光纖技術(shù)及應(yīng)用第一章

光纖技術(shù)及應(yīng)用第一章第一頁，共七十二頁，2022年，8月28日目錄1光纖技術(shù)概論2介質(zhì)光波導(dǎo)基礎(chǔ)3光纖傳輸4光源與光放大器光調(diào)制光探測(cè)器7光纖傳輸器件8光纖系統(tǒng)9光纖傳感10微波光子學(xué)11大規(guī)模光子集成及其系統(tǒng)應(yīng)用若干專題：第二頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/132參考書目《光纖通信》[日]末松安晴伊賀健一科學(xué)出版社《光纖通信》,楊祥林，國(guó)防工業(yè)出版社《光纖通信技術(shù)》Mynbaev等著，機(jī)械工業(yè)出版社《光纖傳感技術(shù)與應(yīng)用》，王惠文，國(guó)防工業(yè)出版社第三頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/133幾個(gè)有用的網(wǎng)站和學(xué)術(shù)期刊中國(guó)光纖在線/，CHINA通信網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)電信，慧聰網(wǎng)激光光電子頻道，光纖新聞網(wǎng)IEEEPhotonicsTechnologyletters,JournalofLightwaveTechnology,IEEEjournalofQuantumElectronics,IEEEjournalofselectedQuantumElectronics,OpticsLetters,OpticsExpress第四頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/134考試方式30％平時(shí)70％期末第五頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/135信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的重要性（1）信息技術(shù)第六頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/136信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的重要性（2）信息技術(shù)第七頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/137信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的重要性（3）電子商務(wù)：2008年中國(guó)電子商務(wù)市場(chǎng)交易額達(dá)到24000億元，同比增值達(dá)到41.2%，其中B2B市場(chǎng)仍是總交易額的構(gòu)成主體，C2C基本維持現(xiàn)狀，B2C將提速發(fā)展。2005年美國(guó)電子商務(wù)市場(chǎng)交易額達(dá)到了2.6萬億美，iResearch預(yù)計(jì)2008該交易額將會(huì)超過7萬億美元2007年江蘇省電子信息產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)銷售收入超萬億元的歷史性突破，達(dá)1.2萬億元，是2002年的7倍，5年年均增速48.5%；電子信息產(chǎn)業(yè)占全省工業(yè)銷售收入的比重達(dá)20%，占全國(guó)信息產(chǎn)業(yè)的比重達(dá)21%。無論是863項(xiàng)目還是國(guó)防項(xiàng)目，30％以上直接與信息技術(shù)相關(guān)國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力所在！第八頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/138

第一章光纖技術(shù)概論1.1光纖通信技術(shù)1.2光纖通信系統(tǒng)概述1.3光纖傳感和新型光纖技術(shù)第九頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/139

什么是通信通信是各種形式信息的轉(zhuǎn)移或傳遞通信的演變：語言交流，手勢(shì)等（原始）；書信(古代);電報(bào)、電話(近代);光纖、無線通信（現(xiàn)代）；未來的通信：光通信,無線通信,量子通信？？1.1 光纖通信技術(shù)載波傳輸媒介調(diào)制信息接收第十頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1310電話聲音/電波電波/聲音載波傳輸媒介（電線）調(diào)制信息接收第十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1311現(xiàn)代通信是各種電磁波的應(yīng)用10110710210610310510410410510310610210710110810010910-1101010-2101110-3101210-4101310-5101410-61015ELFVFVLFLFMFHFVHFUHFSHFEHF自由空間波長(zhǎng)，m頻率，Hz電力、電話無線電、電視微波紅外可見光雙鉸線同軸電纜光纖衛(wèi)星/微波AM無線電FM無線電頻段劃分傳輸介質(zhì)通信波段劃分及相應(yīng)傳輸媒介第十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1312光纖通信

什么是光纖通信利用光作為信息的載波信號(hào)，并通過光纖來傳送信息的通信系統(tǒng)。光纖通信是二十世紀(jì)一個(gè)非常重大的成就，它改變了人們的交流方式，使跨洋的交流變得更容易，更流行，使人類所在的地球更像是一個(gè)世界村載波光纖調(diào)制信息接收第十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1313用戶環(huán)路交換設(shè)備電復(fù)接設(shè)備衛(wèi)星通信微波通信光纖通信移動(dòng)通信發(fā)送機(jī)接收機(jī)傳輸系統(tǒng)用戶終端用戶終端信息信息用戶終端用戶終端用戶環(huán)路交換設(shè)備電復(fù)接設(shè)備信息信息現(xiàn)代通信方式示意圖用戶終端交換設(shè)備接入網(wǎng)電復(fù)接設(shè)備傳輸系統(tǒng)第十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1314

現(xiàn)代通信方式示意圖用戶環(huán)路交換設(shè)備電復(fù)接設(shè)備衛(wèi)星通信微波通信光纖通信移動(dòng)通信發(fā)送機(jī)接收機(jī)傳輸系統(tǒng)用戶終端用戶終端信息信息用戶終端用戶終端用戶環(huán)路交換設(shè)備電復(fù)接設(shè)備信息信息光纖通信經(jīng)過30年的技術(shù)發(fā)展目前正在淘汰著其他的有線通信方式衛(wèi)星激光通信第十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1315

數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的組成由光發(fā)射機(jī)、光纖光纜、中繼器與光接收機(jī)等基本單元組成。此外還包括一些互連與光信號(hào)處理器件，如光纖連接器、隔離器、調(diào)制器、濾波器、光開關(guān)及路由器、分插復(fù)用器ADM等。光源調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電路光發(fā)射機(jī)放大器光電二極管判決器光接收機(jī)光纖光纖中繼器光纖通信系統(tǒng)第十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1316光纖通信發(fā)展需要的關(guān)鍵和器件載波光纖調(diào)制信息接收光源低損耗光纖PhotonicIntegratedCircuits—PIC在信息技術(shù)上，PIC將像IC一樣，造就信息技術(shù)一種革命性的發(fā)展第十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1317光纖通信的發(fā)展過程雛形：古代烽火、手旗、燈光1880年貝爾的光電話激光器(發(fā)送源）光纖(傳輸介質(zhì))1960Maiman發(fā)明紅寶石激光器1962半導(dǎo)體激光器誕生(GaAs870nm)70年代室溫工作LD(GaAsAI850nm)1300、1550nm多模LD單模LD1951醫(yī)用玻璃纖維(損耗1000dB/km)1966高錕理論預(yù)言1970康寧制出低損耗光纖(20dB/km)1300(0.5dB/km),1550nm(0.2dB/km)低損耗窗口光纖開發(fā)單模光纖第十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1318最早的現(xiàn)代光通信1870年貝爾發(fā)明了“光電話”光源：太陽光光檢測(cè)器：硅光電池傳輸媒質(zhì)：大氣送話器振動(dòng)器受話器陽光反射鏡透鏡透鏡硅光電池拋物面貝爾光電話的缺點(diǎn)傳輸媒質(zhì)：大氣的不穩(wěn)定性光源：太陽光的不穩(wěn)定性光檢測(cè)器：硅光電池的響應(yīng)問題容量：?jiǎn)温返谑彭摚财呤摚?022年，8月28日2023/3/1319光纖通信的發(fā)展過程載波光纖調(diào)制信息接收光源低損耗光纖20世紀(jì)70年代：新型半導(dǎo)體激光器與光檢測(cè)器的壽命都達(dá)到了10萬小時(shí)1979年發(fā)現(xiàn)了光纖1310nm/1550nm的低損耗窗口，光纖的衰減系數(shù)一下降到0.2dB/km。第二十頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1320第二十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1321TXEDFAEDFATXTXTXTXTXTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX40km40km40km40km40km40km40km40km40km1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTXTXTXTXTXTXTXTXTXMUX120km120km120kmDEMX革命性的光纖通信技術(shù)：波分復(fù)用技術(shù)（WDM）＋摻餌光纖放大器（EDFA）1989年摻鉺光纖放大器EDFA的研制成功第二十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1322光纖通信技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)光纖傳輸?shù)念l帶很寬，故傳輸容量很大，理論上可通上億門話路或上萬套電視，可進(jìn)行圖像、數(shù)據(jù)、傳真、控制等多種業(yè)務(wù)；不受電磁干擾，保密性好；耐高溫、高壓、抗腐蝕，工作可靠；光纖材料來源豐富，可節(jié)約大量有色金屬(如銅、鋁)，且直徑小、重量輕。第二十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1323

光纖通信的優(yōu)點(diǎn)--容量大

7.04(Tb/s)÷64(kb/s/路)=1.1(億路電話)0000000000000001111111118kHz第二十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1324

光纖的優(yōu)點(diǎn)--尺寸小、重量輕，抗腐蝕第二十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1325

光纖通信的優(yōu)點(diǎn)--保密性強(qiáng)，抗電磁干擾可達(dá)一千多芯！第二十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1326

光纖的優(yōu)點(diǎn)-節(jié)約有色金屬、傳輸損耗低第二十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1327光纖通信技術(shù)的發(fā)展可分為工作波長(zhǎng)光纖激光器比特率B中繼距離L第一代70年代850nm多模多模10～100Mb/s10Km第二代80年代初1300nm多模單模多模100Mb/s1.7Gb/s20Km50Km第三代80年代中～90年代初1550nm單模單模2.5Gb/s～10Gb/s100Km第二十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1328光纖通信技術(shù)的發(fā)展可分為（續(xù)）工作波長(zhǎng)光纖激光器比特率B中繼距離L第四代90年代1550nm單模單模2.5Gb/s10Gb/s21000Km（環(huán)路）1500Km光放大系統(tǒng)第五代1550nm單模單模波分復(fù)用WDM單路速率:40,160,640Gb/s信道數(shù):8,16,64,128,1022超長(zhǎng)傳輸距離:27000Km(Loop)6380(Line)目前研究?jī)?nèi)容WDM光網(wǎng)絡(luò)，全光分組交換，高速光時(shí)分復(fù)用，100Gbit/s傳輸，GPON/EPON/WDM-PON,微波光子學(xué)，大規(guī)模光子集成第二十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1329單根光纖通信容量不斷突破？第三十頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1330

世界網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)化趨勢(shì)電話業(yè)務(wù)將逐漸由主角成為配角！Yearend1997Voicegrowthassumed10%Datagrowthassumed50%Voice/Datacrossoverat2002第三十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1331網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)容量發(fā)展趨勢(shì)傳輸容量 5Tb/s10Tb/s 10-40Tb/s

單纖波長(zhǎng) 100-200 200-500 500-1000

信道速率 2.5-10Gb/s 10-40Gb/s 160Gb/s-1Tb/s

可用帶寬 100nm 200nm400nm

支撐技術(shù) OADM/OXC光路由、全光交換、 DWDM自適 光包、光信號(hào)OTDM、QPSK、應(yīng)色散補(bǔ)償處理、光3R、光路集成、 波長(zhǎng)變換 保密通信2000 2010 2020 來源:林金桐教授（北郵）第三十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1332截止2008年12月31日，中國(guó)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到2.98億人，普及率達(dá)到22.6%，超過全球平均水平,年增長(zhǎng)率為41.9%。

寬帶網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到2.7億人，占網(wǎng)民總體的90.6%。手機(jī)上網(wǎng)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到11760萬人，較2007年增長(zhǎng)了133%。

農(nóng)村網(wǎng)民規(guī)模增長(zhǎng)迅速，網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到8460萬人，較2007年增長(zhǎng)60.8%，增速遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過城鎮(zhèn)（35.6%）遠(yuǎn)端大樓遠(yuǎn)端大樓遠(yuǎn)端大樓端局光網(wǎng)絡(luò)通信澳大利亞總理陸克文7日宣布，政府將投入420億澳元(約合300億美元)，用8年時(shí)間建設(shè)一個(gè)覆蓋全國(guó)的超高速光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)。第三十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1333IPTV3G無線WLAN互聯(lián)網(wǎng)高清電視電話光纖無論無線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其核心承載網(wǎng)絡(luò)都是光網(wǎng)絡(luò)光網(wǎng)絡(luò)是核心承載網(wǎng)絡(luò)-現(xiàn)狀背景：由于目前95%以上網(wǎng)絡(luò)信息通過光纖傳輸

核心光網(wǎng)絡(luò)第三十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1334EducationTelephoneTravelEntertainmentHealth……Allservices

Networktrafficisgrowing!!Thewholeworldisinmymind!!DemandforBroadbandwidthOpticalnetworkingShoppingBanking21世紀(jì)的通信業(yè)務(wù)第三十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1335國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀1963年開始光通信的研究1974年研究光纖通信1984年34Mb/s市內(nèi)電話；1987年34Mb/s長(zhǎng)途電話線路（武漢－荊州）250km?！傲濉薄ⅰ捌呶濉?、“八五”鋪設(shè)“八縱八橫”光纖線路總長(zhǎng)約七萬公里傳輸碼率：從140Mb/s~2.5Gb/s，10Gb/s，40Gb/s已開始研究。低檔無源器件大量生產(chǎn)DFB（量子阱）激光器和EDFA研制成功，可供應(yīng)用光設(shè)備研發(fā)發(fā)展迅速高速電子器件、波導(dǎo)器件尚有差距第三十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1336作為校園網(wǎng)的骨干傳輸網(wǎng)第三十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1337關(guān)鍵原材料光纖預(yù)制棒網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備光纖光纜光傳輸/交換設(shè)備光無源器件光有源器件運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)集成商光纖通信的產(chǎn)業(yè)鏈第三十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1338

第一章光纖技術(shù)概論1.1光纖通信技術(shù)1.2光纖通信系統(tǒng)概述1.3光纖傳感和新型光纖技術(shù)第三十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1339

數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的組成由光發(fā)射機(jī)、光纖光纜、中繼器與光接收機(jī)等基本單元組成。此外還包括一些互連與光信號(hào)處理器件，如光纖連接器、隔離器、調(diào)制器、濾波器、光開關(guān)及路由器、分插復(fù)用器ADM等。光源調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電路光發(fā)射機(jī)放大器光電二極管判決器光接收機(jī)光纖光纖中繼器1.2光纖通信系統(tǒng)概述第四十頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1340光纖的研究光纖：將光信號(hào)從光發(fā)射機(jī)無失真地傳送到光接收機(jī)。基本特性參數(shù)：損耗（dB/km）：直接影響通信距離。色散（ps/nm.km）：將引起光脈沖信號(hào)展寬和碼間串?dāng)_，影響通信距離和容量。為實(shí)現(xiàn)高速長(zhǎng)距離傳輸，要求光纖具有低損耗和低色散特性。第四十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1341近四十年的努力尋找合適的光纖，實(shí)用化的光損耗為20dB/km(99.5%/m)；60年代研究，70年代突破，2000年0.2dB/km(99.995%/m);新的實(shí)用化光纖不斷涌現(xiàn)第四十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1342突破色散限制傳輸光纖的改進(jìn)（1）：G.653色散位移光纖EDFA頻帶0.10.20.30.40.50.6衰減(dB/km)1600170014001300120015001100波長(zhǎng)(nm)

20100-10-20色散(ps/nm.km)G.65317ps/nm.kmG.652第四十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1343傳輸光纖的改進(jìn)（2）：

G.655非零色散位移光纖17ps/nm.kmEDFA頻帶0.10.20.30.40.50.6衰減(dB/km)1600170014001300120015001100波長(zhǎng)(nm)

20100-10-20色散(ps/nm.km)G.653G.652G.655第四十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1344光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)由光源、調(diào)制器和信道耦合器組成。光信號(hào)是用電信號(hào)調(diào)制光載波產(chǎn)生的。直接調(diào)制：通過改變注入電流直接調(diào)制半導(dǎo)體光源的輸出。帶有啁啾，影響通信系統(tǒng)性能。外調(diào)制：增加一調(diào)制器，適于高速系統(tǒng)應(yīng)用。光源驅(qū)動(dòng)電路調(diào)制器信號(hào)輸入通道耦合器光發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)框圖第四十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1345調(diào)制前光載波的形式為：

E(t)=Acos(0t+)調(diào)制方式模擬通信可采用調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相等多種調(diào)制方式。采用數(shù)字調(diào)制時(shí)，相應(yīng)地稱為幅移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）；信號(hào)只有兩種狀態(tài)的ASK稱為通斷鍵控（OOK），這是當(dāng)前的數(shù)字通信系統(tǒng)通常使用的格式，屬于強(qiáng)度調(diào)制-直接檢測(cè)（IM-DD）通信方式，是通信方式中最簡(jiǎn)單、最初級(jí)的方式。目前還有新的調(diào)制格式DPSK，QPSK電場(chǎng)振幅載頻相位研究的愈來愈多第四十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1346光發(fā)射機(jī)的參數(shù)(1)發(fā)送光功率（dBm）

P=10lg[P(mW)/1(mW)]

以1mW為基準(zhǔn)的、用分貝表示的功率。表示功率的絕對(duì)值。

功率(mW)10010210.50.10.010.001功率(dBm)+20+10+30-3-10-20-30第四十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1347分貝的定義把信號(hào)功率與某個(gè)絕對(duì)值或某個(gè)噪聲功率進(jìn)行比較。分貝：功率比值，用相當(dāng)簡(jiǎn)單的方式表示很大比值。

dB=10lg[P2/P1]P2、P1--光功率

功率比10N10210.50.110-NdB+10N+10+30-3-10-10N如：功率增加一倍，表明增益是3dB；功率減小到一半，表明損耗是3dB。分貝是一比值或相對(duì)單位。光纖損耗6dB－－通過光纖后，功率減小到25%連接器損耗1dB－－通過連接器后，功率減小到80%第四十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1348光接收機(jī)光接收機(jī)：將光信號(hào)變換為電信號(hào)，再進(jìn)行放大、再生。數(shù)字通信系統(tǒng)的性能用誤碼率BER來衡量。BER定義為錯(cuò)誤識(shí)別比特的平均幾率。接收機(jī)性能的重要參數(shù)是接收機(jī)靈敏度：在接收機(jī)BER10-9的條件下，所要求的最小平均接收光功率。接收靈敏度取決于信噪比，亦即取決于干擾接收信號(hào)的各種噪聲源，是所有可能的噪聲機(jī)制影響的累加，當(dāng)然也與比特率有關(guān)。第四十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1349

第一章光纖技術(shù)概論1.1光纖通信技術(shù)1.2光纖通信系統(tǒng)概述1.3光纖傳感和新型光纖技術(shù)第五十頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/13501.3光纖傳感和新型光纖技術(shù)控制傳感光信號(hào)處理光電二極管電信號(hào)處理光纖反饋傳感頭光纖傳感系統(tǒng)一般包含光源、傳感頭，傳輸光纖、傳感光信號(hào)處理部分、光信號(hào)接收，電信號(hào)處理、控制和反饋等基本單元組成。光纖傳感系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，不同的應(yīng)用其相應(yīng)的傳感系統(tǒng)單元差別大?？偟膩碚f，光纖傳感就是光在光纖中傳播時(shí)，表征光波的特征參量（振幅、相位、偏振態(tài)、頻率等），因外界因素（如溫度、壓力、應(yīng)力、磁場(chǎng)、電場(chǎng)…等）的作用而直接或間接地發(fā)生變化，從而可將光纖用作傳感元件來探測(cè)各種物理量。光源光纖第五十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1351光纖傳感器分類強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器IntensityModulationOFS相位調(diào)制型光纖傳感器PhaseModulationOFS偏振調(diào)制型光纖傳感器PolarizationModulationOFS波長(zhǎng)調(diào)制型光纖傳感器WavelengthModulationOFS簡(jiǎn)單靈敏復(fù)雜可靠第五十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1352強(qiáng)度調(diào)制位移傳感器光纖光纖相位調(diào)制聲波傳感器第五十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1353波長(zhǎng)調(diào)制型光纖傳感器光纖光柵光柵傳感原理圖

第五十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1354慣導(dǎo)傳感慣導(dǎo)捷聯(lián)系統(tǒng)光纖陀螺加速度計(jì)第五十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1355光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)在特殊的、復(fù)雜的環(huán)境里（強(qiáng)磁電、放射性）強(qiáng)抗干擾努力通過光纖，傳感信號(hào)可集中處理（復(fù)雜性降低，可靠性增加）將與將來的網(wǎng)絡(luò)融和光纖傳感器的特點(diǎn)戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈可攜帶高功率微波彈電磁炸彈爆炸光纖傳感技術(shù)還將繼續(xù)得到強(qiáng)有力的發(fā)展第五十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1356光纖傳感的優(yōu)、缺點(diǎn)增敏、去敏長(zhǎng)期穩(wěn)定性低成本新機(jī)理多參量?jī)?yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)高靈敏度、高精度、高速度質(zhì)輕、體小、外形可變環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；耐腐蝕、無電火花、安全可靠對(duì)被測(cè)介質(zhì)影響小被測(cè)對(duì)象廣泛便于復(fù)用，便于成網(wǎng)第五十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1357微波光子學(xué)微波光子廣義上被定義在光信號(hào)和高頻(大于1GHz)電信號(hào)之間。微波光子學(xué)是微波和光子技術(shù)相融合的一個(gè)研究方向光子技術(shù)和微波、毫米波的集成在遠(yuǎn)程通信的發(fā)展上打開了一個(gè)神奇的、充滿希望的領(lǐng)域微波信號(hào)光子產(chǎn)生微波信號(hào)光子傳輸微波信號(hào)光子處理微波信號(hào)光子接收微波信號(hào)光子網(wǎng)絡(luò)主要研究?jī)?nèi)容光調(diào)制器光信號(hào)處理微波調(diào)制光電探測(cè)微波轉(zhuǎn)化為光波光波轉(zhuǎn)化為微波第五十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1358光纖無線系統(tǒng)第五十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1359

40Gb/s-100Gb/sDWDMEthernetLirstmeters

WDMPONTDMPON

OpticalMM-W

wireless

WDMPONTDMPONInternetAccessFirstMilesMetroWANMetroWANLastMilesLastmetersInternetAccess>10Gb/s

>10Gb/s

≥40Gb/s

≥40Gb/s

≥100Gb/sperchannel

OpticalMM-WwirelessLong-Haullastcmslastcms>10Gb/s

>10Gb/s

Multi-band,MM-WinterconnectMulti-bandMM-Winterconnect核心光纖網(wǎng)接入網(wǎng)無線網(wǎng)無線網(wǎng)接入網(wǎng)光網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是支撐信息社會(huì)少數(shù)核心之一，未來將無處不在，市場(chǎng)越來越大，但是現(xiàn)有的采用分立器件的核心設(shè)備面臨的極大挑戰(zhàn)：（1）性能難以進(jìn)一步提升；（2）體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、費(fèi)用昂貴；能耗成倍增加；下一代網(wǎng)絡(luò)（無線+光纖)光纖網(wǎng)絡(luò)迎接光子時(shí)代的到來來源:Prof.GeeKungChang(Georgia）第六十頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1360無線傳感網(wǎng)絡(luò)第六十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1361光纖傳感頭光纖光電探測(cè)及發(fā)射無線基站（傳感匯聚中心）互聯(lián)網(wǎng)，移動(dòng)網(wǎng)溫度，應(yīng)力無線傳感網(wǎng)絡(luò)第六十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1362來源：IntelDavidSScott&IBM不久將來：超級(jí)計(jì)算第六十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1363數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（光纖通道）Storage&TapeArraysAVSWAASApplicationNetwork

ServicesMDS9500BranchWAN,VPN,InternetCatalyst6500VirtualFirewallsProvidesIsolationandControlsAccessHostProtection–CiscoSecurityManagerVSANsforStorageIsolationDDOSGuardProtectionApplication-LayerSecurityIntrusionProtectionPreventOutbreakPropagationFCSecurityProtocolforAuthenticatingAccess來源:Cisco第六十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1364—互聯(lián)網(wǎng)和3G，4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)絡(luò)就是光網(wǎng)絡(luò)—3G網(wǎng)更需要光網(wǎng)絡(luò)支撐—超級(jí)計(jì)算機(jī)迫切需要光互聯(lián)技術(shù)—大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)已經(jīng)越來越采用光纖通道技術(shù)光網(wǎng)絡(luò)通信將成為21世紀(jì)通信領(lǐng)域的支柱技術(shù)和產(chǎn)業(yè)光網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)容量年增長(zhǎng)100%，已超過CPU的摩爾定律(18月-24月翻番）1998年—2008年10年容量增加了1000倍！2.6米設(shè)備成本和運(yùn)行成本成倍上升*電力消耗急劇增加*分立器件分立器件來源:林金桐教授（北郵）第六十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/136