《光纖通信課件》PPT課件.ppt

1、光通信與光電技術(shù),課程教學(xué),方法 基礎(chǔ)內(nèi)容知識應(yīng)用 方式 課堂講授 考核 平時(shí)表現(xiàn)期末考試,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(xué)、電子學(xué)、光電轉(zhuǎn)換 光互連 用光技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)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(xì)節(jié),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,光開關(guān),用于光交換設(shè)備及系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)全光層次的路由選擇、波長選擇等功能,全息技術(shù),用一條激光束將一個(gè) 物體照亮，使其反射 到那個(gè)底板上去，再 用另一條光束，經(jīng) 過平面鏡，也反射到 那個(gè)底板上去，兩者 在底板上形

2、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(shí)，就會顯 現(xiàn)出清晰的圖象。,空間光調(diào)制器,光纖旋轉(zhuǎn)連接器,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(shí)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？,光通信的發(fā)展 50年代，集成電路芯片 60年代，半導(dǎo)體激光器 70年代，激光二極管室溫運(yùn)轉(zhuǎn) 80年代，低損耗硅玻璃光纖,大規(guī)模并行機(jī) 處理器與處理器 處理器與內(nèi)存 電互連？光互連？,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī) 腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：上萬個(gè)突觸與周邊互連 密集度！,集成電路 帶寬 互連密度 時(shí)鐘 能耗 抗干擾,1

3、.2 光互連的物理依據(jù) 光學(xué)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,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(gè)光譜的頻率可小到十億赫茲之下（電磁波），大到3 X 10 10 十億赫茲之上（射線）。 復(fù)用 波分復(fù)用,光學(xué)并行性 電子之間通過電磁場相互作用 光波導(dǎo)可相互穿越（交叉角10度） 光互連不受平面或準(zhǔn)平面的限制 光互連密度的限制 自由空間：可分辨的光點(diǎn)尺寸 波導(dǎo)：所要求的波導(dǎo)尺寸,光傳輸?shù)亩嗑S多重復(fù)用性 波長

4、偏振 相位 頻率,光互連的扇出數(shù) 扇出數(shù)：廣播能力，即一點(diǎn)到多點(diǎn)的連接能力 實(shí)現(xiàn)光互連網(wǎng)絡(luò)重構(gòu) 光網(wǎng)絡(luò)動態(tài)互連,1.3 光互連系統(tǒng)的技術(shù)特性 光互連的鏈路與結(jié)點(diǎn) 鏈路是用于多處理器系統(tǒng)中兩個(gè)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(diǎn)是鏈路和光互連網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)所連接的功能單元,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(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的粒度,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?fù)?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)概述,光互連技術(shù)特點(diǎn)回顧 高帶寬、獨(dú)立傳輸、無干擾、互連數(shù)目大 互連密度高

5、、低功耗（如何理解？） 大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)中的互連網(wǎng)絡(luò) 并行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),光互連的優(yōu)越性 極高的空間和時(shí)間帶寬積 抗干擾 互連數(shù)大、互連密度高 無觸點(diǎn)連接 等光程性 低功耗,電互連的限制 帶寬限制 時(shí)鐘歪斜 嚴(yán)重串話 寄生效應(yīng) 易受電磁場干擾 高功耗,光互連技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式 自由空間光互連 光波導(dǎo)互連（光纖互連）,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?點(diǎn)對點(diǎn) 總線 環(huán)網(wǎng) 全連接,超立方體 星型 樹型 網(wǎng)格 混合,并行系統(tǒng)中的光纖互連,光多路復(fù)用 時(shí)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(dǎo)光柵 干涉濾光片 布拉格光纖光柵法,加/減多路復(fù)用（OADM）,光無源器件,跳線,光耦合器,光隔離器,密集波分復(fù)用（DWDM） 850nm S波段：1310nm C波段：1550nm L波段：1625nm,WWDM（寬波分復(fù)用，20世紀(jì)80年代）,NWDM（窄帶波分復(fù)用，20世紀(jì)90年代） 使用1550nm窗口 28個(gè)通道 通道間距400GHz DWDM（密集波分復(fù)用，90年代中期） 使用1550nm窗口 64160個(gè)通道 通道間距50或25