《光纤通信》课件.ppt

光通信与光电技术,课程教学,方法基础内容知识应用方式课堂讲授考核平时表现期末考试,课程简介,光通信以光波为载体的通信方式光电技术光学、电子学、光电转换光互连用光技术实现两个以上通信单元的链接结构光通信光互连光电技术理论层次应用层次技术细节,课程简介,光通信基础知识光通信器件基础光链路及光开关光网络中的全息技术光网络中的空间光调制器光网络中的光纤旋转连接器,光开关,用于光交换设备及系统中实现全光层次的路由选择、波长选择等功能,全息技术,用一条激光束将一个物体照亮，使其反射到那个底板上去，再用另一条光束，经过平面镜，也反射到那个底板上去，两者在底板上形成一幅“干涉图样”。底板再受到第二条波长相同的激光束照射时，就会显现出清晰的图象。,空间光调制器,光纤旋转连接器,第一章 光通信基础知识,1.1 光互连网络概念及背景光互连定义：以光的波粒二相性与物质相互作用产生的各种现象实现数据和信号传输和交换的理论和技术波粒二相性?相互作用?传输和交换？,光通信的发展50年代，集成电路芯片60年代，半导体激光器70年代，激光二极管室温运转80年代，低损耗硅玻璃光纤,大规模并行机处理器与处理器处理器与内存电互连？光互连？,神经网络计算机脑神经网络：上万个突触与周边互连密集度！,集成电路带宽互连密度时钟能耗抗干扰,1.2 光互连的物理依据光学信息通道不具有静质量：真空&介质以介质中的光速传播，与接收信号的元件数无关GHz带宽，损耗小,光传输频率光频信号频率无需考虑信号频率变化的影响光速c=299792458m/s 可见光的频率范围处在430万亿赫兹（红光）与750万亿赫兹（紫光）之间整个光谱的频率可小到十亿赫兹之下（电磁波），大到3 X 10 10 十亿赫兹之上（射线）。复用波分复用,光学并行性电子之间通过电磁场相互作用光波导可相互穿越（交叉角10度）光互连不受平面或准平面的限制光互连密度的限制自由空间：可分辨的光点尺寸波导：所要求的波导尺寸,光传输的多维多重复用性波长偏振相位频率,光互连的扇出数扇出数：广播能力，即一点到多点的连接能力实现光互连网络重构光网络动态互连,1.3 光互连系统的技术特性光互连的链路与结点链路是用于多处理器系统中两个处理器或其他信息功能单元之间一对一的连接通道结点是链路和光互连网络端点所连接的功能单元,互连网络中的光交换（光开关）路由器！光电混合式全光式多计算机系统中的粒度,光网络及互连系统,光网络概述概述网络拓扑同步光网络波分复用,光互连系统概述光纤互连光电混合光纤互连自由空间光互连基于智能像素自由空间光互连,光网络概述,光互连技术特点回顾高带宽、独立传输、无干扰、互连数目大互连密度高、低功耗（如何理解？）大规模并行计算机中的互连网络并行神经网络,光互连的优越性极高的空间和时间带宽积抗干扰互连数大、互连密度高无触点连接等光程性低功耗,电互连的限制带宽限制时钟歪斜严重串话寄生效应易受电磁场干扰高功耗,光互连技术的实现方式自由空间光互连光波导互连（光纤互连）,网络拓扑,点对点总线环网全连接,超立方体星型树型网格混合,并行系统中的光纤互连,光多路复用时分复用（TDM）频分复用（FDM）波分复用（WDM）解复用棱镜衍射光栅阵列波导光栅干涉滤光片布拉格光纤光栅法,加/减多路复用（OADM）,光无源器件,跳线,光耦合器,光隔离器,密集波分复用（DWDM）850nmS波段：1310nmC波段：1550nmL波段：1625nm,WWDM（宽波分复用，20世纪80年代）,NWDM（窄带波分复用，20世纪90年代）使用1550nm窗口28个通道通道间距400GHzDWDM（密集波分复用，90年代中期）使用1550nm窗口64160个通道通道间距50或25GHzCWDM（粗波分复用，90年代中期）通道减少间距增大,信号发生：LD信号合并：复用器信号传输：光纤信号放大：光放大器信号分离：解复用器信号接收：光探测器,