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出版社《光纖通信》,楊祥林，國防工業(yè)出版社《光纖通信技術(shù)》Mynbaev等著，機械工業(yè)出版社《光纖傳感技術(shù)與應(yīng)用》，王惠文，國防工業(yè)出版社第三頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/133幾個有用的網(wǎng)站和學術(shù)期刊中國光纖在線/，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年中國電子商務(wù)市場交易額達到24000億元，同比增值達到41.2%，其中B2B市場仍是總交易額的構(gòu)成主體，C2C基本維持現(xiàn)狀，B2C將提速發(fā)展。2005年美國電子商務(wù)市場交易額達到了2.6萬億美，iResearch預(yù)計2008該交易額將會超過7萬億美元2007年江蘇省電子信息產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)銷售收入超萬億元的歷史性突破，達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20%，占全國信息產(chǎn)業(yè)的比重達21%。無論是863項目還是國防項目，30％以上直接與信息技術(shù)相關(guān)國家核心競爭力所在！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，手勢等（原始）；書信(古代);電報、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，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，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一個非常重大的成就，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通信發(fā)送機接收機傳輸系統(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通信發(fā)送機接收機傳輸系統(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、光纖光纜、中繼器與光接收機等基本單元組成。此外還包括一些互連與光信號處理器件，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)動電路光發(fā)射機放大器光電二極管判決器光接收機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：太陽光光檢測器：硅光電池傳輸媒質(zhì)：大氣送話器振動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)定性光檢測器：硅光電池的響應(yīng)問題容量：單路第十九頁，共七十二頁，2022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70年代：新型半導(dǎo)體激光器與光檢測器的壽命都達到了10萬小時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--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--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--保密性強，抗電磁干擾可達一千多芯！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-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超長傳輸距離:27000Km(Loop)6380(Line)目前研究內(nèi)容WDM光網(wǎng)絡(luò)，全光分組交換，高速光時分復(fù)用，100Gbit/s傳輸，GPON/EPON/WDM-PON,微波光子學，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)展趨勢傳輸容量 5Tb/s10Tb/s 10-40Tb/s

單纖波長 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OTDM、QPSK、應(yīng)色散補償處理、光3R、光路集成、 波長變換 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，中國網(wǎng)民規(guī)模達到2.98億人，普及率達到22.6%，超過全球平均水平,年增長率為41.9%。

寬帶網(wǎng)民規(guī)模達到2.7億人，占網(wǎng)民總體的90.6%。手機上網(wǎng)網(wǎng)民規(guī)模達到11760萬人，較2007年增長了133%。

農(nóng)村網(wǎng)民規(guī)模增長迅速，網(wǎng)民規(guī)模達到8460萬人，較2007年增長60.8%，增速遠遠超過城鎮(zhèn)（35.6%）遠端大樓遠端大樓遠端大樓端局光網(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年時間建設(shè)一個覆蓋全國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長途電話線路（武漢－荊州）250km?！傲濉?、“七五”、“八五”鋪設(shè)“八縱八橫”光纖線路總長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營商網(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、光纖光纜、中繼器與光接收機等基本單元組成。此外還包括一些互連與光信號處理器件，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)動電路光發(fā)射機放大器光電二極管判決器光接收機光纖光纖中繼器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：將光信號從光發(fā)射機無失真地傳送到光接收機。基本特性參數(shù)：損耗（dB/km）：直接影響通信距離。色散（ps/nm.km）：將引起光脈沖信號展寬和碼間串擾，影響通信距離和容量。為實現(xiàn)高速長距離傳輸，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（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(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（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(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)射機光發(fā)射機由光源、調(diào)制器和信道耦合器組成。光信號是用電信號調(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)動電路調(diào)制器信號輸入通道耦合器光發(fā)射機結(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，相應(yīng)地稱為幅移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）；信號只有兩種狀態(tài)的ASK稱為通斷鍵控（OOK），這是當前的數(shù)字通信系統(tǒng)通常使用的格式，屬于強度調(diào)制-直接檢測（IM-DD）通信方式，是通信方式中最簡單、最初級的方式。目前還有新的調(diào)制格式DPSK，QPSK電場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)射機的參數(shù)(1)發(fā)送光功率（dBm）

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

以1mW為基準的、用分貝表示的功率。表示功率的絕對值。

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分貝的定義把信號功率與某個絕對值或某個噪聲功率進行比較。分貝：功率比值，用相當簡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光接收機光接收機：將光信號變換為電信號，再進行放大、再生。數(shù)字通信系統(tǒng)的性能用誤碼率BER來衡量。BER定義為錯誤識別比特的平均幾率。接收機性能的重要參數(shù)是接收機靈敏度：在接收機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的各種噪聲源，是所有可能的噪聲機制影響的累加，當然也與比特率有關(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)控制傳感光信號處理光電二極管電信號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、傳感光信號處理部分、光信號接收，電信號處理、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，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、電場…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波長調(diào)制型光纖傳感器WavelengthModulationOFS簡單靈敏復(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)點在特殊的、復(fù)雜的環(huán)境里（強磁電、放射性）強抗干擾努力通過光纖，傳感信號可集中處理（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)、缺點增敏、去敏長期穩(wěn)定性低成本新機理多參量優(yōu)點缺點高靈敏度、高精度、高速度質(zhì)輕、體小、外形可變環(huán)境適應(yīng)性強；耐腐蝕、無電火花、安全可靠對被測介質(zhì)影響小被測對象廣泛便于復(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微波光子學微波光子廣義上被定義在光信號和高頻(大于1GHz)電信號之間。微波光子學是微波和光子技術(shù)相融合的一個研究方向光子技術(shù)和微波、毫米波的集成在遠程通信的發(fā)展上打開了一個神奇的、充滿希望的領(lǐng)域微波信號光子產(chǎn)生微波信號光子傳輸微波信號光子處理微波信號光子接收微波信號光子網(wǎng)絡(luò)主要研究內(nèi)容光調(diào)制器光信號處理微波調(diào)制光電探測微波轉(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)是支撐信息社會少數(shù)核心之一，未來將無處不在，市場越來越大，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）性能難以進一步提升；（2）體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、費用昂貴；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及發(fā)射無線基站（傳感匯聚中心）互聯(lián)網(wǎng)，移動網(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：超級計算第六十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日2023/3/1363數(shù)據(jù)存儲（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—超級計算機迫切需要光互聯(lián)技術(shù)—大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲已經(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