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2009/05/29
作者：范载云
一、相干光纤通信引领风骚
1、新的突破：用光波跃迁频率定义的时间/频率标准
激光时钟，也叫光学时钟（简称光钟），就是利用原子在光波波段的跃迁来定义的时间/频率标准。
以时间的基本单位“秒”的定义为例，多长时间为1秒?20世纪50年代，1秒被定义为1个平均太阳日的1/86400。然而，由于太阳日在一年中并非完全相同，1956年，国际上又将秒定义为1900年1月1日历书12时开始地球公转一周时间的1/31556925.9747。
随着量子物理的发展，科学家发现，微观量子态的跃迁具有稳定不变的周期，例如，铯原子133的跃迁频率为每秒9.19×109周，因此，原子可以用作一种节拍器来保持高度精确的时间。1967年，“秒”被重新定义为铯原子133同位素基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射周期的9.19×109倍的时间，该标准一直沿用至今。由于原子跃迁频率在微波波段，因此，利用微波跃迁频率建立起来的时间/频率标准又被称为“微波钟”，也就是说，我们现行的秒定义也是基于该跃迁的“微波钟”。
由于光学频率比微波频率高出4—5个数量级，因此，在其他因素相同的情况下，光学频率标准的精度和稳定度要比微波频率标准好很多。所以，科学家一直期盼用光波跃迁频率建立时间0频率标准，即”光钟”。
光钟的工作频率比原子钟高4到5个数量级.1999年，飞秒激光频率梳开创性的发展为光钟提供了一个非常好的“光学齿轮”，它可以精确地将光频的精度传递到微波波段，从而实现记录和显示，这为光钟的建立迈出了重要一步。
2001年，科学家首次利用原子和飞秒激光频率梳完成了第一个“光钟”试验。短短几年间，光钟的精度实现了几何级的提高。据报道，日前科学家研制出的新型光钟，20亿年里误差可控制在一秒。在此之前，世界上最先进的光钟由美国国家标准与技术研究所研制，它通过测量汞离子中电子的振动频率，可以保持17亿年精确运行而分秒不差，比当光钟如何做到这般准确?这要从光钟的基本构成说起。同所有的钟一样，光钟也有两个基本组成部分：振荡器和计数器。原子钟的振动频率取决于所对应的原子能级的特性，原子钟的稳定性和精度与原子能级跃迁谱线宽度△ν和跃迁频率ν有关（即△ν1ν），因此在相同谱线宽度△ν的条件下，由于光学频率比微波频率高出4—5个数量级，因此原子光钟的精度将大大提高，明显优于原子微波钟。光钟将对卫星导航、空间科学、通信及计算机网络同步传输等对于时间精度要求比较高的领域产生重大影响。
时间/频率标准的研究在科学探索中有着举足轻重的地位。从20世纪40年代以来，有近十次诺贝尔奖颁发给了那些对时间/频率标准研究作出重要贡献的科学家。2005年，霍尔（JohnL·Hall）和亨施（TheodorW·Hansch）因在精密激光光谱研究和光学频率梳技术方面的重要贡献而获得了2005年的诺贝尔物理奖，正是他们的工作为实现光钟奠定了基础。有了光钟这种高精度的时间/频率标准，将会进一步改进SI国际单位制体系；科学家可以在更高的精度上测量物理常数、探索物理常数是否随时间而变化以及验证基本物理理论。
在研究出这种20亿年误差不超过一秒的激光时钟后，美国、英国、德国、法国和日本等多个国家的科学家还准备在这一研究领域继续展开竞赛，以便能够设计制造出更加精准的时钟。他们的目标就是将时钟的时间精确到自137亿年前宇宙大爆炸以来分秒不差。科学家们相信十年内这种时钟有可能实现。我国的光钟研究起步比较晚，2001年，美国就已完成了第一个光钟实验，而我国真正开始光钟研究也就是近几年的事情，目前仍在从事着组建光钟前的基础研究工作。
2、相干光通信
在光通信领域，更大的带宽、更长的传输距离、更高的接收灵敏度，永远都是科研者的追求目标。尽管波分复用（WDM）技术和掺铒光纤放大器（EDFA）的应用已经极大的提高了光通信系统的带宽和传输距离，但是近十年来伴随着视屏会议等通信技术的应用和互联网的普及产生的信息爆炸式增长，对作为整个通信系统基础的物理层提出了更高的传输性能要求。目前光通信系统采用强度调制/直接检测（IM/DD），即发送端调制光载波强度，接收机对光载波进行包络检测。
相干光通信的理论和实验始于80年代。由于相干光通信系统被公认为具有灵敏度高的优势，各国在相干光传输技术上做了大量研究工作。经过十年的研究，相干光通信进入实用阶段。英美日等国相继进行了一系列相干光通信实验。AT&T及Bell公司于1989和1990年在宾州的罗灵—克里克地面站与森伯里枢纽站间先后进行了1.3μm和1.55μm波长的1.7Gbit/s FSK现场无中继相干传输实验，相距35公里，接收灵敏度达到-41.5dBm。NTT公司于1990年在濑户内陆海的大分—尹予和吴站之间进行了2.5Gbit/s CPFSK相干传输实验，总长431公里。直到19世纪80年代末，EDFA和WDM技术的发展，使得相干光通信技术的发展缓慢下来。在这段时期，灵敏度和每个通道的信息容量已经不再备受关注。然而，直接检测的WDM系统经过二十年的发展和广泛应用后，新的征兆开始出现，标志着相干光传输技术的应用已再次受到重视。
图1 相干光通信的原理
相干光通信的主要优点：
（1）灵敏度高，中继距离长
相干光通信的一个最主要的优点是相干检测能改善接收机的灵敏度。在相同的条件下，相干接收机比普通接收机提高灵敏度约20dB，可以达到接近散粒噪声极限的高性能，因此也增加了光信号的无中继传输距离。
目前可达到水平：
（3）具有多种调制方式
在传统光通信系统中，只能使用强度调制方式对光进行调制。而在相干光通信中，除了可以对光进行幅度调制外，还可以使用PSK、DPSK、QAM等多种调制格式，利于灵活的工程应用，虽然这样增加了系统的复杂性，但是相对于传统光接收机只响应光功率的变化，相干探测可探测出光的振幅、频率、位相、偏振态携带的所有信息，因此相干探测是一种全息探测技术，这是传统光通信技术不具备的。
图2 相干光通信的发展
实现相干光通信已往的难点有两；一是频谱纯度要求极高：其二是要求信号光源和本地光源稳定性极好。该两要求现均已克服，并已做成光集成芯片用于6248km 13。5Tbps和32Tbps 580km传输相干外差光通信试验线路。
图3 32Tbps 580km 传输相干外差光通信试验
容量：320X114Gbps PMD-RZ-8QAM
线路：82.8kmx7 （SMF-28衰减=0.19dB/km）
用 EDFA 无Raman放大与色散补偿
相干光接收：本振线寛100Khz
WDM波分复用并不是一个新概念，在光纤通信出现伊始，人们就意识到可以利用光纤的巨大带宽进行波长复用传输，但是在20世纪90年代之前，该技术却一直没有重大突破，其主要原因在于TDM的迅速发展，从155Mbit/s到622Mbit/s，再到2.5Gbit/s系统，TDM速率一直以过几年就翻4倍的速度提高。1995年左右，WDM系统的发展出现了转折，一个重要原因是当时人们在TDM10Gbit/s技术上遇到了挫折，众多的目光就集中在光信号的复用和处理上，WDM系统才在全球范围内有了广泛的应用。
WDM技术之所以在近几年得到迅猛发展是因为它具有下述优点：
（1）传输容量大，可节约宝贵的光纤资源。对单波长光纤系统而言，收发一个信号需要使用一对光纤，而对于WDM系统，不管有多少个信号，整个复用系统只需要一对光纤。例如对于16个2.5Gb/s系统来说，单波长光纤系统需要32根光纤，而WDM系统仅需要2根光纤。
（2）对各类业务信号”透明”，可以传输不同类型的信号，如数字信号、模拟信号等，并能对其进行合成和分解。
（3）网络扩容时不需要敷设更多的光纤，也不需要使用高速的网络部件，只需要换端机和增加一个附加光波长就可以引入任意新业务或扩充容量，因此WDM技术是理想的扩容手段。
（4）组建动态可重构的光网络，在网络节点使用光分插复用器（OADM）或者使用光交叉连接设备（OXC），可以组成具有高度灵活性、高可靠性、高生存性的全光网络.
WDM波分复用广泛的应用恰逢2001 年后IT泡沫危机时期.它反之使光纤市场需求缩减，使光纤产业进入了长达10年萧条期，至今才涅槃复苏。相干光通信即将商用，对光通信产业的拉动极大，其中蕴藏着巨大的商机。
3、光纤光缆领域发展的态势
21世纪初光纤光缆的价格曾经跌到最低谷（参见图4 ），在10年以前一些厂家纷纷倒闭、合并、转向. 近年来，随着光纤市场需求猛增，为满足市场需求，光纤制造商（包括康宁公司和Draka公司）通过增加生产设备、改进生产工艺等措施，大大提高了光纤生产能力，特别是在2008年上半年生产能力快速增长。2008年上半年美国国内需求的光纤是1630万纤芯公里，比2007年同期增加11%。美国在2008年上半年净出口光纤总计达800万纤芯公里，比2007年同期的510万纤芯公里增加了56%。除了美国之外，其他几个主要光纤生产国，光纤产量在2008年第二季度达到历史最高水平：印度140万纤芯公里，意大利150万纤芯公里以及日本830万纤芯公里。中国在2007年第四季度生产了1050万纤芯公里，2008年上半年生产了2010万纤芯公里。另外一些光纤生产国，在2008年上半年的产量也接近1999年至2001年光纤光缆繁荣期的历史最高记录。
08年全球光纤销售总量约为15900万芯公里，国内也超过4600万芯km.出现了供不应求的局面，最近光纤招标价已上涨20%.制纤、成缆技术已经相当成熟，这一领域开始从高科技向劳动力密集型转化。G.652光纤仍在大量使用，他将像铜一样成为基本原材料.塑料光纤虽然成为新的热点，但距实用尚有差距。光子晶体光纤方兴未艾，用来做器件或特种应用有优势。据报道用于相干光通信的飞秒级激光器就是由他制成的。
国内光纤销量2007年比2006年增加了60%；2008年由于受电信重组的影响，虽然比2007年增幅小很多，只有15%，但是光纤销量仍达4500万芯公里。随着电信重组的完成，新的一轮基础建设必将启动，这必将带动整个行业的发展，光纤光缆行业也将顺势而上。2009国内光纤销售增量也按22%计算，则有5500万芯公里，缺口1000km以上。如果采用80µm包层直径的C4单模光纤不仅可缓解坏棒供应而且光纤成本还可下降一半。
图 4 惊人的一跳
二、转型——大力推进信息化与工业化融合
十七大报告指出：“全面认识工业化、信息化、城镇化、市场化、国际化深入发展的新形势新任务，深刻把握我国发展面临的新课题新矛盾，更加自觉地走科学发展道路……” “发展现代产业体系，大力推进信息化与工业化融合，促进工业由大变强。”
信息化与工业化融合是，以信息技术为基础，通过信息技术与企业的各项业务紧密地结合起来，将信息技术融入到企业的业务流程中，融入到企业的发展过程中，融入到企业的发展过程中，融入到工业化进程的每一个环节中，从而提升企业的工业能力。信息技术是一种通用技术.他们的融合的过程是一个循序渐进、全面深入的过程。
1、两化融合带来企业产品研制手段的变革
产品的三维建模、虚拟仿真、数字样机等信息化手段，已成为产品研制创新不可缺少的工具，改变了传统的研制模式。
图5 产品三维建模
图6 虚拟仿真
图7 数字样机
图8 专家会议讨论虚拟产品
产品的三维建模、虚拟仿真、数字样机等信息化手段，已成为产品研制创新不可缺少的工具，它改变了传统的研制模式。
图 9产品数据管理（PDM）改变了产品数据获取、管理方式，使研制模式从串行研制向并行研制变革。
图9 产品数据管理（PDM）
产品数据管理（PDM）改变了产品数据获取、管理方式，使研制模式从串行研制向并行研制变革。
从企业业务的角度看，信息化的过程是企业业务模式转型与业务流程变革的过程，对企业进行业务流程的再造、优化和提升，是企业信息化发展到一定阶段以后，进一步提升信息化水平、提高效能和管理水平的必经阶段，同时，为保障业务模式的转型以及业务流程的变革的成功，就要求通过组织结构以及管理模式的变革来适应业务的发展要求。
图 10 企业业务模式转型与业务流程变革
图11 两化融合带来供应链协作模式的变革
信息技术使产品信息（研发信息、生产信息、销售及流通信息）的必要共享成为可能，并随着价值增值的过程在协作企业间有序、快速地流动，从而大大提高了企业间的协同效率，降低面向最终客户提供符合需求的高质量产品的协作成本。
2、上海理想信息产业公司从电信企业的研究院成功转型为ICT解决方案及服务供应商.
1999年：上海理想信息产业公司成立，与上海电信技术研究院“一套班子、两块牌子”。
2003年：组建理想集团；
2008年：注册资金 1亿元
它系中国电信集团全资子公司；属主业上市板块、专业从事网络及系统集成、智能弱电、软件开发、信息安全服务等业务. 目前在编员工500多名，拥有IPMP、CCIE、CMM等高级认证人员近100名。
上海理想信息产业公司依托中国电信品牌及资源，凭借人才技术优势，对内支撑信息化建设、发挥自主知识产权产品中心的作用；对外拓展和增值，成为专业的综合ICT解决方案及服务供应商。最近他们推出了六大“两化融合信息服务产品”，取得了很好的实效。
（1）两化融合信息服务产品——移动综合办公
移动综合办公业务是基于固定网络和移动网络，针对客户使用的PC终端和移动终端所搭建的支持政企客户综合办公需求的应用系统。该系统提供公文处理、工作安排、信息发布和应用、邮件、单位通讯录等功能，以及会议和商旅等服务，可满足政企客户随时随地办公的需求。
移动综合办公业务分为网络型和定制型两种。
以客户侧部署定制服务器的模式为基础，扩展提供各类行业应用。
（2）两化融合信息服务产品——移动CRM
移动CRM系统主要针对金融保险、商贸型企业、服务型企业提供基于”互联网＋手机终端”的客户资料管理、促销推广、客户关怀等客户关系管理功能，可以帮助企业客户迅速实现有效的”客户关系管理”，开展对客户的个性化营销、个性化关怀以及个性化服务，提高企业的经营效率，提升服务品质，创建客户忠诚，为企业带来更好和更长久的经济效益
（3）两化融合信息服务产品——E企呼
使用先进的通信技术构建的大型、高并发处理能力的呼叫中心系统。通过IP呼叫中心特有的远程座席功能，将呼叫中心座席分租给位于不同地点的不同企业来使用。可满足企业客户服务、营销等各种业务开展的需要，并降低企业投资风险。
（4）两化融合信息服务产品——中国电信网管专家服务
中国电信“网管专家服务”，是利用中国电信统一建立的客户网络监控管理平台，以实时主动的方式，对包含客户端CPE设备在内的客户广域网络提供端到端的网络监控和管理的业务。 
图12 中国电信“网管专家服务”
（5）两化融合信息服务产品——信息安全管理服务
通过远程、集中式的管理，为客户提供网络的7*24实时安全监控、安全设备配置管理、安全事件响应、最新互联网安全威胁跟踪、网络行为/安全事件统计报表等标准化或者个性化的安全服务。
（6）两化融合信息服务产品——M2M解决方案
M2M是基于特定行业终端，以有线接入或无线接入（如WiFi/蓝牙/ZigBee/GSM/CDMA）为接入手段，为客户提供机器到机器的解决方案，满足客户对生产过程监控、车队管理、指挥调度、远程数据采集和测量、远程诊断等方面的信息化需求。
两化融合还有其他信息服务产品：
汽车服务行业解决方案
动力与环境监控解决方案
RFID仓储行业解决方案
物流E通
RFID会展行业解决方案
商务领航公共服务应用平台…
图13 公司成立10年以来的经营收入
公司成立10年以来，成功转型实现快速稳步发展。08年经营收入已达7.3亿。
3、思科公司转型成为全球专业的综合ICT解决方案及服务供应商
思科公司是美国最成功的公司之一。1984年由斯坦福大学的一对教授夫妇创办，1986年生产第一台路由器，让不同类型的网络可以可靠地互相联接，掀起了一场通信革命。他原是世界最大路由器硬件供应商.现已首先转型成为专业的综合ICT解决方案及服务供应商。思科公司每年投入40多亿美元进行技术研发。过去20多年，思科几乎成为了“互联网、网络应用、生产力”的同义词，思科公司在其进入的每一个领域都成为市场的领导者。
1990年上市以来，思科公司的年收入已从6900万美元上升到2008财年的 395亿美元。目前，思科公司在全球范围内的员工超过了65，000名。在2008年美国《财富》500强中排名第71位，并第8次当选《财富》全球最受尊敬的企业。思科公司还获得了“008年全球品牌百强”第17名的殊荣。
思科公司目前拥有全球最大的互联网商务站点，公司全球业务90％以上的交易是在网上完成的。思科坚信：互联网将改变人们的工作、生活、学习以及娱乐的方式，并且让诸多领先企业与合作伙伴成为“全球网络经济”模式的受益者。在《财富》全球500强企业中，已有包括沃尔玛（Wal-Mart）、埃森克美孚（Exxon Mobil）等300多家企业成为思科的成功客户，分享了思科的最佳实践经验。
思科公司概览：
2008财年收入395亿美元，全球员工超过65，000人
2008年美国《财富》500强中排名第71位
《商业周刊》“2008年全球百强品牌”第17名
沃尔玛、埃森克美孚等300多家财富500强企业是思科成功客户
《财富》“全球最受尊敬企业”
在中国拥有12个分支机构，员工总数超过3000人
在华研发投资总额将在2008年年中达到1.55亿美元
投入7亿美元激发众多中国本土企业的创新
获评“2006和2007年度中国最受尊敬企业”
连续四年获得21世纪报业集团评选的“年度中国最佳企业公民”
2007年11月，思科宣布未来三至五年内在中国承诺投入160亿美元
2008年6月思科公司宣布投入3亿元人民币支持四川地震灾后重建
4、泰科电子：世界上最大的无源电子元件供应商
泰科电子拥有 60 年的创新经验，是销售额高达 148 亿美元的全球领先企业以及世界上最大的无源电子元件供应商。我们设计、制造和销售面向世界各地从汽车用产品、家用电器到照相机和计算机等各行各业中超过 200，000 家客户的近 500，000 种独一无二的产品；面向电信和能源市场的网络解决方案与系统；以及面向应急通讯、雷达和国防应用的无线系统。
引领业界60年
超过148亿美元的销售额
产品目录包括近 500，000 种独一无二的产品
17，000 多项专利
遍布世界各地超过45个国家
1、新的突破：用光波跃迁频率定义的时间/频率标准
激光时钟，也叫光学时钟（简称光钟），就是利用原子在光波波段的跃迁来定义的时间/频率标准。
以时间的基本单位“秒”的定义为例，多长时间为1秒?20世纪50年代，1秒被定义为1个平均太阳日的1/86400。然而，由于太阳日在一年中并非完全相同，1956年，国际上又将秒定义为1900年1月1日历书12时开始地球公转一周时间的1/31556925.9747。
随着量子物理的发展，科学家发现，微观量子态的跃迁具有稳定不变的周期，例如，铯原子133的跃迁频率为每秒9.19×109周，因此，原子可以用作一种节拍器来保持高度精确的时间。1967年，“秒”被重新定义为铯原子133同位素基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射周期的9.19×109倍的时间，该标准一直沿用至今。由于原子跃迁频率在微波波段，因此，利用微波跃迁频率建立起来的时间/频率标准又被称为“微波钟”，也就是说，我们现行的秒定义也是基于该跃迁的“微波钟”。
由于光学频率比微波频率高出4—5个数量级，因此，在其他因素相同的情况下，光学频率标准的精度和稳定度要比微波频率标准好很多。所以，科学家一直期盼用光波跃迁频率建立时间0频率标准，即”光钟”。
光钟的工作频率比原子钟高4到5个数量级.1999年，飞秒激光频率梳开创性的发展为光钟提供了一个非常好的“光学齿轮”，它可以精确地将光频的精度传递到微波波段，从而实现记录和显示，这为光钟的建立迈出了重要一步。
2001年，科学家首次利用原子和飞秒激光频率梳完成了第一个“光钟”试验。短短几年间，光钟的精度实现了几何级的提高。据报道，日前科学家研制出的新型光钟，20亿年里误差可控制在一秒。在此之前，世界上最先进的光钟由美国国家标准与技术研究所研制，它通过测量汞离子中电子的振动频率，可以保持17亿年精确运行而分秒不差，比当光钟如何做到这般准确?这要从光钟的基本构成说起。同所有的钟一样，光钟也有两个基本组成部分：振荡器和计数器。原子钟的振动频率取决于所对应的原子能级的特性，原子钟的稳定性和精度与原子能级跃迁谱线宽度△ν和跃迁频率ν有关（即△ν1ν），因此在相同谱线宽度△ν的条件下，由于光学频率比微波频率高出4—5个数量级，因此原子光钟的精度将大大提高，明显优于原子微波钟。光钟将对卫星导航、空间科学、通信及计算机网络同步传输等对于时间精度要求比较高的领域产生重大影响。
时间/频率标准的研究在科学探索中有着举足轻重的地位。从20世纪40年代以来，有近十次诺贝尔奖颁发给了那些对时间/频率标准研究作出重要贡献的科学家。2005年，霍尔（JohnL·Hall）和亨施（TheodorW·Hansch）因在精密激光光谱研究和光学频率梳技术方面的重要贡献而获得了2005年的诺贝尔物理奖，正是他们的工作为实现光钟奠定了基础。有了光钟这种高精度的时间/频率标准，将会进一步改进SI国际单位制体系；科学家可以在更高的精度上测量物理常数、探索物理常数是否随时间而变化以及验证基本物理理论。
在研究出这种20亿年误差不超过一秒的激光时钟后，美国、英国、德国、法国和日本等多个国家的科学家还准备在这一研究领域继续展开竞赛，以便能够设计制造出更加精准的时钟。他们的目标就是将时钟的时间精确到自137亿年前宇宙大爆炸以来分秒不差。科学家们相信十年内这种时钟有可能实现。我国的光钟研究起步比较晚，2001年，美国就已完成了第一个光钟实验，而我国真正开始光钟研究也就是近几年的事情，目前仍在从事着组建光钟前的基础研究工作。
2、相干光通信
在光通信领域，更大的带宽、更长的传输距离、更高的接收灵敏度，永远都是科研者的追求目标。尽管波分复用（WDM）技术和掺铒光纤放大器（EDFA）的应用已经极大的提高了光通信系统的带宽和传输距离，但是近十年来伴随着视屏会议等通信技术的应用和互联网的普及产生的信息爆炸式增长，对作为整个通信系统基础的物理层提出了更高的传输性能要求。目前光通信系统采用强度调制/直接检测（IM/DD），即发送端调制光载波强度，接收机对光载波进行包络检测。
相干光通信的理论和实验始于80年代。由于相干光通信系统被公认为具有灵敏度高的优势，各国在相干光传输技术上做了大量研究工作。经过十年的研究，相干光通信进入实用阶段。英美日等国相继进行了一系列相干光通信实验。AT&T及Bell公司于1989和1990年在宾州的罗灵—克里克地面站与森伯里枢纽站间先后进行了1.3μm和1.55μm波长的1.7Gbit/s FSK现场无中继相干传输实验，相距35公里，接收灵敏度达到-41.5dBm。NTT公司于1990年在濑户内陆海的大分—尹予和吴站之间进行了2.5Gbit/s CPFSK相干传输实验，总长431公里。直到19世纪80年代末，EDFA和WDM技术的发展，使得相干光通信技术的发展缓慢下来。在这段时期，灵敏度和每个通道的信息容量已经不再备受关注。然而，直接检测的WDM系统经过二十年的发展和广泛应用后，新的征兆开始出现，标志着相干光传输技术的应用已再次受到重视。
图1 相干光通信的原理
（1）灵敏度高，中继距离长
相干光通信的一个最主要的优点是相干检测能改善接收机的灵敏度。在相同的条件下，相干接收机比普通接收机提高灵敏度约20dB，可以达到接近散粒噪声极限的高性能，因此也增加了光信号的无中继传输距离。
目前可达到水平：
接受灵敏度（光子/bit）
| ASK | 外差 | 72 |
| ASK | 零差 | 36 |
| PSK | 外差 | 18 |
| PSK | 零差 | 9 |
| FSK | 外差 | 36 |
| FSK | 零差 | 20 |
（2）选择性好，通信容量大
相干光通信的另一个主要优点是可以提高接收机的选择性。在直接探测中， 接收波段较大，为抑制噪声的干扰，探测器前通常需要放置窄带滤光片， 但其频带仍然很宽。在相干外差探测中，探测的是信号光和本振光的混频光，因此只有在中频频带内的噪声才可以进入系统，而其它噪声均被带宽较窄的微波中频放大器滤除。可见，外差探测有良好的滤波性能，这在星间光通信的应用中会发挥重大作用。此外，由于相干探测优良的波长选择性，相干接收机可以使频分复用系统的频率间隔大大缩小，即密集波分复用（DWDM），取代传统光复用技术的大频率间隔，具有以频分复用实现更高传输速率的潜在优势。（3）具有多种调制方式
在传统光通信系统中，只能使用强度调制方式对光进行调制。而在相干光通信中，除了可以对光进行幅度调制外，还可以使用PSK、DPSK、QAM等多种调制格式，利于灵活的工程应用，虽然这样增加了系统的复杂性，但是相对于传统光接收机只响应光功率的变化，相干探测可探测出光的振幅、频率、位相、偏振态携带的所有信息，因此相干探测是一种全息探测技术，这是传统光通信技术不具备的。
图2 相干光通信的发展
实现相干光通信已往的难点有两；一是频谱纯度要求极高：其二是要求信号光源和本地光源稳定性极好。该两要求现均已克服，并已做成光集成芯片用于6248km 13。5Tbps和32Tbps 580km传输相干外差光通信试验线路。
图3 32Tbps 580km 传输相干外差光通信试验
线路：82.8kmx7 （SMF-28衰减=0.19dB/km）
用 EDFA 无Raman放大与色散补偿
相干光接收：本振线寛100Khz
WDM波分复用并不是一个新概念，在光纤通信出现伊始，人们就意识到可以利用光纤的巨大带宽进行波长复用传输，但是在20世纪90年代之前，该技术却一直没有重大突破，其主要原因在于TDM的迅速发展，从155Mbit/s到622Mbit/s，再到2.5Gbit/s系统，TDM速率一直以过几年就翻4倍的速度提高。1995年左右，WDM系统的发展出现了转折，一个重要原因是当时人们在TDM10Gbit/s技术上遇到了挫折，众多的目光就集中在光信号的复用和处理上，WDM系统才在全球范围内有了广泛的应用。
WDM技术之所以在近几年得到迅猛发展是因为它具有下述优点：
（1）传输容量大，可节约宝贵的光纤资源。对单波长光纤系统而言，收发一个信号需要使用一对光纤，而对于WDM系统，不管有多少个信号，整个复用系统只需要一对光纤。例如对于16个2.5Gb/s系统来说，单波长光纤系统需要32根光纤，而WDM系统仅需要2根光纤。
（2）对各类业务信号”透明”，可以传输不同类型的信号，如数字信号、模拟信号等，并能对其进行合成和分解。
（3）网络扩容时不需要敷设更多的光纤，也不需要使用高速的网络部件，只需要换端机和增加一个附加光波长就可以引入任意新业务或扩充容量，因此WDM技术是理想的扩容手段。
（4）组建动态可重构的光网络，在网络节点使用光分插复用器（OADM）或者使用光交叉连接设备（OXC），可以组成具有高度灵活性、高可靠性、高生存性的全光网络.
WDM波分复用广泛的应用恰逢2001 年后IT泡沫危机时期.它反之使光纤市场需求缩减，使光纤产业进入了长达10年萧条期，至今才涅槃复苏。相干光通信即将商用，对光通信产业的拉动极大，其中蕴藏着巨大的商机。
3、光纤光缆领域发展的态势
21世纪初光纤光缆的价格曾经跌到最低谷（参见图4 ），在10年以前一些厂家纷纷倒闭、合并、转向. 近年来，随着光纤市场需求猛增，为满足市场需求，光纤制造商（包括康宁公司和Draka公司）通过增加生产设备、改进生产工艺等措施，大大提高了光纤生产能力，特别是在2008年上半年生产能力快速增长。2008年上半年美国国内需求的光纤是1630万纤芯公里，比2007年同期增加11%。美国在2008年上半年净出口光纤总计达800万纤芯公里，比2007年同期的510万纤芯公里增加了56%。除了美国之外，其他几个主要光纤生产国，光纤产量在2008年第二季度达到历史最高水平：印度140万纤芯公里，意大利150万纤芯公里以及日本830万纤芯公里。中国在2007年第四季度生产了1050万纤芯公里，2008年上半年生产了2010万纤芯公里。另外一些光纤生产国，在2008年上半年的产量也接近1999年至2001年光纤光缆繁荣期的历史最高记录。
08年全球光纤销售总量约为15900万芯公里，国内也超过4600万芯km.出现了供不应求的局面，最近光纤招标价已上涨20%.制纤、成缆技术已经相当成熟，这一领域开始从高科技向劳动力密集型转化。G.652光纤仍在大量使用，他将像铜一样成为基本原材料.塑料光纤虽然成为新的热点，但距实用尚有差距。光子晶体光纤方兴未艾，用来做器件或特种应用有优势。据报道用于相干光通信的飞秒级激光器就是由他制成的。
国内光纤销量2007年比2006年增加了60%；2008年由于受电信重组的影响，虽然比2007年增幅小很多，只有15%，但是光纤销量仍达4500万芯公里。随着电信重组的完成，新的一轮基础建设必将启动，这必将带动整个行业的发展，光纤光缆行业也将顺势而上。2009国内光纤销售增量也按22%计算，则有5500万芯公里，缺口1000km以上。如果采用80µm包层直径的C4单模光纤不仅可缓解坏棒供应而且光纤成本还可下降一半。
图 4 惊人的一跳
二、转型——大力推进信息化与工业化融合
十七大报告指出：“全面认识工业化、信息化、城镇化、市场化、国际化深入发展的新形势新任务，深刻把握我国发展面临的新课题新矛盾，更加自觉地走科学发展道路……” “发展现代产业体系，大力推进信息化与工业化融合，促进工业由大变强。”
信息化与工业化融合是，以信息技术为基础，通过信息技术与企业的各项业务紧密地结合起来，将信息技术融入到企业的业务流程中，融入到企业的发展过程中，融入到企业的发展过程中，融入到工业化进程的每一个环节中，从而提升企业的工业能力。信息技术是一种通用技术.他们的融合的过程是一个循序渐进、全面深入的过程。
1、两化融合带来企业产品研制手段的变革
产品的三维建模、虚拟仿真、数字样机等信息化手段，已成为产品研制创新不可缺少的工具，改变了传统的研制模式。
图5 产品三维建模
图6 虚拟仿真
图7 数字样机
图8 专家会议讨论虚拟产品
图 9产品数据管理（PDM）改变了产品数据获取、管理方式，使研制模式从串行研制向并行研制变革。
图9 产品数据管理（PDM）
从企业业务的角度看，信息化的过程是企业业务模式转型与业务流程变革的过程，对企业进行业务流程的再造、优化和提升，是企业信息化发展到一定阶段以后，进一步提升信息化水平、提高效能和管理水平的必经阶段，同时，为保障业务模式的转型以及业务流程的变革的成功，就要求通过组织结构以及管理模式的变革来适应业务的发展要求。
图 10 企业业务模式转型与业务流程变革
图11 两化融合带来供应链协作模式的变革
2、上海理想信息产业公司从电信企业的研究院成功转型为ICT解决方案及服务供应商.
1999年：上海理想信息产业公司成立，与上海电信技术研究院“一套班子、两块牌子”。
2003年：组建理想集团；
2008年：注册资金 1亿元
它系中国电信集团全资子公司；属主业上市板块、专业从事网络及系统集成、智能弱电、软件开发、信息安全服务等业务. 目前在编员工500多名，拥有IPMP、CCIE、CMM等高级认证人员近100名。
上海理想信息产业公司依托中国电信品牌及资源，凭借人才技术优势，对内支撑信息化建设、发挥自主知识产权产品中心的作用；对外拓展和增值，成为专业的综合ICT解决方案及服务供应商。最近他们推出了六大“两化融合信息服务产品”，取得了很好的实效。
（1）两化融合信息服务产品——移动综合办公
移动综合办公业务是基于固定网络和移动网络，针对客户使用的PC终端和移动终端所搭建的支持政企客户综合办公需求的应用系统。该系统提供公文处理、工作安排、信息发布和应用、邮件、单位通讯录等功能，以及会议和商旅等服务，可满足政企客户随时随地办公的需求。
移动综合办公业务分为网络型和定制型两种。
以客户侧部署定制服务器的模式为基础，扩展提供各类行业应用。
（2）两化融合信息服务产品——移动CRM
移动CRM系统主要针对金融保险、商贸型企业、服务型企业提供基于”互联网＋手机终端”的客户资料管理、促销推广、客户关怀等客户关系管理功能，可以帮助企业客户迅速实现有效的”客户关系管理”，开展对客户的个性化营销、个性化关怀以及个性化服务，提高企业的经营效率，提升服务品质，创建客户忠诚，为企业带来更好和更长久的经济效益
（3）两化融合信息服务产品——E企呼
使用先进的通信技术构建的大型、高并发处理能力的呼叫中心系统。通过IP呼叫中心特有的远程座席功能，将呼叫中心座席分租给位于不同地点的不同企业来使用。可满足企业客户服务、营销等各种业务开展的需要，并降低企业投资风险。
（4）两化融合信息服务产品——中国电信网管专家服务
中国电信“网管专家服务”，是利用中国电信统一建立的客户网络监控管理平台，以实时主动的方式，对包含客户端CPE设备在内的客户广域网络提供端到端的网络监控和管理的业务。
图12 中国电信“网管专家服务”
通过远程、集中式的管理，为客户提供网络的7*24实时安全监控、安全设备配置管理、安全事件响应、最新互联网安全威胁跟踪、网络行为/安全事件统计报表等标准化或者个性化的安全服务。
（6）两化融合信息服务产品——M2M解决方案
M2M是基于特定行业终端，以有线接入或无线接入（如WiFi/蓝牙/ZigBee/GSM/CDMA）为接入手段，为客户提供机器到机器的解决方案，满足客户对生产过程监控、车队管理、指挥调度、远程数据采集和测量、远程诊断等方面的信息化需求。
两化融合还有其他信息服务产品：
汽车服务行业解决方案
动力与环境监控解决方案
RFID仓储行业解决方案
物流E通
RFID会展行业解决方案
商务领航公共服务应用平台…
图13 公司成立10年以来的经营收入
3、思科公司转型成为全球专业的综合ICT解决方案及服务供应商
思科公司是美国最成功的公司之一。1984年由斯坦福大学的一对教授夫妇创办，1986年生产第一台路由器，让不同类型的网络可以可靠地互相联接，掀起了一场通信革命。他原是世界最大路由器硬件供应商.现已首先转型成为专业的综合ICT解决方案及服务供应商。思科公司每年投入40多亿美元进行技术研发。过去20多年，思科几乎成为了“互联网、网络应用、生产力”的同义词，思科公司在其进入的每一个领域都成为市场的领导者。
1990年上市以来，思科公司的年收入已从6900万美元上升到2008财年的 395亿美元。目前，思科公司在全球范围内的员工超过了65，000名。在2008年美国《财富》500强中排名第71位，并第8次当选《财富》全球最受尊敬的企业。思科公司还获得了“008年全球品牌百强”第17名的殊荣。
思科公司目前拥有全球最大的互联网商务站点，公司全球业务90％以上的交易是在网上完成的。思科坚信：互联网将改变人们的工作、生活、学习以及娱乐的方式，并且让诸多领先企业与合作伙伴成为“全球网络经济”模式的受益者。在《财富》全球500强企业中，已有包括沃尔玛（Wal-Mart）、埃森克美孚（Exxon Mobil）等300多家企业成为思科的成功客户，分享了思科的最佳实践经验。
思科公司概览：
2008财年收入395亿美元，全球员工超过65，000人
2008年美国《财富》500强中排名第71位
《商业周刊》“2008年全球百强品牌”第17名
沃尔玛、埃森克美孚等300多家财富500强企业是思科成功客户
《财富》“全球最受尊敬企业”
在中国拥有12个分支机构，员工总数超过3000人
在华研发投资总额将在2008年年中达到1.55亿美元
投入7亿美元激发众多中国本土企业的创新
获评“2006和2007年度中国最受尊敬企业”
连续四年获得21世纪报业集团评选的“年度中国最佳企业公民”
2007年11月，思科宣布未来三至五年内在中国承诺投入160亿美元
2008年6月思科公司宣布投入3亿元人民币支持四川地震灾后重建
4、泰科电子：世界上最大的无源电子元件供应商
泰科电子拥有 60 年的创新经验，是销售额高达 148 亿美元的全球领先企业以及世界上最大的无源电子元件供应商。我们设计、制造和销售面向世界各地从汽车用产品、家用电器到照相机和计算机等各行各业中超过 200，000 家客户的近 500，000 种独一无二的产品；面向电信和能源市场的网络解决方案与系统；以及面向应急通讯、雷达和国防应用的无线系统。
引领业界60年
超过148亿美元的销售额
产品目录包括近 500，000 种独一无二的产品
17，000 多项专利
遍布世界各地超过45个国家
