《光波技术基础pa》PPT课件

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1、导波光学上海交通大学电子信息与电气工程学院区域光纤与新型光通信系统国家重点实验室听说过吗？躺在床上能和外教一对一练英语口语！适合职场中的你！免费体验史上最牛英语口语学习，太平洋英语www.pacificenglish.cn教学大纲第一章光导波理论的一般问题§1-1历史与现状§1-2导波光学的基本问题§1-3光导波理论的基本研究方法第二章几何光学方法§2-1射线方程§2-2一维限制光波导中的光线§2-3二维限制光波导中的光线第三章波动光学方法§3-1基本方程§3-2平面及条型光波导场解与模式理论§3-3光导

2、纤维的场解§3-4光纤的模式理论§3-5单模光纤第四章导波光束的调制§4-1光波调制的一般概念§4-2晶体的电-光特性§4-3光波导的电-光调制§4-4定向耦合型调制器/开关第五章光波导中的传输损耗§5-1损耗起因和损耗谱§5-2本征吸收及瑞利散射损耗§5-3杂质吸收§5-4弯曲损耗§5-5弯曲过渡损耗§5-6连接损耗第六章信号沿线性光波导传输时的畸变§6-1脉冲沿线性光波导传输时畸变的起因及描述方法§6-2光纤的色散及其对系统的影响§6-3光纤非线性及其对系统的影响总学时：54授课方式：讲课+自学主要内容

3、（根据需要有所取舍）：参考资料《光波导理论与技术》李玉权等人民邮电出版社《导波光学》范崇澄北京理工大学出版社《非线性光纤光学》，G.P.Agrawal,天津大学出版社，第一章：光导波理论的一般问题一、历史与现状10110710210610310510410410510310610210710110810010910-1101010-2101110-3101210-4101310-5101410-61015ELFVFVLFLFMFHFVHFUHFSHFEHF自由空间波长，m频率，Hz电力、电话无线电、电视微波

4、红外可见光双铰线同轴电缆光纤卫星/微波AM无线电FM无线电频段划分传输介质光纤导波光学是研究波长范围大体为10-1～10μm的电磁波在各种波导结构中传播特性的科学。利用光传递信息的历史至少可以追溯到我国古代的烽火台从近代科技发展史来看，一个重要事件是：1880年贝尔继发明电话之后又发明了“光话”：以日光为光源、大气为传输媒质，在200m内实现了语音信号的传递。贝尔电话系统在这里，将弧光灯的恒定光束投射在话筒的音膜上，随声音的振动而得到强弱变化的反射光束，这个过程就是调制。贝尔本人认为这是他一生中最重要发明，

5、但由于可靠的高强度光源和稳定的低损耗传输媒质均未解决而一直未能实用利用光进行通信的困难在于:没有合适的光源，一般光源方向性和相干性太差，类似于噪声，无法调制没有合适的传输介质，由于光频极高，透过障碍的能力很差。（必须通过低损耗介质波导传输）激光器亮度高、谱线窄、方向性好，它的发明和应用，使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。1960年梅曼发明了红宝石激光器红宝石激光器[美国梅曼(Maiman)，1960]传输介质问题：利用玻璃中的全反射原理传光早已为人熟知，并已经用来在短距离（米级）内传光园截面介质光波

6、导中场分布模式的理论和实验研究也由E.Snitzer等在1961年发表但直到60年代中期，最好的光学玻璃的传输损耗仍高达1000dB/km意味着：如果要在一公里长的光纤末端检测到一个波长为1μm的光子（其能量为hv=6.625×10-34×3×1014~2×10-19J）,在其始端应输入的能量为2×1081J,这将远远超过太阳系形成以来其全部辐射能量的总和由于没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质，对光通信的研究曾一度走入了低潮。光纤的诞生在似乎毫无希望的局面下，高锟等在1996年发表了一篇被后来的历史证明为具

7、有划时代意的论文③，提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，其损耗可能低于20dB/km，从而可以用作通信媒质。1966年，高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文《用于光频的光纤表面波导》,指明通过“原材料的提纯制造出适合于长距离通信使用的低损耗光纤”这一发展方向,奠定了现代光通信——光纤通信的基础。高锟（左）1998年在英国接受IEE授予的奖章1970年，光纤诞生！！康宁玻璃公司1970年首先研制出衰耗20dB/km的光纤。光纤通信正式开始！低损耗的基本思

8、想（1）用纯石英为主体材料并掺杂氧化物等以形成所需的折射率分布（2）采用气相沉积技术作为基本工艺，直到今天仍是各种制造光纤方法（如改进的化学气象沉积法MCVD、外气相沉积法OVD、轴向气相沉积法VAD、等离子体化学气象沉积法PCVD等）的核心。前者保证了优良的物理化学性能，而后者使工艺方法极为灵活并有助于材料的“自提纯”，保证了低损耗光纤：新一代传输媒质目前量产石英单模光纤的损耗已可降至0.20dB/km(波长1