光通讯技术基础-1

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1、01400286光通信技术A---光纤技术基础OpticsFiberCommunicationWaveguideandFiberOptics理论课教师:陈淑芬/辛建国实验课教师:崔芳推荐参考书A.YarivIntegratedOpto-electronics(K.J.Eberling,Sperger-Verlag,1993)FundamentalsofoptoelectronicsC.R.PollockCornellUniversity光纤通信（顾畹仪，邮电出版社，2009）绪论1.什么是导波光学与集成光学？Whatis“WaveGuidedO

2、ptics”and“IntegratedOptics”?2.集成光学器件材料分类IOMaterialsanddevices3.应用方向Application4.学习内容StudyContent什么是导波光学与集成光学？–定义：–导波光学:–广义：研究光在与波长可比（l/a）的有限物质（介质、金属、气体等）空间内传输特性的学科–狭义：特指光在介质薄膜内的传输特性。–导波光学器件叫光波导器件.用电或磁场、控制改变光的传输特性的叫导波光电子学集成光学IntegratedOpto-electronics:•研究光波导器件集成化、功能化、小型化的学科。结

3、构与基本特性•结构形态：单结构形状•一维：平面•二维：矩形、圆柱形（光纤）复结构形状•阵列波导AWG•光子晶体光波导器件的分类有源器件(半导体,晶体，光纤，光子晶体)：–激光器(LED,LD,DFB,DBR,EDFL)–放大器(SOA,EDFA,Raman)–探测器(PIN,ADP,PMT)无源器件：•耦合器：功率分配器、偏振分束器、波分复用器；•滤波器：光纤光栅、F-P滤波器，AWG、OADM、DWDM；•（1D、2D、3D）光开关；•电光调制器：振幅调制型，相位调制型，强度调制型；光波导结构与基本特性•结构形态：•形状：•单波导结构一维：平

4、面•二维：矩形、圆柱形（光纤）•复波导结构:光子晶体,AWG物质按特性分类•导体:注入电磁场能量后,原子/分子完全电离,电子自由流动,如金属,等离子类;•介质:不完全电离型,产生正负电荷中心分离的偶极子,与电磁场相互作用传导能量,光子与偶极子发生弹性与非弹性碰撞,引起线性(瑞利)与非线性谐振[Raman（光学声子，分子振动）,Brillioun（声学声子，电致伸缩）];•绝缘体:完全不电离,吸收与反射能量,如木制品、橡胶、塑料等.集成光学介质材料分类•一、有序排列：–晶体：•半导体：直接带隙:GaAs,GaN,InP；•间接带隙：Si,Ge–铁

5、电晶体:LiNbO3,LiTaO3,KDP,KN*P–有机薄膜–光子晶体•二、无序排列：玻璃、石英、多晶结构330个气孔的PCF电镜象d=0.5m,=1.6m,2=4mPCF的近场模斑（0.633m）集成光学介质材料分类有源：III-V、II-VI族、氮化硅半导体晶体无源IV-IV族有序铁电晶体LiNbO,LiTaO,KDP,KNP排列33介电有机薄膜物质Polymer–无序排列：玻璃、石英、多晶结构光波导器件的应用领域•光纤通信•光纤传感•物联网=通信+传感光通信发展史•古代可见光通信:火光信号,灯塔等•1600年,法国基于望远镜

6、的光信息传输系统,方向标的每个位置代表一个数字,500站,5000km.•光纤通信的开始–1966年高锟和霍克哈姆发表文章指出光纤通信的可能性和技术途径–1970年Corning公司做出第一根损耗<20dB/km光纤–1976年第一次实用光纤通信系统在Atlanta现场实验44.7Mb/s,10km，GaAlAs850nm激光器•关键技术的突破,标志性成果:EDFA,WDM•实现全光网(AON，ALLOpticalNetwork)•实现大容量高速光通信:色散管理技术通信网络•有线电话•无线微波•准同步网•同步网•全光网ONT全光网发展过程•第一

7、阶段：•点到点的WDM链路系统；第二阶段：具有波长上下(OADM)能力的环形结构的光网络•第三阶段：•具有复杂光交叉互连功能(OXC)的网状结构的光网络。点—点光通信系统的基本构成发射端接收端光交换EDFAOXC+OADMDMMUUXXWDM光传输系统：波分复用+放大器+色散补偿多媒体用户光通信网络结构国家网（长途）节点：OADM城域网局域网无线TV电缆同轴电缆光纤其它光纤通信现状2009年,高锟获得Nobel奖时,全球光纤网总长度2.58亿公里,以1km/s速度增长.2009年国内网民3.6亿，99.8%村通电话，96%的乡镇通宽带，91%村

8、能上网2010年数据信息总量988EB(1EB=10亿GB)，约2006年的6倍物联网的发展预测•2010年物联网产值2000万•2015年物联网产值