光電基礎(chǔ)知識培訓(xùn)

1、1 12 2反射反射折射折射全反射全反射干涉干涉衍射衍射偏振偏振光纖光纖激光器激光器光無源器件光無源器件光學(xué)玻璃光學(xué)玻璃光學(xué)晶體光學(xué)晶體光學(xué)塑料光學(xué)塑料3 3光光- -，是我們最熟悉的現(xiàn)象之一，是我們最熟悉的現(xiàn)象之一，沒有光，人類就無法生存。沒有光，人類就無法生存。萬物生長靠太陽！萬物生長靠太陽！地球上的主要能源都是直接或間接來自太陽能！地球上的主要能源都是直接或間接來自太陽能！4 4佛光佛光彩虹彩虹海市蜃樓海市蜃樓日暈日暈5 5光學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛光學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛顯微鏡顯微鏡激光制導(dǎo)激光制導(dǎo)潛望鏡潛望鏡紅外雷達(dá)紅外雷達(dá)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡哈勃太空望遠(yuǎn)鏡光纖通訊光纖通訊6 6 萌芽時期萌

2、芽時期 （前（前5世紀(jì)世紀(jì)-15世紀(jì)末世紀(jì)末 ） 幾何光學(xué)時期幾何光學(xué)時期 （16世紀(jì)初世紀(jì)初-18世紀(jì)末）世紀(jì)末） 波動光學(xué)時期波動光學(xué)時期 （19世紀(jì)初世紀(jì)初-19世紀(jì)末）世紀(jì)末） 現(xiàn)代光學(xué)時期現(xiàn)代光學(xué)時期 （20世紀(jì)世紀(jì)60年代起年代起- ） 量子光學(xué)時期量子光學(xué)時期 （19世紀(jì)末世紀(jì)末-20世紀(jì)初）世紀(jì)初）7 7光又是什么？光又是什么？什么是光？什么是光？Light is color! Light is energy!Light is wave?Light is particle ?8 8 9 9 實(shí)驗(yàn)證明實(shí)驗(yàn)證明光同無線電波、光同無線電波、X X射線、射線、射線一樣都是電磁波射線一樣

3、都是電磁波，僅是它們的頻，僅是它們的頻率不同而已，電磁波的波長率不同而已，電磁波的波長、頻率、頻率和傳播速度和傳播速度三者之間的關(guān)系為：三者之間的關(guān)系為： -按電磁波的波長（或頻率）大小的順序把它們排列成譜按電磁波的波長（或頻率）大小的順序把它們排列成譜速度速度= =波長波長頻率頻率1010 由由合起來構(gòu)成范圍非常廣闊的電合起來構(gòu)成范圍非常廣闊的電磁波譜磁波譜 在電磁波中，能被眼睛看到的，只是一個很窄的波段，通常叫在電磁波中，能被眼睛看到的，只是一個很窄的波段，通常叫做可見光，在可見光做可見光，在可見光 范圍內(nèi)不同波長的光引起范圍內(nèi)不同波長的光引起不同的顏色感覺。不同的顏色感覺。（400-76

4、0nm）1111無線電波無線電波紅外線、可見光、紫外線紅外線、可見光、紫外線X X射線射線射線射線1212波長范圍波長范圍特性特性應(yīng)用應(yīng)用波長大于波長大于1mm1mm傳播過程中波動性明顯傳播過程中波動性明顯無線電技術(shù)無線電技術(shù)1313波長范圍波長范圍特性特性760760nmnm10106 6nmnm熱效應(yīng)熱效應(yīng)應(yīng)用應(yīng)用 加熱物體、紅外攝影、探加熱物體、紅外攝影、探測物體、紅外遙感技術(shù)等測物體、紅外遙感技術(shù)等紅外偵察紅外偵察1414波長范圍波長范圍特性特性應(yīng)用應(yīng)用400400nmnm760760nmnm能作用于眼睛并引起視覺能作用于眼睛并引起視覺照明、攝影等照明、攝影等1515 可見光波長與顏色

5、的可見光波長與顏色的對應(yīng)關(guān)系如下對應(yīng)關(guān)系如下 76007600630063006000600057005700500050004500450043004300400040001616波長范圍波長范圍5 5nm nm 400400nmnm特性特性 熒光效應(yīng)、化學(xué)作用、殺菌消毒熒光效應(yīng)、化學(xué)作用、殺菌消毒應(yīng)用應(yīng)用感光技術(shù)、醫(yī)用消毒等感光技術(shù)、醫(yī)用消毒等紫外線殺菌燈紫外線殺菌燈紫外光皮膚病治療儀紫外光皮膚病治療儀 1717波長范圍波長范圍X X射線：射線：1010-12-12m m 1010-9-9m m射線：小于射線：小于 1010-12 -12 m m特性特性穿透力很強(qiáng)穿透力很強(qiáng)應(yīng)用應(yīng)用檢查金屬

6、部件，醫(yī)學(xué)透視等檢查金屬部件，醫(yī)學(xué)透視等醫(yī)學(xué)透視醫(yī)學(xué)透視CT 機(jī)機(jī)1818l陽光含有：陽光含有：無線電波、紅外無線電波、紅外線、可見光、紫外線、線、可見光、紫外線、x x射射線、線、射線射線l太陽輻射的能量集中在太陽輻射的能量集中在可見可見光、紅外線、紫外線光、紅外線、紫外線三個區(qū)三個區(qū)域域l陽光中波長在陽光中波長在5.5x105.5x10-7-7m m的的黃黃綠光綠光附近，輻射的能量最強(qiáng)，附近，輻射的能量最強(qiáng)，這區(qū)域恰好是人眼最敏感這區(qū)域恰好是人眼最敏感1919 任何波長的電磁波在真空中的傳播速度都任何波長的電磁波在真空中的傳播速度都是相同的：是相同的：C = 3C = 310108 8m/

7、sm/s 單位換算：單位換算：1m =101m =103 3mm=10mm=106 6m=10m=109 9nm=10nm=1010 10 （埃）（埃） 光具有光具有波粒二象性波粒二象性：光具有粒子性，這種粒子：光具有粒子性，這種粒子稱做稱做“光量子光量子”，簡稱，簡稱“光子光子”20202121 幾何光學(xué)幾何光學(xué) 采用光的直線傳播概念，研究光傳播的基本規(guī)律和光采用光的直線傳播概念，研究光傳播的基本規(guī)律和光通過光學(xué)系統(tǒng)成像的原理和應(yīng)用通過光學(xué)系統(tǒng)成像的原理和應(yīng)用 按照近代物理學(xué)的觀點(diǎn)，光具有波粒二象性，那么如按照近代物理學(xué)的觀點(diǎn)，光具有波粒二象性，那么如果只考慮光的粒子性，把光源發(fā)出的光抽象成

8、一條條光果只考慮光的粒子性，把光源發(fā)出的光抽象成一條條光線，然后按此來研究光學(xué)系統(tǒng)成像。線，然后按此來研究光學(xué)系統(tǒng)成像。 內(nèi)容內(nèi)容光的直線傳播定律光的直線傳播定律光的獨(dú)立傳播定律光的獨(dú)立傳播定律光的反射和折射定律光的反射和折射定律 2222 物體的影子物體的影子 光只有在均勻媒光只有在均勻媒質(zhì)里沿直線傳播質(zhì)里沿直線傳播，在非均勻媒質(zhì)，在非均勻媒質(zhì)中光線將因折射中光線將因折射而彎曲而彎曲2323 在一個暗箱的前壁上開一小孔，在一個暗箱的前壁上開一小孔，由物體上各點(diǎn)發(fā)出的光線將沿直線由物體上各點(diǎn)發(fā)出的光線將沿直線通過小孔，在暗箱的后壁上形成一通過小孔，在暗箱的后壁上形成一倒立的像倒立的像小孔成像小

9、孔成像注意：光線只在均勻媒質(zhì)中沿直線傳播，注意：光線只在均勻媒質(zhì)中沿直線傳播，在非均勻媒質(zhì)中光線將因折射而彎曲在非均勻媒質(zhì)中光線將因折射而彎曲日食形成過程日食形成過程2424 不同的光源發(fā)出的光線在空間某點(diǎn)相遇不同的光源發(fā)出的光線在空間某點(diǎn)相遇時，時，。在光線的相會點(diǎn)上，。在光線的相會點(diǎn)上，光的強(qiáng)度是各光束的簡單疊加，離開交會光的強(qiáng)度是各光束的簡單疊加，離開交會點(diǎn)后，各個光束點(diǎn)后，各個光束。局限性：沒有考慮光的波動性質(zhì)局限性：沒有考慮光的波動性質(zhì)2525 斯涅耳折射定律斯涅耳折射定律 n1 sin = n2 sin 這可是重點(diǎn)這可是重點(diǎn)?。“?！光的反射、折射定律：光的反射、折射定律：反射線與折

10、射線都在入射面內(nèi)反射線與折射線都在入射面內(nèi)反射角等于入射角，反射角等于入射角， = 折射角與入射角正弦之比與入射角無折射角與入射角正弦之比與入射角無關(guān)，是一個與媒質(zhì)和光的波長有關(guān)的關(guān)，是一個與媒質(zhì)和光的波長有關(guān)的常數(shù)常數(shù) 2626n1n2入射線入射線反射線反射線折射線折射線 - 入射角入射角 - 反射角反射角 - 折射角折射角物質(zhì)的折射率物質(zhì)的折射率n=c/v -描述介質(zhì)中光速減慢程度的物理量描述介質(zhì)中光速減慢程度的物理量注意：幾何光學(xué)三定律注意：幾何光學(xué)三定律是近似的，它只有在空是近似的，它只有在空間障礙物以及反射和折間障礙物以及反射和折射界面的尺寸遠(yuǎn)大于光射界面的尺寸遠(yuǎn)大于光的波長時成立的

11、波長時成立 利用三定律來設(shè)計(jì)利用三定律來設(shè)計(jì)光學(xué)儀器光學(xué)儀器法線法線真空折射率為真空折射率為1，在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，20攝氏度時空氣折射率為攝氏度時空氣折射率為1.000282727（四）全反射現(xiàn)象（四）全反射現(xiàn)象 全反射現(xiàn)象的定義：全反射現(xiàn)象的定義： 光線入射到兩種介質(zhì)的分界面時，通常都會發(fā)生折射和光線入射到兩種介質(zhì)的分界面時，通常都會發(fā)生折射和反射，但在一定條件下，入射到介質(zhì)上的光會全部反射回反射，但在一定條件下，入射到介質(zhì)上的光會全部反射回原來的介質(zhì)中，而沒有折射光產(chǎn)生，這種現(xiàn)象稱為原來的介質(zhì)中，而沒有折射光產(chǎn)生，這種現(xiàn)象稱為光的全光的全反射現(xiàn)象反射現(xiàn)象 發(fā)生全反射的條件可歸結(jié)為

12、：發(fā)生全反射的條件可歸結(jié)為： 、光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)、光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì) 、入射角大于臨界角、入射角大于臨界角 重點(diǎn)重點(diǎn)2828C.全反射現(xiàn)象的產(chǎn)生過程：全反射現(xiàn)象的產(chǎn)生過程：a a、一般情況下、一般情況下 斯涅耳折射定律斯涅耳折射定律 n1 sin = n2 sin b b、n1n1n2n2c c、n1n1n2n2應(yīng)用到的應(yīng)用到的公式公式入射光在兩種均入射光在兩種均勻介質(zhì)的分界面勻介質(zhì)的分界面產(chǎn)生折射和反射產(chǎn)生折射和反射入射角入射角折射角折射角入射角入射角折射角折射角2929=90n1sin = n2sin全反射條件：全反射條件：n1n2 sinsin 當(dāng)當(dāng)=90時，此時的時，

13、此時的稱為臨界角稱為臨界角當(dāng)入射角當(dāng)入射角大于臨界角時發(fā)生全反射現(xiàn)象大于臨界角時發(fā)生全反射現(xiàn)象n1n2就這么就這么簡單！簡單！3030D. 兩個全反射原理應(yīng)用的例子：兩個全反射原理應(yīng)用的例子： 、全反射棱鏡全反射棱鏡i i、改變光線傳播方向、改變光線傳播方向iiii、在光學(xué)儀器中，代替平、在光學(xué)儀器中，代替平面反射鏡，減少反射時的面反射鏡，減少反射時的光能損失光能損失等腰直角三角棱鏡等腰直角三角棱鏡 、光學(xué)纖維、光學(xué)纖維光纖線傳輸光信號光纖線傳輸光信號光線光線纖芯和包層纖芯和包層涂覆層涂覆層3131反射棱鏡反射棱鏡簡單棱鏡簡單棱鏡屋脊棱鏡屋脊棱鏡復(fù)合棱鏡復(fù)合棱鏡角錐棱鏡角錐棱鏡A A：3232

14、B B：應(yīng)用：棱鏡光譜儀，研究光譜應(yīng)用：棱鏡光譜儀，研究光譜棱鏡的色散棱鏡的色散利用棱鏡對不同波長的光有不同的折射率這一性質(zhì)利用棱鏡對不同波長的光有不同的折射率這一性質(zhì)3333C C：透鏡透鏡 -由兩個折射面包圍一種透明介質(zhì)（如玻璃）所形成的光學(xué)零件由兩個折射面包圍一種透明介質(zhì)（如玻璃）所形成的光學(xué)零件34343535實(shí)物圖片實(shí)物圖片3636由右由右圖圖可知，可知，顏顏料料三原色三原色加在一起可加在一起可變變成黑色成黑色。顏料三原色混合：顏料三原色混合：洋洋紅紅+ +青青= =藍(lán)藍(lán) 青青+ +黃黃= =綠綠黃黃+ +洋洋紅紅= =紅紅洋洋紅紅+ +青青+ +藍(lán)藍(lán)= =黑黑 紅紅、綠綠、藍(lán)藍(lán)能夠

15、匹配所有顏色的三種顏色稱為三原色能夠匹配所有顏色的三種顏色稱為三原色37373838 波動光學(xué)波動光學(xué) 以光的波動性為基礎(chǔ)，研究光的傳播及其規(guī)律以光的波動性為基礎(chǔ)，研究光的傳播及其規(guī)律 以波動理論研究以波動理論研究光的傳播光的傳播及光與物質(zhì)相互作用的光學(xué)及光與物質(zhì)相互作用的光學(xué)分支分支 內(nèi)容內(nèi)容 干涉干涉 衍射衍射 偏振偏振 393940404141：隨時間變：隨時間變化的電場在周圍空間產(chǎn)化的電場在周圍空間產(chǎn)生一個渦旋的磁場，隨生一個渦旋的磁場，隨時間變化的磁場在周圍時間變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生一個渦旋的電空間產(chǎn)生一個渦旋的電場，它們互相激發(fā)，交場，它們互相激發(fā)，交替產(chǎn)生，在空間形成統(tǒng)替產(chǎn)生，

16、在空間形成統(tǒng)一的場一的場電磁場，交電磁場，交變電磁場在空間以一定變電磁場在空間以一定的速度由近及遠(yuǎn)的傳播，的速度由近及遠(yuǎn)的傳播，就形成了電磁波就形成了電磁波 電磁波最主要的電磁波最主要的性質(zhì)之一就是能夠傳性質(zhì)之一就是能夠傳輸能量，電磁波的傳輸能量，電磁波的傳播過程伴隨著能量在播過程伴隨著能量在空間的傳遞空間的傳遞光波既光波既然是電磁波，它的傳然是電磁波，它的傳播過程就是能量傳遞播過程就是能量傳遞的過程，而光源發(fā)光的過程，而光源發(fā)光實(shí)際上是物體不斷向?qū)嶋H上是物體不斷向外輻射電磁波的過程外輻射電磁波的過程4242u電磁波在真空中的傳播速度為電磁波在真空中的傳播速度為 3 310108 8m/sm/

17、s：物體在一定的位置附近來回重復(fù)的運(yùn)動：物體在一定的位置附近來回重復(fù)的運(yùn)動波動是振動的傳播過程，振動是產(chǎn)生波動的根源波動是振動的傳播過程，振動是產(chǎn)生波動的根源 波動最基本的形式有兩種：波動最基本的形式有兩種：水面波是橫波，聲波是縱波，電磁波也是一種橫波水面波是橫波，聲波是縱波，電磁波也是一種橫波4343：振動方向和傳播方向垂直的波：振動方向和傳播方向垂直的波舉例舉例：將一根繩子一端固定，呈水平狀，手握繩子另一端做上下振動，：將一根繩子一端固定，呈水平狀，手握繩子另一端做上下振動，凹凸傳播凹凸傳播圖：繩子形成的橫波圖：繩子形成的橫波：振動方向和傳播方向相同的波：振動方向和傳播方向相同的波舉例舉例

18、：用手迅速而有節(jié)奏的推壓彈簧的另一端，可以看到彈簧上有的部分：用手迅速而有節(jié)奏的推壓彈簧的另一端，可以看到彈簧上有的部分疏，有的部分密，疏密相間，沿著彈簧向前傳播疏，有的部分密，疏密相間，沿著彈簧向前傳播圖：彈簧形成的縱波圖：彈簧形成的縱波機(jī)械振動的傳播過程機(jī)械振動的傳播過程形成機(jī)械波，電磁振動形成機(jī)械波，電磁振動（電磁振蕩）的傳播過（電磁振蕩）的傳播過程形成電磁波程形成電磁波橫波和縱波演示橫波和縱波演示4444A: 光是某一波段的電磁波光是某一波段的電磁波, 在真空中電磁波的傳播速度是在真空中電磁波的傳播速度是001c= 2.99794108 m/s 3108 m/s XYZOEH4545

19、C C: :可見光的波長范圍和頻率范圍。（真空中）可見光的波長范圍和頻率范圍。（真空中）B:折射率折射率rrvcn連接光學(xué)和電磁學(xué)的橋梁。連接光學(xué)和電磁學(xué)的橋梁。 390760nm 7.510144.11014Hz紅外紅外紫外紫外oA7600oA4000oA50mm1 . 0D D: :光波是橫波（振向和傳向垂直）光波是橫波（振向和傳向垂直） 實(shí)驗(yàn)證明：對人眼視覺和感光儀器起作用的主要是光的振動部分，實(shí)驗(yàn)證明：對人眼視覺和感光儀器起作用的主要是光的振動部分，所以，一般用電振動矢量來代表光的振動。所以，一般用電振動矢量來代表光的振動。 光在不同介質(zhì)中，光速不同，但頻率不光在不同介質(zhì)中，光速不同，

20、但頻率不 變，所以波長變，變，所以波長變，波長一般指真空中的波長。波長一般指真空中的波長。4646u 干涉：干涉：在兩個（或多個）光波疊加的區(qū)域，某些點(diǎn)的振動始終加強(qiáng)，在兩個（或多個）光波疊加的區(qū)域，某些點(diǎn)的振動始終加強(qiáng)，另一些點(diǎn)的振動始終減弱，形成在該區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定的光強(qiáng)強(qiáng)弱分布的現(xiàn)另一些點(diǎn)的振動始終減弱，形成在該區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定的光強(qiáng)強(qiáng)弱分布的現(xiàn)象稱為象稱為光的干涉現(xiàn)象光的干涉現(xiàn)象 對于光波來說，對于光波來說，干涉現(xiàn)象往往表現(xiàn)成亮暗相干涉現(xiàn)象往往表現(xiàn)成亮暗相間的條紋，干涉現(xiàn)象的顯著間的條紋，干涉現(xiàn)象的顯著程度可用干涉條紋的程度可用干涉條紋的反襯度反襯度來描述：來描述： = = （I IM M- -I

21、 Im m)/ ()/ (I IM M- -I Im m) )0101其中其中I IM M和和I Im m分別是干涉場中光分別是干涉場中光強(qiáng)的極大和極下值強(qiáng)的極大和極下值兩束波形成干的兩束波形成干的條件：條件：頻率相同頻率相同振動方向相同振動方向相同 相位差恒定相位差恒定重點(diǎn)重點(diǎn)4747楊氏雙縫干涉楊氏雙縫干涉 (1801年年)So縫屏縫屏縫屏縫屏接收屏接收屏暗條紋暗條紋以中央明紋為對稱的以中央明紋為對稱的明暗相間的干涉條紋明暗相間的干涉條紋S1S2. . . .4848D相鄰兩條明（暗）紋的間距：相鄰兩條明（暗）紋的間距：I 04I02I0 2 4 2 4 6 64949兩種常用的干涉儀介紹

22、兩種常用的干涉儀介紹5050等厚條紋等厚條紋待測工件待測工件平晶平晶 測表面不平度測表面不平度 nL2 mRrrkmk 221:測波長：測波長：已知已知、n，測測L可得可得2:測折射率：測折射率：已知已知、，測測L可得可得n3:測細(xì)小直徑、厚度、微小變化測細(xì)小直徑、厚度、微小變化牛頓環(huán)牛頓環(huán)1：測透鏡球面的半徑：測透鏡球面的半徑R2：測波長：測波長 3：檢驗(yàn)透鏡球表面質(zhì)量：檢驗(yàn)透鏡球表面質(zhì)量5151衍射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象當(dāng)波遇到障礙物時，它將偏離直線傳播，這種現(xiàn)象叫做當(dāng)波遇到障礙物時，它將偏離直線傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射波的衍射5252 一切波都能發(fā)生衍射，通過衍射把能量一切波都能發(fā)生衍射，通過衍

23、射把能量傳到陰影區(qū)域，能夠發(fā)生明顯衍射的條件是傳到陰影區(qū)域，能夠發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸跟波長差不多障礙物或孔的尺寸跟波長差不多 取一個不透光的屏，取一個不透光的屏，在它的中間裝上一個在它的中間裝上一個寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫，寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫，用平行的單色光照射，用平行的單色光照射，在縫后適當(dāng)距離處放在縫后適當(dāng)距離處放一個像屏一個像屏 5353衍射裝置實(shí)物圖衍射裝置實(shí)物圖54545555ABS 1、 孔較大時孔較大時屏屏上出現(xiàn)清晰的光斑上出現(xiàn)清晰的光斑 2、 孔較小時孔較小時屏上出現(xiàn)屏上出現(xiàn)衍射花樣衍射花樣5656光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光是一種波動光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光是一種波動光

24、的偏振表明光的橫波性光的偏振表明光的橫波性光矢量光矢量57571 1、自然光、自然光0I58582 2、線偏振光、線偏振光E59593 3、部分偏振光、部分偏振光0I60604 4、0I0I61610I62626363n取一根軟繩，一端固定在墻上，手持另一端上下抖動，就在軟繩上形成一列橫波取一根軟繩，一端固定在墻上，手持另一端上下抖動，就在軟繩上形成一列橫波. .現(xiàn)在，讓軟繩穿過一塊帶有狹縫的木現(xiàn)在，讓軟繩穿過一塊帶有狹縫的木板，如果狹縫與振動方向平行，則振板，如果狹縫與振動方向平行，則振動可以通過狹縫傳到木板的另一側(cè)動可以通過狹縫傳到木板的另一側(cè)（圖甲）如果狹縫與振動方向垂直，（圖甲）如果狹

25、縫與振動方向垂直，則振動就被狹縫擋住而不能向前傳播則振動就被狹縫擋住而不能向前傳播（圖乙）（圖乙）n如果將這根繩換成細(xì)軟的彈簧，前后如果將這根繩換成細(xì)軟的彈簧，前后推動彈簧形成縱波，則無論狹縫怎樣推動彈簧形成縱波，則無論狹縫怎樣放置，彈簧上的縱波都可以通過狹縫放置，彈簧上的縱波都可以通過狹縫傳播到木板的另一側(cè)（如下圖）傳播到木板的另一側(cè)（如下圖） 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明光是一種橫波設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明光是一種橫波6464偏振片偏振片發(fā)光體發(fā)光體以以光波光波代替代替機(jī)械波機(jī)械波以以偏振片偏振片代替代替木板狹縫木板狹縫6565 當(dāng)只有一塊偏振片時，以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片，透射光的強(qiáng)度不變 當(dāng)兩塊偏振片的透

26、振方向平行時，當(dāng)兩塊偏振片的透振方向平行時，透射光的強(qiáng)度最大，但是，比通透射光的強(qiáng)度最大，但是，比通過一塊偏振片時要弱過一塊偏振片時要弱 當(dāng)兩塊偏振片的透振方向垂當(dāng)兩塊偏振片的透振方向垂直時，透射光的強(qiáng)度最弱，直時，透射光的強(qiáng)度最弱，幾乎為零幾乎為零. .所以說：光波是一種橫波所以說：光波是一種橫波6666ii67670090i2n1n0i0i6868 偏振現(xiàn)象的實(shí)際應(yīng)用偏振現(xiàn)象的實(shí)際應(yīng)用 制成偏光眼鏡，可觀看立體電影制成偏光眼鏡，可觀看立體電影 若在所有汽車前窗玻璃和大燈前都裝上與地面若在所有汽車前窗玻璃和大燈前都裝上與地面 45 角、且向同一方向傾斜的偏振片，可以避免角、且向同一方向傾斜的

27、偏振片，可以避免 汽車會車時燈光的晃眼汽車會車時燈光的晃眼6969 在拍攝玻璃窗內(nèi)的物體時，去掉反射光在拍攝玻璃窗內(nèi)的物體時，去掉反射光 的干擾的干擾未裝偏振片未裝偏振片裝偏振片裝偏振片70707171n 光纖通訊：光纖通訊：n 光纖通訊的基本物質(zhì)要素光纖通訊的基本物質(zhì)要素 7272光通訊發(fā)展簡史光通訊發(fā)展簡史 20002000多年前多年前 烽火臺烽火臺燈光、旗語、手勢燈光、旗語、手勢 1880年年 光電話光電話無線光通信無線光通信 1970年年 光纖通信光纖通信7373 實(shí)現(xiàn)光實(shí)現(xiàn)光通訊的關(guān)通訊的關(guān)鍵點(diǎn)是什鍵點(diǎn)是什么？么？第一、第一、可靠的光源，可靠的光源，相干性好相干性好第二、第二、合適的

28、傳播介質(zhì)，合適的傳播介質(zhì)，損耗低，可靠性高損耗低，可靠性高7474n1960 Maiman1960 Maiman：紅寶石：紅寶石激光器激光器n1962 GaAs1962 GaAs二極管激光器：脈沖方式，二極管激光器：脈沖方式，7777K.K.n1966 1966 高錕、高錕、HockhamHockham及及WertsWerts：石英光纖的損耗可以減小到適合作為傳輸石英光纖的損耗可以減小到適合作為傳輸介質(zhì)介質(zhì)n19701970兩大重要突破兩大重要突破康寧公司：康寧公司：單模光纖，損耗單模光纖，損耗 20dB/km20dB/km，傳，傳輸介質(zhì)的閾值輸介質(zhì)的閾值貝爾實(shí)驗(yàn)室：貝爾實(shí)驗(yàn)室：室溫連續(xù)室溫連

29、續(xù)AlGaAsAlGaAs半導(dǎo)體激光半導(dǎo)體激光器器n波長波長850nm850nmn壽命幾分鐘數(shù)小時壽命幾分鐘數(shù)小時n結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： GaAsGaAs材料上外延生長雙異質(zhì)結(jié)材料上外延生長雙異質(zhì)結(jié)AlGaAs AlGaAs 歷歷史史7575n第一代：第一代：0.85um0.85um多模光纖多模光纖系統(tǒng)系統(tǒng)n第二代：第二代：1.3um1.3um多模光纖多模光纖系統(tǒng)系統(tǒng)n第三代：第三代：1.3um1.3um單模光纖單模光纖系統(tǒng)系統(tǒng)n第四代：第四代：1.55um1.55um單模光纖單模光纖系統(tǒng)系統(tǒng)n三個過渡：三個過渡：短波長短波長 長波長長波長多模光纖多模光纖 單模光纖單模光纖AlGaAs/GaAsInG

30、aAsP/InPAlGaAs/GaAsInGaAsP/InPn三項(xiàng)新技術(shù)三項(xiàng)新技術(shù): :波分復(fù)用波分復(fù)用(WDM)(WDM)相干通信相干通信光電子集成光電子集成(OEIC)(OEIC)歷歷史史7676信息源信息源傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)信息終端信息終端光纖、雙絞線、光纖、雙絞線、自由空間自由空間光通信系統(tǒng)介紹光通信系統(tǒng)介紹7777n通信容量大n中繼距離長n不受電磁干擾n資源豐富n光纖重量輕、體積小光纖通訊的優(yōu)點(diǎn)光纖通訊的優(yōu)點(diǎn)7878n光是一種電磁波光是一種電磁波n可見光可見光400nm400nm760nm760nmn光纖通信所用的波長光纖通信所用的波長 近紅外波段近紅外波段 8008001600nm1

31、600nm（0.8m-1.6m)0.8m-1.6m)n光的反射、折射光的反射、折射n全反射全反射1cm 1mm 100um 10um 1um 100nm 10nm 1nm 波長波長10G 100G 1T 10T 100T 1015 1016 1017 f (Hz)1.6um 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0um 900 800 700 600nm光通信使用范圍光通信使用范圍紅外線紅外線紫外線紫外線7979纖芯纖芯包層包層涂覆層涂覆層 纖芯纖芯Core:Core:折射率較高，用來傳送光折射率較高，用來傳送光 包層包層Cladding:Cladding:折射率較低，與纖芯一起形成全反

32、折射率較低，與纖芯一起形成全反 射條件；射條件； 涂覆層涂覆層Jacket:Jacket:強(qiáng)度大，能承受較大沖擊，保護(hù)光強(qiáng)度大，能承受較大沖擊，保護(hù)光纖，增強(qiáng)光纖的柔韌性。纖，增強(qiáng)光纖的柔韌性。單模光纖單模光纖80803MM光纜光纜3mm OUTER JACKET125 MICRON CLADDING (SILICA)50/62.5 MICRON CORE (SILICA)MULTIMODESINGLEMODEARAMID STRENGTHMEMBERS (Kevlar)900 MICRONBUFFER JACKET250 MICRON COATING 9 MICRON CORE (SILIC

33、A)8181ITU-T將單模光纖傳輸系統(tǒng)的低衰減工作波段將單模光纖傳輸系統(tǒng)的低衰減工作波段1260 1675nm細(xì)分的細(xì)分的6個波段個波段8282 短工作波長：短工作波長：850nm850nm 長工作波長：長工作波長：1310nm1310nm、1550nm1550nm光纖的分類光纖的分類-按工作波長按工作波長光纖的分類光纖的分類-按材料分類按材料分類石英系光纖：石英系光纖：高純度的高純度的SiO2SiO2摻適量雜質(zhì)，光纖摻適量雜質(zhì)，光纖 損耗最低、強(qiáng)度和可靠性最高，應(yīng)用最廣泛損耗最低、強(qiáng)度和可靠性最高，應(yīng)用最廣泛塑料包層光纖：塑料包層光纖：纖芯是石英，包層是硅樹脂纖芯是石英，包層是硅樹脂全塑光

34、纖：全塑光纖：纖芯和包層均由塑料制成，其損耗較纖芯和包層均由塑料制成，其損耗較大，可靠性也不高大，可靠性也不高8383n單模（單模（Single-ModeSingle-Mode）：）：長距離、大容量光纖通訊系統(tǒng)n多模（多模（Multi-ModeMulti-Mode）：）：中距離、中容量的光纖通訊系統(tǒng)CoreCladdingCoating光纖的分類光纖的分類-按模式分類按模式分類8484n階躍折射率分布光纖階躍折射率分布光纖 （階躍光纖（階躍光纖Step-Index Step-Index FiberFiber，SIFSIF ）n漸變折射率分布光纖漸變折射率分布光纖 （漸變光纖（漸變光纖Grade

35、d-Graded-Index FiberIndex Fiber，GIFGIF ）光纖的分類光纖的分類-按折射率分類按折射率分類85858686n按照按照ITU-TITU-T關(guān)于光纖類型的建議，可以將光關(guān)于光纖類型的建議，可以將光纖分為纖分為G.651G.651光纖光纖( (漸變型多模光纖漸變型多模光纖) )、G.652G.652光光纖纖( (常規(guī)單模光纖常規(guī)單模光纖) )、G.653G.653光纖光纖( (色散位移光色散位移光纖纖) )、G.654G.654光纖光纖( (截止波長光纖截止波長光纖) )和和G.655G.655( (非零非零色散位移光纖色散位移光纖) )光纖光纖。n按套塑按套塑(

36、 (二次涂覆層二次涂覆層) )可以將光纖分為可以將光纖分為松套松套光纖光纖和和緊套光纖緊套光纖。n現(xiàn)在實(shí)用的石英光纖通常有以下三種：現(xiàn)在實(shí)用的石英光纖通常有以下三種：階階躍型多模光纖躍型多模光纖、漸變型多模光纖漸變型多模光纖和和階躍型單模階躍型單模光纖。光纖。光纖的分類光纖的分類-按按ITU-TITU-T分類分類8787激光器激光器光放大器光放大器探測器探測器光調(diào)制器光調(diào)制器波長轉(zhuǎn)換器波長轉(zhuǎn)換器光隔離器光隔離器光耦合器光耦合器光濾波器光濾波器光開關(guān)光開關(guān)光衰減器光衰減器色散補(bǔ)償器色散補(bǔ)償器偏振控制器偏振控制器偏振模補(bǔ)償器偏振模補(bǔ)償器888889899090 激光的亮度很高，把激光聚起來，可以產(chǎn)

37、生激光的亮度很高，把激光聚起來，可以產(chǎn)生幾千萬度的高溫，它可以溶解最難融化的金屬；幾千萬度的高溫，它可以溶解最難融化的金屬； 一根普通的電話線，只能同三路電話；一條一根普通的電話線，只能同三路電話；一條微波線路，可通十萬路電話；而一條激光通訊線微波線路，可通十萬路電話；而一條激光通訊線路，可以同一億路電話；路，可以同一億路電話； 激光在傳輸過程中始終像一條筆直的線，一激光在傳輸過程中始終像一條筆直的線，一束激光射出束激光射出2020公里遠(yuǎn)，光斑只有茶杯口那么大。公里遠(yuǎn)，光斑只有茶杯口那么大。9191 1917年，愛因斯坦就預(yù)言了受激輻射的存在年，愛因斯坦就預(yù)言了受激輻射的存在 1957年，我國

38、第一所光學(xué)專業(yè)研究所長春光機(jī)所建立年，我國第一所光學(xué)專業(yè)研究所長春光機(jī)所建立 1958年，美國物理學(xué)家肖洛、湯斯發(fā)表激光原理論文年，美國物理學(xué)家肖洛、湯斯發(fā)表激光原理論文 1960年，邁曼制成了世界上第一臺紅寶石激光器，標(biāo)志著年，邁曼制成了世界上第一臺紅寶石激光器，標(biāo)志著激光技激光技 術(shù)的誕生術(shù)的誕生 1963年，我國第一臺半導(dǎo)體激光器研制成功年，我國第一臺半導(dǎo)體激光器研制成功 1964年，我國第一所激光技術(shù)的專業(yè)研究所上海光機(jī)所成年，我國第一所激光技術(shù)的專業(yè)研究所上海光機(jī)所成立立 1966年，我國第一臺年，我國第一臺YAG激光器研制成功激光器研制成功9292水分子模型水分子模型:H2O一個水

39、分子是由一個氧原子和兩個氫原子構(gòu)成的一個水分子是由一個氧原子和兩個氫原子構(gòu)成的原子是化學(xué)變化中的最小粒子原子是化學(xué)變化中的最小粒子9393n 物質(zhì)是由一些同類微粒組成，（即原子，分子，離子）物質(zhì)是由一些同類微粒組成，（即原子，分子，離子）n 原子可以處于不同的運(yùn)動狀態(tài)，具有不同的內(nèi)部能量。原子可以處于不同的運(yùn)動狀態(tài)，具有不同的內(nèi)部能量。 這些能量在數(shù)值上是斷續(xù)的。這些能量在數(shù)值上是斷續(xù)的。 通常把原子所可能具有的能量，按其高低畫出，這就是所謂的能級圖。通常把原子所可能具有的能量，按其高低畫出，這就是所謂的能級圖。n 基態(tài)：原子處于內(nèi)部能量最低的狀態(tài)，稱次原子處于基態(tài)：原子處于內(nèi)部能量最低的狀態(tài)

40、，稱次原子處于基態(tài)基態(tài)。n 激發(fā)態(tài)：其它比基態(tài)能量高的狀態(tài)，都叫做激發(fā)態(tài)：其它比基態(tài)能量高的狀態(tài)，都叫做激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)粒子二能級分布圖粒子二能級分布圖E1E1E2E2能量少，低能級能量少，低能級能量多，高能級能量多，高能級9494 自發(fā)輻射自發(fā)輻射E2E2E1E1輻射出的光子能量輻射出的光子能量hh2121滿足玻爾條件：滿足玻爾條件：E2-E1= hE2-E1= h2121 在沒有外界在沒有外界作用情況下，作用情況下，原子從高能態(tài)原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷，向低能態(tài)躍遷，釋放的能量以釋放的能量以光輻射的形式光輻射的形式放出放出9595 受激吸收受激吸收E2E2E1E1當(dāng)原子系統(tǒng)受到當(dāng)原子系統(tǒng)受到外

41、來的能量為外來的能量為h21的光子照射的光子照射時，如果時，如果h21=E2-E1，則處于低能態(tài)則處于低能態(tài)E1上的原子受到激上的原子受到激發(fā)，躍遷到高能發(fā)，躍遷到高能態(tài)態(tài)E2上去，同時上去，同時吸收一個能量為吸收一個能量為h21的光子的光子9696 受激輻射受激輻射受激輻射過程產(chǎn)生的光簡稱受激輻射過程產(chǎn)生的光簡稱 當(dāng)原子受到外來能當(dāng)原子受到外來能量為量為h21h21的光子照射的光子照射時，若時，若h21=E2-E1h21=E2-E1，則處于高能態(tài)則處于高能態(tài)E2E2上的上的原子也會受到外來的原子也會受到外來的能量為能量為h21h21的光子的的光子的誘發(fā)，而從高能態(tài)誘發(fā)，而從高能態(tài)E2E2躍遷

42、到低能態(tài)躍遷到低能態(tài)E1E1上去上去，這時原子將發(fā)射一，這時原子將發(fā)射一個和外來光子能量相個和外來光子能量相同的光子同的光子9797 受激輻射是與受激輻射是與受激吸收相反的受激吸收相反的過程，放出的光過程，放出的光子與外來光子頻子與外來光子頻率、傳播方向、率、傳播方向、相位及偏振等完相位及偏振等完全一樣，光輻射全一樣，光輻射能量增大一倍能量增大一倍9898光放大過程：光的受激輻射光的受激吸收光放大過程：光的受激輻射光的受激吸收 實(shí)現(xiàn)原子系統(tǒng)的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布實(shí)現(xiàn)原子系統(tǒng)的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布是使光是使光的受激輻射從次要位置轉(zhuǎn)化為主導(dǎo)地位的的受激輻射從次要位置轉(zhuǎn)化為主導(dǎo)地位的必要條件，它也是形成激光的必

43、要條件必要條件，它也是形成激光的必要條件E1E1E2E2 若一物質(zhì)，處于若一物質(zhì)，處于高能級上的原子高能級上的原子數(shù)密度大于處于數(shù)密度大于處于低能級上的原子低能級上的原子數(shù)密度，則該物數(shù)密度，則該物質(zhì)處于質(zhì)處于“粒子數(shù)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布反轉(zhuǎn)分布”狀態(tài)狀態(tài)，這時的介質(zhì)稱，這時的介質(zhì)稱為為激活介質(zhì)激活介質(zhì)或或增增益介質(zhì)益介質(zhì)9999必須利用激勵能源，使工作物質(zhì)內(nèi)部的必須利用激勵能源，使工作物質(zhì)內(nèi)部的一中粒子在某些能級間實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)一中粒子在某些能級間實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布分布滿足閾值條件滿足閾值條件G（） G（）：）：單位長度的增益單位長度的增益 ：單位長度上的損耗單位長度上的損耗100100工作物質(zhì)工

44、作物質(zhì)激勵源（泵浦系統(tǒng)）激勵源（泵浦系統(tǒng)）光學(xué)諧振腔光學(xué)諧振腔101101u 根據(jù)工作物質(zhì)：根據(jù)工作物質(zhì)：l 固體激光器：固體激光器：紅寶石激光器、釹玻璃激光器、紅寶石激光器、釹玻璃激光器、YAGYAG激光器激光器l 氣體激光器：氣體激光器：氦氦- -氖激光器、二氧化碳激光器、氬離子激光器氖激光器、二氧化碳激光器、氬離子激光器l 半導(dǎo)體激光器：半導(dǎo)體激光器：砷化鎵半導(dǎo)體激光器砷化鎵半導(dǎo)體激光器l 染料激光器：染料激光器：若丹明若丹明6G6G染料激光器染料激光器u 根據(jù)激勵方式：根據(jù)激勵方式：l 光激勵激光器、電激勵、熱激勵等光激勵激光器、電激勵、熱激勵等u 根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式：根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式：l 連續(xù)

45、運(yùn)轉(zhuǎn)激光器和脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)激光器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)激光器和脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)激光器102102u紅寶石：紅寶石：CrCr3+3+:AI:AI2 2O O3 3 激活離子為三價鉻離子，基質(zhì)是剛玉晶體激活離子為三價鉻離子，基質(zhì)是剛玉晶體uNdNd3+3+:YAG:YAG摻釹釔石榴石摻釹釔石榴石 激活離子為三價鉻離子，基質(zhì)是激活離子為三價鉻離子，基質(zhì)是YAGYAG晶體晶體u釹玻璃：釹玻璃： 光學(xué)玻璃中摻入適量的光學(xué)玻璃中摻入適量的NdNd2 2O O3 3103103LDLD泵浦固體激光器泵浦固體激光器104104高相干性的激光束產(chǎn)生高相干性的激光束產(chǎn)生105105激光的特性激光的特性激光的應(yīng)用激光的應(yīng)用單色性好單色性好方向

46、性好方向性好相干性好相干性好能量集中能量集中激光切割激光切割激光焊接激光焊接激光打孔激光打孔激光醫(yī)療激光醫(yī)療光信息處理和激光通訊光信息處理和激光通訊激光在受控核聚變中的應(yīng)用激光在受控核聚變中的應(yīng)用106106激光切割激光切割激光的實(shí)際應(yīng)用激光的實(shí)際應(yīng)用激光打孔激光打孔激光武器激光武器激光醫(yī)療激光醫(yī)療激光焊接激光焊接激光通信激光通信107107108108109109水平型水平型 Pigtail垂直型垂直型 Pigtail110110保偏光纖線：保偏光纖線：Polarization-maintaining optical fiber 111111光纖準(zhǔn)直器光纖準(zhǔn)直器n準(zhǔn)直器的基本結(jié)構(gòu)是有由一個光

47、纖頭加一個耦合透鏡組成n基本的參數(shù)要求：插損、回?fù)p、工作距離等112112113113連接器連接器 connectorconnector114114115115FC-FCFC-FC多模光纖跳線多模光纖跳線LC-LCLC-LC多模光纖跳線多模光纖跳線SC-SCSC-SC多模光纖跳線多模光纖跳線ST-STST-ST單模光纖跳線單模光纖跳線LC-LCLC-LC單模光纖跳線單模光纖跳線SC-SCSC-SC單模光纖跳線單模光纖跳線光纖連接器光纖連接器( (又稱跳線又稱跳線) )：是指光線兩端都裝上連接器插頭，用來實(shí)現(xiàn)光路活動連接；是指光線兩端都裝上連接器插頭，用來實(shí)現(xiàn)光路活動連接； 單模光纖連接器：單模

48、光纖連接器：連接頭連接類型有連接頭連接類型有FCFC、SCSC、STST，端面接觸方式有，端面接觸方式有PCPC、UPCUPC、APCAPC型型 ；116116常用連接器類型FC TypeSC TypeSC2 TypeFDD Type117117F e r r u l e + Flange Insertion Loss(插入損耗插入損耗) 40dB SPC45dB UPC50dB APC60dB118118的典型結(jié)構(gòu)是兩個偏振器加一個旋轉(zhuǎn)片4 5 p o l a r c o r ef o r w o r d d i r e c t i o ng a r n e t0 p o l a r c o

49、 r er e v e r s e d i r e c t i o n119119120120無源光耦合器件（無源光耦合器件（Coupler)：能使傳輸中的光信號在特殊結(jié)構(gòu)的耦合區(qū)發(fā)生耦合，并進(jìn)行再分配的器件分類：-從功能上看：從功能上看： 光功率分配器（Splitter) 光波長分配（合/分波）耦合器（WDM Coupler)-從端口形式上：從端口形式上： X型（22）耦合器、Y型（12）耦合器、 星型（NN，N2）耦合器、樹型（1 N，N2）耦合器-從工作帶寬的角度：從工作帶寬的角度： 單工作窗口窄帶耦合器（Standard Coupler) 單工作窗口寬帶耦合器（Wavelength F

50、lattened Coupler) 雙工作窗口寬帶耦合器（ Wavelength Independent Coupler)-從傳導(dǎo)模式上分：從傳導(dǎo)模式上分： 多模耦合器 單模耦合器121121PLC SplitterDual Window 1N SpliterCoupler122122 -波分復(fù)用是光纖通訊中的一種傳輸技術(shù)，它利用了一根光纖可以同時傳輸波分復(fù)用是光纖通訊中的一種傳輸技術(shù)，它利用了一根光纖可以同時傳輸多個不同波長的光載波的特點(diǎn)，把光纖可能應(yīng)用的波長范圍劃分成若干個多個不同波長的光載波的特點(diǎn)，把光纖可能應(yīng)用的波長范圍劃分成若干個波段，每個波段用做一個獨(dú)立的通道傳輸一種預(yù)定波長的光信

51、號波段，每個波段用做一個獨(dú)立的通道傳輸一種預(yù)定波長的光信號通常將波分復(fù)用縮寫為通常將波分復(fù)用縮寫為WDM（Wavelength Division Multiplexing)按照通道間隔的差異，按照通道間隔的差異，WDM可以分為：可以分為： W-WDM（Wide-WDM ): 通道間隔等于或者大于通道間隔等于或者大于25nm M-WDM (Mid-WDM): 通道間隔小于通道間隔小于25nm,而大于而大于3.2nm D-WDM (Dense-WDM):通道間隔小于或等于通道間隔小于或等于3.2nm123123把不同波長的光信號復(fù)用到一根光纖中進(jìn)行傳送把不同波長的光信號復(fù)用到一根光纖中進(jìn)行傳送(如

52、每個波承載一種如每個波承載一種TDM 電信號）的方式統(tǒng)稱為波分復(fù)用。電信號）的方式統(tǒng)稱為波分復(fù)用。121 2 nWDM：波長間隔比較大，在不同傳輸窗口（比如：波長間隔比較大，在不同傳輸窗口（比如：1310nm、1550nm）DWDM：波長密集，同一傳輸窗口（比如：波長密集，同一傳輸窗口（比如1550nm）CWDM：粗波分復(fù)用，同一傳輸窗口內(nèi)波長間隔大（比如：粗波分復(fù)用，同一傳輸窗口內(nèi)波長間隔大（比如1550nm）雙纖雙向：一根光纖傳送一個方向的信號，系統(tǒng)使用兩根光纖雙纖雙向：一根光纖傳送一個方向的信號，系統(tǒng)使用兩根光纖單纖雙向：一根光纖傳送兩個方向的信號，系統(tǒng)使用一根光纖單纖雙向：一根光纖傳送

53、兩個方向的信號，系統(tǒng)使用一根光纖124124Tx1Tx2TxnMUXOLADEMUXRx1RxnRx2高速路加油站巡邏車 OSCOSC OSCOSC2.5Gbit/s10Gbit/s.千兆以太網(wǎng)125125OTUOUTWPA 1 n合合波波器器OTUOTU 1 nWBA波長轉(zhuǎn)換波長轉(zhuǎn)換合波器合波器光放大光放大分波器分波器分分波波器器OSCOSCOSC波長轉(zhuǎn)換器（波長轉(zhuǎn)換器（O T U）的功能是完成的功能是完成G.957光信號到光信號到G.692固定波長光的轉(zhuǎn)換。固定波長光的轉(zhuǎn)換。合波器和分波器合波器和分波器完成完成G.692固定波長光信號的合波和分波。固定波長光信號的合波和分波。光放大器光放大

54、器包括包括BA、PA、LA。BA是功放，通過提升合波后的光信號功率，從而提升各是功放，通過提升合波后的光信號功率，從而提升各 波長的輸出光功率；波長的輸出光功率；PA是預(yù)放，通過提升輸入合波信號的光功率，從而提升是預(yù)放，通過提升輸入合波信號的光功率，從而提升 各波長的接收靈敏度；各波長的接收靈敏度；LA是線放，完成對合波信號的純光中繼放大處理。是線放，完成對合波信號的純光中繼放大處理。OSC（光監(jiān)控信道）（光監(jiān)控信道）通常采用通常采用1310nm和和1510nm，負(fù)責(zé)整個網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳送。，負(fù)責(zé)整個網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳送。126126INiOUTINOUTi合波合波分波分波合波合波/(分波分波)

55、器件是將不同波長的光信號合在一起器件是將不同波長的光信號合在一起/(按波長分開按波長分開)的器件，是的器件，是DWDM系統(tǒng)最核心器件，這是光層的最基本復(fù)用合解復(fù)用。故分波系統(tǒng)最核心器件，這是光層的最基本復(fù)用合解復(fù)用。故分波/合波器件合波器件也經(jīng)常被叫做光復(fù)用也經(jīng)常被叫做光復(fù)用/(光解復(fù)用光解復(fù)用)器件器件這里的這里的“分分”、“合合”是相對波長是相對波長/頻率而言的，不是針對光功率而言。頻率而言的，不是針對光功率而言。127127特點(diǎn)：成本低，技術(shù)成熟，插損大特點(diǎn)：成本低，技術(shù)成熟，插損大插損理論計(jì)算方法：插損理論計(jì)算方法：插損級數(shù)插損級數(shù)3dB輸入端口編號與波長無關(guān)輸入端口編號與波長無關(guān)（對

56、波長不敏感）（對波長不敏感）對相鄰波長隔離作用低對相鄰波長隔離作用低inout12812814濾波器濾波器濾波器濾波器自聚焦棒透鏡自聚焦棒透鏡玻璃玻璃設(shè)計(jì)上可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的小型化器件，信號同帶平坦，且與極設(shè)計(jì)上可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的小型化器件，信號同帶平坦，且與極化無關(guān)，插入損耗小，通路間隔度好?；療o關(guān)，插入損耗小，通路間隔度好。但通路數(shù)不會很多。但通路數(shù)不會很多。129129膜片型波分復(fù)用器n光波分復(fù)用器是對波長進(jìn)行分離與合成的無源器件。nWDM的原理很簡單，利用鍍膜片，將需要的波長挑選出來。1301303端口端口8-Channel DWDM Modules4 Channel DWDM16-C

57、hannel DWDM Modules131131：是一種可把一列頻率間隔為f的光信號分為兩列頻率間隔為2f的光信號，分別從兩個信道輸出的光濾波技術(shù)，稱其中一個信道為奇信道，另外一個為偶信道。也稱為132132Interleaver50GHz100GHz 140 WDM100GHz 140 WDM50GHz 180 DWDM 器件器件133133什么是Interleaver134134應(yīng)用介紹1.6 T b/sinterleaver10-ch m ux/dem ux80-ch C -band+80-ch L-bandInterleaver主要和其他器件一起構(gòu)成WDM系統(tǒng)，用于數(shù)據(jù)等的傳輸。13

58、5135136136u光學(xué)玻璃光學(xué)玻璃 -應(yīng)用最廣泛的光學(xué)材料，屬于無機(jī)物，是高分子的凝聚應(yīng)用最廣泛的光學(xué)材料，屬于無機(jī)物，是高分子的凝聚態(tài)物質(zhì)態(tài)物質(zhì); ;不論化學(xué)成分和固化溫度范圍如何，一切由熔體過冷不論化學(xué)成分和固化溫度范圍如何，一切由熔體過冷卻所得的無定形體，由于粘度逐漸增加而具有的固體的機(jī)械卻所得的無定形體，由于粘度逐漸增加而具有的固體的機(jī)械性質(zhì)的，均稱之為玻璃；而且有液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)的過程應(yīng)當(dāng)性質(zhì)的，均稱之為玻璃；而且有液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)的過程應(yīng)當(dāng)是可逆的是可逆的光學(xué)晶體光學(xué)晶體 -是有規(guī)則排列結(jié)構(gòu)的固體是有規(guī)則排列結(jié)構(gòu)的固體光學(xué)塑料光學(xué)塑料 -屬于有機(jī)物，是有機(jī)高分子化合物屬于有機(jī)物，是

59、有機(jī)高分子化合物137137：無色光學(xué)玻璃：無色光學(xué)玻璃： 分為冕牌和火石兩大類，各以分為冕牌和火石兩大類，各以K和和F表示表示：有色光學(xué)玻璃：有色光學(xué)玻璃： 1、硒鎘著色玻璃、硒鎘著色玻璃-可以得到黃色（可以得到黃色（JB）、橙色（）、橙色（CB）、紅色（）、紅色（HB）玻璃）玻璃 2、離子著色的選擇性吸收玻璃、離子著色的選擇性吸收玻璃 3、離子著色的中性玻璃、離子著色的中性玻璃：特種光學(xué)玻璃：特種光學(xué)玻璃1、光學(xué)石英玻璃（熔石英）、光學(xué)石英玻璃（熔石英）2、紅外光學(xué)玻璃、紅外光學(xué)玻璃3、耐輻射光學(xué)玻璃、耐輻射光學(xué)玻璃4、防輻射光學(xué)玻璃、防輻射光學(xué)玻璃5、微晶玻璃、微晶玻璃-玻璃的物質(zhì)性質(zhì)，

60、如折射率、熱膨脹系數(shù)，玻璃的物質(zhì)性質(zhì)，如折射率、熱膨脹系數(shù)，不因測量方向的不同而不同不因測量方向的不同而不同138138-具有格子結(jié)構(gòu)的固體，物質(zhì)的具有格子結(jié)構(gòu)的固體，物質(zhì)的性質(zhì)隨測量方向的不同而不同性質(zhì)隨測量方向的不同而不同三大晶族七大晶系三大晶族七大晶系139139：紫外、紅外晶體：紫外、紅外晶體 -利用晶體透紫外、紅外的性能，制造紅外、紫外透光窗、分光棱鏡利用晶體透紫外、紅外的性能，制造紅外、紫外透光窗、分光棱鏡：偏振晶體：偏振晶體 -利用晶體的雙折射性能制造偏振零件利用晶體的雙折射性能制造偏振零件：閃爍晶體：閃爍晶體 - -某些堿鹵化合物的光學(xué)晶體中引入雜質(zhì)激活劑，能將看不見的核子射線