术的挑战等问题，APON发展基本上停滞不前，甚至走下坡路。但有报道指出由于ATM交换在美国广泛应用，APON将用于实现FITH方案。GPON对电路交换性的业务支持最有优势，又可充分利用现有的SDH，但是技术比较复杂，成本偏高。EPON继承了以太网的优势，成本相对较低，但对TDM类业务的支持难度相对较大。所谓EPON就是把全部数据装在以太网帧内传送的网络技术。现今95％的局域网都使用以太网，所以选择以太网技术应用于对IP数据最佳的接入网是很合乎逻辑的，并且原有的以太网只限于局域网，而且MAC技术是点对点的连接，在和光传输技术相结合后的EPON不再只限于局域网，还可扩展到城域网，甚至广域网，EPON众多的MAC技术是点对多点的连接。另外光纤到户也采用EPON技术。

二、光纤通信技术的发展趋势

对光纤通信而言，超高速度、超大容量、超长距离一直都是人们追求的目标，光纤到户和全光网络也是人们追求的梦想。

(一)光纤到户

现在移动通信发展速度惊人，因其带宽有限，终端体积不可能太大，显示屏幕受限等因素，人们依然追求陸能相对占优的固定终端，希望实现光纤到户。光纤到户的魅力在于它有极大的带宽，它是解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象的最佳方案。随着技术的更新换代，光纤到户的成本大大降低，不久可降到与DSL和HFC网相当，这使FITH的实用化成为可能。据报道，1997年日本NTT公司就开始发展FTTH，2000年后由于成本降低而使用户数量大增。美国在2002年前后的12个月中，FTTH的安装数量增加了200％以上。在我国，光纤到户也是势在必行，光纤到户的实验网已在武汉、成都等市开展，预计2012年前后，我国从沿海到内地将兴起光纤到户建设高潮。可以说光纤到户是光纤通信的一个亮点，伴随着相应技术的成熟与实用化，成本降低到能承受的水平时，FTTH的大趋势是不可阻挡的。

(二)全光网络

传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍用电器件，限制了目前通信网干线总容量的提高，因此真正的全光网络成为非常重要的课题。全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性、可扩展性，并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度、较低的误码率，网络结构简单，组网非常灵活，可以随时增加新节点而不必安装信号的交换和处理设备。当然全光网络的发展并不可能独立于众多通信技术，它必须要与因特网、ATM网、移动通信网等相融合。目前全光网络的发展仍处于初期阶段，但已显示出良好的发展前景。从发展趋势上看，形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电光瓶颈已成未来光通信发展的必然趋势，更是未来信息网络的核心，也是通信技术发展的最高级别，更是理想级别。

三、结语

量子通信论文范文篇8

关键词：应用技术型人才；转型发展；大学物理课程；教学改革

国家经济发展方式的转变、产业结构的转型升级需要大量高素质、多样化的应用型人才，向应用技术型高校转型是新建地方本科院校走向内涵式发展的必然选择和重大机遇。在向应用技术型大学转型的背景下，各新建地方本科院校突出了“应用型”办学定位[1]。然而，目前多数新建地方本科院校仍然沿用传统的大学物理教学模式，侧重理论知识的教学，对不同专业未加以区分，在教材选用、教学内容、授课方式和考核评价等方面仍采用同一标准。不同专业有不同的特点和人才培养目标，对大学物理课的教学的需求也不尽相同，缺乏专业针对性的大学物理教学模式显然已不适合新形势下应用型人才综合素质培养的要求。因此，如何将大学物理与各理工科专业有机结合，进行具有专业针对性的大学物理课程教学模式改革的探索与实践具有重要的意义。

1．目前大学物理课程设置中存在的问题

1.1大学物理课程与理工科各专业其它课程结合度差

目前，多数新建地方本科院校各理工科专业使用统一的大学物理教材,与各个具体的专业结合不够紧密,专业针对性差。虽然大学物理是理工科各专业的公共基础课，但各专业有各自的专业特色和要求，因此对大学物理课的要求也不尽相同[2]。大学物理课程缺乏专业针对性容易使学生产生物理无用论的错觉，认为学习物理对专业知识、课程的学习没有帮助，学习积极性不高，学习效果差。

1.2教学内容陈旧，较少体现现代性和专业针对性

当今社会科技发展日新月异，物理新知识、新技术不断涌现，为其它学科的进步奠定了重要的理论和物质基础，推动了诸如信息科学、材料科学、生命科学以及农业科学等学科的进步。然而目前多数新建地方本科院校使用的物理教材，教学内容陈旧，侧重于经典物理学中的力学、热学、振动和波动光学以及电磁学基本知识和理论的教学，较少涉及高新技术、科技在现实社会中的应用，同时缺乏专业针对性，对与信息科学、材料科学以及生物科学等学科关系紧密的激光信息技术、量子通信技术、同步辐射核磁共振波谱技术、新型显微技术、混沌理论和耗散结构等鲜有介绍。

1.3课程体系结构设置不合理

向应用技术型大学转型的大形势下大学物理地位被削弱，大学物理教学面临着学时少而教学内容多的突出的矛盾。目前，大多数新建地方本科院校各理工科专业主要是通过删减教学内容来克服学时少的矛盾，侧重于经典物理知识的教学而对于近现代物理技术及其应用仅作简单介绍或干脆完全删除，在课程体系设置方面则主要还是采用单一的必修课。物理新知识、新技术的发展带动了其他学科的发展，因此，有必要对物理学新进展、新技术及其在各专业中的应用加以介绍。显然，单一的课程结构已不能适应物理学知识的深度与广度上不断发展的趋势,不能满足各理工科专业对物理新知识的需求。

2.改革的具体措施

2.1优化教学内容、加强专业关联性

物理学包括经典物理学，近代物理学与当代物理学三个部分。经典物理学主要涉及力学、热学、光学和电磁学等内容，这部分内容的教学对理工科专业学生的科学素养、数理思维以及分析解决实际问题能力的培养具有重要意义。在向应用技术型技术大学转型发展的背景下虽然大学物理的地位被弱化、教学课时被缩减，但笔者认为大学物理中经典物理知识的完整性不应被削弱和破坏，但要结合各专业特点进行优化整合[3]。在学时有限的前提下，那些与专业课程联系不是特别紧密的内容只需围绕物理学基本知识、概念、定律和思想方法进行定性介绍，只要能够使学生建立清晰的物理图像即可，避免繁杂的数学论证和理论推导；而那些对专业课程具有较大影响的内容则要进行重点教学。比如，对于通信工程和电子信息工程类专业的学生，电磁学部分要进行重点教学。对于这些专业的学生而言，《电磁场理论》是一门非常重要的专业课。电磁场和电磁波作为信息的重要载体，在通信领域应用非常广泛，在雷达、遥感、导航等技术领域也有广泛的应用。因此，通信工程和电子信息工程类的学生必须熟练掌握电磁场与电磁波的基本性质、传播规律和传输、辐射、散射的基本理论。作为《电磁波理论》的先导课程，大学物理课程教学时应该突出电磁学部分的教学，重点介绍电磁感应现象和变化的电磁场等内容，使学生对感应定律、自感和互感、电磁振荡、电磁波和电磁波谱的基本理论和规律有充分的认识，为《电磁波理论》的学习奠定良好的基础。对于土木工程类专业大学物理在教学内容上应该侧重于力学部分；而对于石油化工等专业则需要侧重于流体力学和热力学基础定律等知识。近现代物理学与当代物理学前沿知识的教学可以开阔学生的视野，有利于学生创新意识和创新思维的培养。在有限的课时内，需结合理工科各专业的特点从众多物理学新知识和新技术中选择与专业紧密相关的内容进行重点教学。比如对于材料类专业，应选择与材料检测、分析息息相关的电子扫描显微镜、X射线衍射仪、激光超声检测等先进检测技术的原理和方法进行重点教学；对于通信类专业，应选择激光信息技术、量子通信技术、量子计算机和光复用与光放大等技术进行重点介绍。

2.2完善课程结构,将必修、选修和网络课程有机结合

各专业的特点和人才培养目标不同，对大学物理课的教学需求不尽相同。因此，需要对大学物理课程体系进行调整，改变单一化的课程模式，丰富大学物理课程体系[4]。根据大学物理教学内容与各专业的紧密程度，可以分成必修、选修和自主学习三个模块。必修模块主要包括经典物理理论基础知识和核心内容，其中重点在于与各专业联系紧密的物理知识，是学生必须掌握的部分，学生通过该模块的学习可以形成基本的科学素养、数理思维以及分析解决实际问题能力；选修模块则侧重于物理知识的延展与应用，主要包括与各专业联系最紧密的物理学前沿知识、技术及其在各专业中的应用，本模块可为理工科各专业学生后续的实践、操作课程奠定理论基础，增强学生的实际动手能力；科技发展日新月异，知识量、信息量剧增，除了通过必修模块和选修模块将经典物理学内容和与各专业联系密切的近现代物理学前沿知识、技术传授给学生，还应优选与专业关系紧密的物理学最新进展，如“高亮度发光二极管”、“超导体与超流体”、“混沌理论”和“熵信息论”等内容制成网络教学视频，供学生根据兴趣和需要自主学习，达到开阔学生视野，培养学生创新型思维的目的。

2.3丰富教学方式、手段，开展多元化教学

如上所述，为适应转型发展的需要大学物理课程的教学内容、课程体系需要根据理工科各专业的特点和应用型人才培养的目标做出相应调整。教学内容和课程体系的调整要求教学方式和教学手段也必须作出相应的变革。

2.3.1传统教学方式与研讨式、启发式有机结合

向应用技术型大学转型的背景下，大学物理课程课时被大幅压缩。传统的大学物理教学是以保姆式、注入式的教学方式为主，需要耗费较多的课时，而且教师一言堂讲授式教学往往忽略了学生的主体地位，教学效果普遍不佳[5]。因此，应该根据教学内容的特点和专业特色，将传统的教学方式与启发式、研讨式等教学方式有机结合。比如讲解“位移电流”时，教师可以利用奥斯特实验进行启发式教学。通过奥斯特实验学生已经知道了变化的电场会产生磁场。因此，教师可以类比地提出问题“变化的磁场是否产生电场”，通过类比的方法，引导学生提出“位移电流”的假设，并与“传导电流”进行比较，从而使学生对于“位移电流”的本质有一个清晰的认识。除了传统的讲授式和启发式教学外，对于那些与各专业的工程技术和实际生活联系紧密的，学生又易混淆、难以理解和掌握的物理概念和知识，可以通过创设问题情境的方式引导学生研讨，使学生对原本模糊的概念、知识和规律有清晰的认识。比如，为了加深学生对极性分子的极化、取向变化以及电磁感应和涡流加热原理的理解，在教学中可以让学生讨论为何金属容器不能放进微波炉而电磁炉只能使用钢、铁等金属容器？在学生文献查阅、交流讨论的基础上，教师进行物理相关知识进行总结概括，最终使学生电磁感应和涡流加热原理。

2.3.2优化多媒体、电视教学等现代教学技术的应用

多媒体、动画演示、仿真视频等技术手段可以将抽象的物理概念、现象形象化，可以帮助学生从直观的物理现象中加深对基本物理概念、物理规律的理解和掌握，同时避免概念、定理等文字性内容的板书，显著增加课堂的容量。但是，在大学物理课程教学中应当注意多媒体等现代教学技术不能偏离课堂教学辅助手段的定位，不能忽略教学内容的主导作用，应根据教学内容的特点适当地使用多媒体技术，避免过分依赖多媒体课件。对于抽象的概念和侧重演示与观摩的教学内容，使用多媒体和电视教学等现代教学技术进行辅助教学可以获得较好的教学效果；而对于侧重理论推导和定量计算的教学内容，传统的授课方式效果更好。比如推导“麦克斯韦方程”时，传统的推导式教学可以引导、培养学生的思维，学生更容易形成自己的逻辑推理能力，而用多媒体演示的效果要差得多。

2.4优化考核、评价体系

现有的大学物理课程基本上是采用结合平时作业、考勤和期末闭卷考试卷面成绩的考核方式，其中又以期末闭卷考试为主。闭卷考试的考核方式容易造成学生为了应付考试而死记硬背例题，从而忽略对知识的理解和应用。为适应应用型人才培养的要求，对学生的考核、评价体系也应当根据教学内容、课程体系和教学方法的改革同步地作出调整，宜采用多元化和累加式的考核方式，增加平时考核的项目和比重[5]。平时测试可以包括随堂测试、单元考核和攥写探究性论文等形式。比如在讲授电场强度时，教师在分析了均匀带电圆环在其轴线上的电场分布后可以随堂测试学生是否能够推导出均匀带电圆盘在其轴线上的电场分布情况。教师还可以将教学内容分成几个单元，在每个单元教学结束后针对本单元的教学重点和难点给出知识应用型题目，采用开卷答题考试的方式考察学生掌握情况。除此之外，教师还可以针对生活中常见的物理现象提出问题，让学生通过自主查阅文献资料，撰写科技小论文。除了平时测试，针对基本知识和教学重点，每学期末再进行一次开卷答题考试。最终按照作业10%，考勤10%，平时测试成绩40%，期末考试成绩40%的比例核定总成绩。

3.结语

围绕服务新建地方本科院校向应用技术型高校转型发展和高素质、应用型人才培养的目的，结合学科、专业的特点对《大学物理》课程从教学内容、课程体系、教学方式和考核评价体系几个环节开展教学改革的讨论和探索，给出了改革的具体建议，希望能够对转型发展形势下的《大学物理》课程教学工作有所促进。

作者:颜慧贤 曾振武 杨秀珍 单位:三明学院机电工程学院

参考文献:

［1］李宏,谷建生,莫文玲.结合专业特色的大学物理课程教学改革探索[J].物理与工程，2014,24(3):48-50.

［2］韩桂华,王钰.应用型人才培养模式下的大学物理课程教学改革[J].黑龙江高教研究,2009,6:185-186.

［3］李慧,周燕南,陈贺.民办高校转型发展下大学物理课程改革的探索与实践[J].科技视界，2015,26:15.

量子通信论文范文篇9

办刊方针

坚持“双百”方针,传播计算机信息,把握行业动态,探索计算机发展规律,开拓计算机科学技术发展新思路,促进科技交流。报导范围计算机(硬件、软件)各学科具有创新性、前沿性、导向性、开拓性及探索性的科研成果。刊登内容提要高性能计算机、体系结构、并行处理、计算机科学新理论、算法设计与分析、人工智能与模式识别、系统软件、软件工程、数据库、计算机网络、信息安全、计算机图形学与计算机辅助设计、虚拟现实、多媒体技术及交叉学科的相互渗透和新理论的衍生等(如：认知科学、神经信息学、量子信息学、生物信息学等)。

稿件类型

1.综述•探索：就某学科领域的总结与展望,指明当前研究热点及可能的突破方向;具有可行性的探索性研究成果,有较强的思想性、前瞻性和开拓性。2.专题报导：通过一组文章就某新的研究方向、领域展开全面深入的报导,对出现的新技术、新成果的评述分析,要求主题突出,角度准确,内容完整,有深度。3.学术研究：在理论研究中有创新内容的研究成果。4.实践创新：在研究与开发中,取得创新成绩的有应用价值的实践成果,要求有方法、观点、比较和实验分析。

投稿要求

1.稿件必须具有原创性、学术性、科学性、准确性、规范性和可读性。2.以稿件表达完整为准,不硬性规定稿件字数。3.本刊网站提供了“论文写作模板”,作者可参考进行撰写。4.来稿应做到定稿、定图,应具有准确的图序和图注。5.采用学术论文标准格式书写,要求文笔简练、流畅,文章结构严谨完整、层次清晰。论文包括：标题、作者(含电子信箱)、单位、摘要、关键词、基金资助情况、作者简介、中图分类号、正文、参考文献等,其中前7项必须中英文齐全。6.清晰列出国内外参考文献。若为中文参考文献,必须同时将其译成英文。凡引用国内同行已发表的相关论文须在文后参考文献中列出,否则一经发现,作者可能遇到退稿或重新投稿的风险。7.作者在投稿时须注明是否是CCF会员,若是会员,请注明会员号。凡第一作者为CCF会员者,享受版面费85折优惠。8.请提供联系人详细的通讯方式,包括姓名、通信地址、邮编、E-mail、电话等。通讯方式如有变化,请及时通知编辑部。

量子通信论文范文篇10

[论文摘要]由于光纤通信具有损耗低、传榆频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点,备受业内人士青睐,发展非常迅速,文章概述光纤通信技术的发展现状,并展望其发展趋势。

一、前言

1966年,美籍华人高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham),预见了低损耗的光纤能够用于通信,敲开了光纤通信的大门,引起了人们的重视。1970年,美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB/km的光纤,光纤通信时代由此开始。光纤通信是以很高频率(1014Hz数量级)的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信。由于光纤通信具有损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点,备受业内人士青睐,发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从1980年到2000年增加了近1万倍,传输速度在过去的10年中大约提高了100倍。

二、光纤通信技术的发展现状

为了适应网络发展和传输流量提高的需求,传输系统供应商都在技术开发上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纤上进行了55x20Gbit/s传输的研究,实现了1.1Tbit/s的传输。NEC公司进行了132x20Gbit/s、120km传输的研究,实现了2.64Thit/s的传输。NTT公司实现了3Thit/s的传输。目前,以日本为代表的发达国家,在光纤传输方面实现了10.96Thit/s(274xGbit/s)的实验系统,对超长距离的传输已达到4000km无电中继的技术水平。在光网络方面,光网技术合作计划(ONTC)、多波长光网络(MONET)、泛欧光子传送重叠网(PHOTON)、泛欧光网络(OPEN)、光通信网管理(MOON)、光城域通信网(MTON)、波长捷变光传送和接入网(WOTAN)等一系列研究项目的相继启动、实施与完成,为下一代宽带信息网络,尤其为承载未来IP业务的下一代光通信网络奠定了良好的基础。

(一)复用技术

光传输系统中,要提高光纤带宽的利用率,必须依靠多信道系统。常用的复用方式有:时分复用(TDM)、波分复用(WDM)、频分复用(FDM)、空分复用(SDM)和码分复用(CDM)。目前的光通信领域中,WDM技术比较成熟,它能几十倍上百倍地提高传输容量。

(二)宽带放大器技术

掺饵光纤放大器(EDFA)是WDM技术实用化的关键,它具有对偏振不敏感、无串扰、噪声接近量子噪声极限等优点。但是普通的EDFA放大带宽较窄,约有35nm(1530~1565nm),这就限制了能容纳的波长信道数。进一步提高传输容量、增大光放大器带宽的方法有:(1)掺饵氟化物光纤放大器(EDFFA),它可实现75nm的放大带宽;(2)碲化物光纤放大器,它可实现76nm的放大带宽;(3)控制掺饵光纤放大器与普通的EDFA组合起来,可放大带宽约80nm;(4)拉曼光纤放大器(RFA),它可在任何波长处提供增益,将拉曼放大器与EDFA结合起来,可放大带宽大于100nm。

(三)色散补偿技术

对高速信道来说,在1550nm波段约18ps(mmokm)的色散将导致脉冲展宽而引起误码,限制高速信号长距离传输。对采用常规光纤的10Gbit/s系统来说,色散限制仅仅为50km。因此,长距离传输中必须采用色散补偿技术。

(四)孤子WDM传输技术

超大容量传输系统中,色散是限制传输距离和容量的一个主要因素。在高速光纤通信系统中,使用孤子传输技术的好处是可以利用光纤本身的非线性来平衡光纤的色散,因而可以显着增加无中继传输距离。孤子还有抗干扰能力强、能抑制极化模色散等优点。色散管理和孤子技术的结合,凸出了以往孤子只在长距离传输上具有的优势,继而向高速、宽带、长距离方向发展。

(五)光纤接入技术

随着通信业务量的增加,业务种类更加丰富。人们不仅需要语音业务,而且高速数据、高保真音乐、互动视频等多媒体业务也已得到用户青睐。这些业务不仅要有宽带的主干传输网络,用户接人部分更是关键。传统的接入方式已经满足不了需求,只有带宽能力强的光纤接人才能将瓶颈打开,核心网和城域网的容量潜力才能真正发挥出来。光纤接入中极有优势的PON技术早就出现了,它可与多种技术相结合,例如ATM、SDH、以太网等,分别产生APON、GPON和EPON。由于ATM技术受到IP技术的挑战等问题,APON发展基本上停滞不前,甚至走下坡路。但有报道指出由于ATM交换在美国广泛应用,APON将用于实现FITH方案。GPON对电路交换性的业务支持最有优势,又可充分利用现有的SDH,但是技术比较复杂,成本偏高。EPON继承了以太网的优势,成本相对较低,但对TDM类业务的支持难度相对较大。所谓EPON就是把全部数据装在以太网帧内传送的网络技术。现今95%的局域网都使用以太网,所以选择以太网技术应用于对IP数据最佳的接入网是很合乎逻辑的,并且原有的以太网只限于局域网,而且MAC技术是点对点的连接,在和光传输技术相结合后的EPON不再只限于局域网,还可扩展到城域网,甚至广域网,EPON众多的MAC技术是点对多点的连接。另外光纤到户也采用EPON技术。

三、光纤通信技术的发展趋势

对光纤通信而言,超高速度、超大容量、超长距离一直都是人们追求的目标,光纤到户和全光网络也是人们追求的梦想。

(一)光纤到户

现在移动通信发展速度惊人,因其带宽有限,终端体积不可能太大,显示屏幕受限等因素,人们依然追求陆能相对占优的固定终端,希望实现光纤到户。光纤到户的魅力在于它有极大的带宽,它是解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象的最佳方案。随着技术的更新换代,光纤到户的成本大大降低,不久可降到与DSL和HFC网相当,这使FITH的实用化成为可能。据报道,1997年日本NTT公司就开始发展FTTH,2000年后由于成本降低而使用户数量大增。美国在2002年前后的12个月中,FTTH的安装数量增加了200%以上。在我国,光纤到户也是势在必行,光纤到户的实验网已在武汉、成都等市开展,预计2012年前后,我国从沿海到内地将兴起光纤到户建设高潮。可以说光纤到户是光纤通信的一个亮点,伴随着相应技术的成熟与实用化,成本降低到能承受的水平时,FTTH的大趋势是不可阻挡的。

(二)全光网络

传统的光网络实现了节点间的全光化,但在网络结点处仍用电器件,限制了目前通信网干线总容量的提高,因此真正的全光网络成为非常重要的课题。全光网络以光节点代替电节点,节点之间也是全光化,信息始终以光的形式进行传输与交换,交换机对用户信息的处理不再按比特进行,而是根据其波长来决定路由。全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性、可扩展性,并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度、较低的误码率,网络结构简单,组网非常灵活,可以随时增加新节点而不必安装信号的交换和处理设备。当然全光网络的发展并不可能独立于众多通信技术,它必须要与因特网、ATM网、移动通信网等相融合。目前全光网络的发展仍处于初期阶段,但已显示出良好的发展前景。从发展趋势上看,形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层,建立纯粹的全光网络,消除电光瓶颈已成未来光通信发展的必然趋势,更是未来信息网络的核心,也是通信技术发展的最高级别,更是理想级别。