《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 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

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，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，激光二極管室溫運轉(zhuǎn) 80年代，低損耗硅玻璃光纖,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？,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！,集成電路 帶寬 互連密度 時鐘 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(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,1.3 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,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,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)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

5、、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,光互連技術(shù)的實現(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,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(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80年代）,NWDM（窄帶波分復(fù)用，20世紀90年代） 使用1550nm窗口 28個通道 通道間距400GHz DWDM（密集波分復(fù)用，90年代中期） 使用1550nm窗口 64160個通道 通道間距50或25