光纖通信課件

光通信與光電技術(shù)光通信與光電技術(shù)1課程教學方法基礎(chǔ)內(nèi)容＋知識應(yīng)用方式課堂講授考核平時表現(xiàn)＋期末考試課程教學方法2課程簡介光通信以光波為載體的通信方式光電技術(shù)光學、電子學、光電轉(zhuǎn)換光互連用光技術(shù)實現(xiàn)兩個以上通信單元的鏈接結(jié)構(gòu)光通信——光互連——光電技術(shù)理論層次——應(yīng)用層次——技術(shù)細節(jié)課程簡介光通信3課程簡介光通信基礎(chǔ)知識光通信器件基礎(chǔ)光鏈路及光開關(guān)光網(wǎng)絡(luò)中的全息技術(shù)光網(wǎng)絡(luò)中的空間光調(diào)制器光網(wǎng)絡(luò)中的光纖旋轉(zhuǎn)連接器課程簡介光通信基礎(chǔ)知識4光開關(guān)用于光交換設(shè)備及系統(tǒng)中實現(xiàn)全光層次的路由選擇、波長選擇等功能

光開關(guān)用于光交換設(shè)備及系統(tǒng)中實現(xiàn)全光層次的路由選擇、波長選擇5全息技術(shù)用一條激光束將一個物體照亮，使其反射到那個底板上去，再用另一條光束，經(jīng)過平面鏡，也反射到那個底板上去，兩者在底板上形成一幅“干涉圖樣”。底板再受到第二條波長相同的激光束照射時，就會顯現(xiàn)出清晰的圖象。

全息技術(shù)用一條激光束將一個6空間光調(diào)制器空間光調(diào)制器7光纖旋轉(zhuǎn)連接器光纖旋轉(zhuǎn)連接器8第一章光通信基礎(chǔ)知識1.1光互連網(wǎng)絡(luò)概念及背景光互連定義：以光的波粒二相性與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的各種現(xiàn)象實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信號傳輸和交換的理論和技術(shù)波粒二相性?相互作用?傳輸和交換？第一章光通信基礎(chǔ)知識1.1光互連網(wǎng)絡(luò)概念及背景9光通信的發(fā)展50年代，集成電路芯片60年代，半導體激光器70年代，激光二極管室溫運轉(zhuǎn)80年代，低損耗硅玻璃光纖光通信的發(fā)展10大規(guī)模并行機處理器與處理器處理器與內(nèi)存電互連？光互連？大規(guī)模并行機11神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：上萬個突觸與周邊互連密集度！神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機12集成電路帶寬互連密度時鐘能耗抗干擾集成電路131.2光互連的物理依據(jù)光學信息通道不具有靜質(zhì)量：真空&介質(zhì)以介質(zhì)中的光速傳播，與接收信號的元件數(shù)無關(guān)GHz帶寬，損耗小1.2光互連的物理依據(jù)14光傳輸頻率光頻>>信號頻率無需考慮信號頻率變化的影響光速c=299792458m/s可見光的頻率范圍處在430萬億赫茲（紅光）與750萬億赫茲（紫光）之間整個光譜的頻率可小到十億赫茲之下（電磁波），大到3X1010十億赫茲之上（γ射線）。復(fù)用波分復(fù)用光傳輸頻率15光學并行性電子之間通過電磁場相互作用光波導可相互穿越（交叉角>10度）光互連不受平面或準平面的限制光互連密度的限制自由空間：可分辨的光點尺寸波導：所要求的波導尺寸光學并行性16光傳輸?shù)亩嗑S多重復(fù)用性波長偏振相位頻率光傳輸?shù)亩嗑S多重復(fù)用性17光互連的扇出數(shù)扇出數(shù)：廣播能力，即一點到多點的連接能力實現(xiàn)光互連網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)動態(tài)互連光互連的扇出數(shù)181.3光互連系統(tǒng)的技術(shù)特性光互連的鏈路與結(jié)點鏈路是用于多處理器系統(tǒng)中兩個處理器或其他信息功能單元之間一對一的連接通道結(jié)點是鏈路和光互連網(wǎng)絡(luò)端點所連接的功能單元1.3光互連系統(tǒng)的技術(shù)特性19互連網(wǎng)絡(luò)中的光交換（光開關(guān)）路由器！！！光電混合式全光式多計算機系統(tǒng)中的粒度互連網(wǎng)絡(luò)中的光交換（光開關(guān)）20光網(wǎng)絡(luò)及互連系統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)概述概述網(wǎng)絡(luò)拓撲同步光網(wǎng)絡(luò)波分復(fù)用光互連系統(tǒng)概述光纖互連光電混合光纖互連自由空間光互連基于智能像素自由空間光互連光網(wǎng)絡(luò)及互連系統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)概述光互連系統(tǒng)21光網(wǎng)絡(luò)概述光互連技術(shù)特點回顧高帶寬、獨立傳輸、無干擾、互連數(shù)目大互連密度高、低功耗（如何理解？）大規(guī)模并行計算機中的互連網(wǎng)絡(luò)并行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)光網(wǎng)絡(luò)概述光互連技術(shù)特點回顧22光互連的優(yōu)越性極高的空間和時間帶寬積抗干擾互連數(shù)大、互連密度高無觸點連接等光程性低功耗電互連的限制帶寬限制時鐘歪斜嚴重串話寄生效應(yīng)易受電磁場干擾高功耗光互連的優(yōu)越性電互連的限制23光互連技術(shù)的實現(xiàn)方式自由空間光互連光波導互連（光纖互連）光互連技術(shù)的實現(xiàn)方式24網(wǎng)絡(luò)拓撲點對點總線環(huán)網(wǎng)全連接超立方體星型樹型網(wǎng)格混合網(wǎng)絡(luò)拓撲點對點超立方體25光纖通信課件26并行系統(tǒng)中的光纖互連光多路復(fù)用時分復(fù)用（TDM）頻分復(fù)用（FDM）波分復(fù)用（WDM）解復(fù)用棱鏡衍射光柵陣列波導光柵干涉濾光片布拉格光纖光柵法并行系統(tǒng)中的光纖互連光多路復(fù)用27光纖通信課件28光纖通信課件29光纖通信課件30加/減多路復(fù)用（OADM）加/減多路復(fù)用（OADM）31光無源器件光無源器件32跳線跳線33光耦合器光耦合器34光纖通信課件35光隔離器光隔離器36光纖通信課件37密集波分復(fù)用（DWDM）850nmS波段：1310nmC波段：1550nmL波段：1625nm密集波分復(fù)用（DWDM）38WWDM（寬波分復(fù)用，20世紀80年代）WWDM（寬波分復(fù)用，20世紀80年代）39NWDM（窄帶波分復(fù)用，20世紀90年代）使用1550nm窗口2－8個通道通道間距400GHzDWDM（密集波分復(fù)用，90年代中期）使用1550nm窗口64－160個通道通道間距50或25GHzCWDM（粗波分復(fù)用，90年代中期）通道減少間距增大NWDM（窄帶波分復(fù)用，20世紀90年代）40光纖通信課件41信號發(fā)生：LD信號合并：復(fù)用器信號傳輸：光纖信號放大：光放大器信號分離：解復(fù)用器信號接收：光探測器信號發(fā)生：LD42光纖通信課件43光通信與光電技術(shù)光通信與光電技術(shù)44課程教學方法基礎(chǔ)內(nèi)容＋知識應(yīng)用方式課堂講授考核平時表現(xiàn)＋期末考試課程教學方法45課程簡介光通信以光波為載體的通信方式光電技術(shù)光學、電子學、光電轉(zhuǎn)換光互連用光技術(shù)實現(xiàn)兩個以上通信單元的鏈接結(jié)構(gòu)光通信——光互連——光電技術(shù)理論層次——應(yīng)用層次——技術(shù)細節(jié)課程簡介光通信46課程簡介光通信基礎(chǔ)知識光通信器件基礎(chǔ)光鏈路及光開關(guān)光網(wǎng)絡(luò)中的全息技術(shù)光網(wǎng)絡(luò)中的空間光調(diào)制器光網(wǎng)絡(luò)中的光纖旋轉(zhuǎn)連接器課程簡介光通信基礎(chǔ)知識47光開關(guān)用于光交換設(shè)備及系統(tǒng)中實現(xiàn)全光層次的路由選擇、波長選擇等功能

光開關(guān)用于光交換設(shè)備及系統(tǒng)中實現(xiàn)全光層次的路由選擇、波長選擇48全息技術(shù)用一條激光束將一個物體照亮，使其反射到那個底板上去，再用另一條光束，經(jīng)過平面鏡，也反射到那個底板上去，兩者在底板上形成一幅“干涉圖樣”。底板再受到第二條波長相同的激光束照射時，就會顯現(xiàn)出清晰的圖象。

全息技術(shù)用一條激光束將一個49空間光調(diào)制器空間光調(diào)制器50光纖旋轉(zhuǎn)連接器光纖旋轉(zhuǎn)連接器51第一章光通信基礎(chǔ)知識1.1光互連網(wǎng)絡(luò)概念及背景光互連定義：以光的波粒二相性與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的各種現(xiàn)象實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信號傳輸和交換的理論和技術(shù)波粒二相性?相互作用?傳輸和交換？第一章光通信基礎(chǔ)知識1.1光互連網(wǎng)絡(luò)概念及背景52光通信的發(fā)展50年代，集成電路芯片60年代，半導體激光器70年代，激光二極管室溫運轉(zhuǎn)80年代，低損耗硅玻璃光纖光通信的發(fā)展53大規(guī)模并行機處理器與處理器處理器與內(nèi)存電互連？光互連？大規(guī)模并行機54神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：上萬個突觸與周邊互連密集度！神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機55集成電路帶寬互連密度時鐘能耗抗干擾集成電路561.2光互連的物理依據(jù)光學信息通道不具有靜質(zhì)量：真空&介質(zhì)以介質(zhì)中的光速傳播，與接收信號的元件數(shù)無關(guān)GHz帶寬，損耗小1.2光互連的物理依據(jù)57光傳輸頻率光頻>>信號頻率無需考慮信號頻率變化的影響光速c=299792458m/s可見光的頻率范圍處在430萬億赫茲（紅光）與750萬億赫茲（紫光）之間整個光譜的頻率可小到十億赫茲之下（電磁波），大到3X1010十億赫茲之上（γ射線）。復(fù)用波分復(fù)用光傳輸頻率58光學并行性電子之間通過電磁場相互作用光波導可相互穿越（交叉角>10度）光互連不受平面或準平面的限制光互連密度的限制自由空間：可分辨的光點尺寸波導：所要求的波導尺寸光學并行性59光傳輸?shù)亩嗑S多重復(fù)用性波長偏振相位頻率光傳輸?shù)亩嗑S多重復(fù)用性60光互連的扇出數(shù)扇出數(shù)：廣播能力，即一點到多點的連接能力實現(xiàn)光互連網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)動態(tài)互連光互連的扇出數(shù)611.3光互連系統(tǒng)的技術(shù)特性光互連的鏈路與結(jié)點鏈路是用于多處理器系統(tǒng)中兩個處理器或其他信息功能單元之間一對一的連接通道結(jié)點是鏈路和光互連網(wǎng)絡(luò)端點所連接的功能單元1.3光互連系統(tǒng)的技術(shù)特性62互連網(wǎng)絡(luò)中的光交換（光開關(guān)）路由器?。?！光電混合式全光式多計算機系統(tǒng)中的粒度互連網(wǎng)絡(luò)中的光交換（光開關(guān)）63光網(wǎng)絡(luò)及互連系統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)概述概述網(wǎng)絡(luò)拓撲同步光網(wǎng)絡(luò)波分復(fù)用光互連系統(tǒng)概述光纖互連光電混合光纖互連自由空間光互連基于智能像素自由空間光互連光網(wǎng)絡(luò)及互連系統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)概述光互連系統(tǒng)64光網(wǎng)絡(luò)概述光互連技術(shù)特點回顧高帶寬、獨立傳輸、無干擾、互連數(shù)目大互連密度高、低功耗（如何理解？）大規(guī)模并行計算機中的互連網(wǎng)絡(luò)并行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)光網(wǎng)絡(luò)概述光互連技術(shù)特點回顧65光互連的優(yōu)越性極高的空間和時間帶寬積抗干擾互連數(shù)大、互連密度高無觸點連接等光程性低功耗電互連的限制帶寬限制時鐘歪斜嚴重串話寄生效應(yīng)易受電磁場干擾高功耗光互連的優(yōu)越性電互連的限制66光互連技術(shù)的實現(xiàn)方式自由空間光互連光波導互連（光纖互連）光互連技術(shù)的實現(xiàn)方式67網(wǎng)絡(luò)拓撲點對點總線環(huán)網(wǎng)全連接超立方體星型樹型網(wǎng)格混合網(wǎng)絡(luò)拓撲點對點超立方體68光纖通信課件69并行系統(tǒng)中的光纖互連光多路復(fù)用時分復(fù)用（TDM）頻分復(fù)用（FDM）波分復(fù)用（WDM）解復(fù)用棱鏡衍射光柵陣列波導光柵干涉濾光片布拉格光纖光柵法并行系統(tǒng)中的光纖互連光多路復(fù)用70光纖通信課件71光纖通信課件72光纖通信課件73加/減多路復(fù)用（OADM）加/減多路復(fù)用（OADM）74光無源器件光無源器件75跳線跳線76光耦合器光耦合器77光纖通信課件78光隔離器光隔離器79光纖通信課件80密集波分復(fù)用（DWDM）850nmS波段：1310nmC波段：1550nmL波段：1625nm密集波分復(fù)用（DWDM）81WWDM（寬波分復(fù)用，20世紀80年代）WWDM（寬波分復(fù)用，20世紀80年代）82NWDM（窄