单晶光纤发展及研究现状.ppt

名词解释 1、单晶：即结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、同期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。 2、多晶：由多个单晶体混乱地结合在一起，晶体之间有明显的界限。 3、非线性光学晶体：光通过晶体进行传播时, 会引起晶体的电极化。当光 强不太大时, 晶体的电极化强度与光频电场之间呈线性关系, 其非线性关系可以被忽略; 但是, 当光强很大时, 如激光通过晶体进行传播时, 电极化强度与光频电场之间的非线性关系变得十分显著而不能忽略, 这种与光强有关的光学效应称为非线性光学效应, 具有这种效应的晶体就称为非线性光学晶体。 4、惯性导航：通过测量飞行器的加速度(惯性)，并自动进行积分运算，获得飞行器瞬时速度和瞬时位置数据的技术。 5、黑体：黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射( 当然黑体仍然要向外辐射)。显然自然界不存在真正的黑体，但许多地物是较好的黑体近似( 在某些波段上)。 黑体辐射情况只与其温度有关,与组成材料无关. 6、YAG晶体：Nd：YAG晶体、Ce：Nd：YAG晶体、Yb：YAG晶体等一系列激光晶体。 光纤概述 光纤，是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。 发展历史 1880年，贝尔发明了一种利用光波作载波传递话音信息的“光电话”，它证明了利用光波作载波传递信息的可能性，是光通信历史上的第一步。 1960年，美国科学家梅曼（Meiman）发明了第一个红宝石激光器。激光（LASER:　Light Amplification by Stimulated Emissiion of Radiation)与普通光相比，谱线很窄，方向性极好，是一种频率和相位都一致的相干光，特性与无线电波相似，是一种理想的光载波。因此，激光器的出现使光波通信进入了一个崭新的阶段。 1966年，英籍华人高锟（K.C.Kao）博士首次利用无线电波导通信的原理，提出了低损耗的光导纤维（简称光纤）的概念。 1970年，美国康宁公司首次研制成功损耗为 20db/km（光波沿光纤传输１km后，光的损耗为原有的１％）的石英光纤，它是一种理想的传输介质。同年，贝尔实验室研制成功室温下连续振荡的半导体激光器(LD)。从此，开始了光纤通信迅速发展的时代，因此人们把1970年称为光纤通信的元年。 1974年，贝尔实验室发明了制造低损耗光纤的方法，称作“改进的汽相沉积法(MCVD)”，光纤损耗下降到 1db/km。 1976年，日本电报电话公司研制出更低损耗光纤，损耗下降到 0.5db/km 。 发展历史 1976年，美国在亚特兰大成功地进行了 44.7Mbit/s的光纤通信系统试验。日本电报电话公司开始了 64km、32Mbit/s突变折射率光纤系统的室内试验，并研制成功 1.3微米波长的半导体激光器。 1979年，日本电报电话公司研制出 0.2db/km的极低损耗石英光纤（1.5微米）。 1984年，实现了中继距离50km、速率为 1.7Gbit/s的实用化光纤传输系统。 1990年，使用了 1.55微米长波长单模光纤传输系统，实现了中继距离超过 100km、速率为 2.4Gb/s的光纤传输。 90年代以来，第四代光纤通信系统以频分复用增加速率和使用光放大器增加中继距离为标志，可以使用（也可以不使用）相干接收方式，使系统的通信容量以成数量级地增加，已经实现了在 2.5Gb/s速率上传输 4500km和 10Gb/s的速率上传输 1500km的试验。 目前，正在研究开发光弧子通信系统。光弧子，即由于光纤的非线性效应与光纤色散相互抵消，使光脉冲在无损耗的光纤中保持其形状不变地传输的现象。光弧子通信系统将使超长距离的光纤传输成为可能，试验证明，在2.5Gb/s的码率下光弧子沿环路可传输 14000km的距离。 光纤的种类 A.按光在光纤中的传输模式可分为：单摸光纤和多模光纤。 多模光纤：中心玻璃芯较粗（50或62.5μm），可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。 单模光纤：中心玻璃芯较细（芯径一般为9或10μm），只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。 B.按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤 常规型：光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1300nm。 色散位移型：光