光波技术基础ar

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（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，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]传输纪介质畜问题湾：利用骄玻璃跨中的屠全反扛射原舰理传腾光早啦已为兰人熟葱知，晴并已夺经用驳来在女短距市离（撒米级浓）内狐传光园截如面介彼质光抢波导述中场族分布笛模式坛的理拿论和李实验筒研究丑也由洋E.妄Sn羊it跃ze劲r等令在1特96涨1年村发表但直毁到6和0年兴代中割期，纺最好识的光将学玻福璃的招传输脉损耗县仍高伙达1史00练0d舰B/塑km意味绿着：如果盏要在闻一公案里长庆的光竖纤末执端检度测到粘一个僚波长患为1序μm最的光直子（朵其能牌量为浸hv考=6肢.6合25悦×1薪0-痛34晚×3迎×1赴01坝4~绸2×先10蹦-1炉9J费）,桑在其钳始端圾应输叙入的舒能量维为2页×1博08缺1J住,这愁将远市远超肠过太罚阳系星形成具以来在其全具部辐弊射能裕量的雷总和由于超没有店找到鸽稳定素可靠绢和低躺损耗蚂的传啦输介谣质，伞对满光通螺信的亲研究配曾一闪度走驱入了泉低潮撤。光纤供的诞胞生在似耳乎毫浆无希伯望的勾局面中下，牧高锟芒等在当19典96液年发靠表了辩一篇辜被后创来的拜历史室证明梯为具凑有划呈时代剪意的晕论文术③，济提出型利用饮带有屠包层边材料壤的石满英玻荷璃光号学纤宫维，拾其损遵耗可形能低腔于2贤0d莲B/劣km平，从嫂而可弦以用义作通绩信媒鸡质。19舅66衰年，拥高锟极(C廉.K权.K两ao季)和理霍克斤哈姆董()魔发表坡了关菊于传娱输介海质新板概念萄的论家文《费用于语光频鸽的光车纤表蜓面波稍导》漂,悦指明表通过鸽“原材茄料的雷提纯落制造齐出适兼合于茧长距远离通贤信使烟用的岂低损弄耗光柔纤”这余一发索展方霞向,布奠讯定了捷现代柴光通荡信—赠—光惊纤通胀信的酸基础墓。高锟绞（左坟）1贴99推8年友在英毅国接母受I推EE硬授予毒的奖谷章19损70沉年，草光纤表诞生印！！康宁年玻璃添公司炼19兽70置年首忽先研蛾制出吊衰耗晚20筛dB印/k膛m的惕光纤怠。光隶纤通菠信正图式开恭始！低损雷耗的披基本本思想（1谦）用渗纯石删英为运主体币材料预并掺樱杂氧摸化物虾等以回形成烘所需傍的折亿射率友分布（2任）采捞用气陈相沉榴积技冒术作原为基疲本工场艺，评直到摸今天冒仍是坛各种蜓制造瘦光纤凳方法乡丰（如舰改进果的化季学气油象沉杂积法释MC臣VD颈、外大气相般沉积估法O衬VD股、轴云向气腥相沉增积法昏VA阅D、琴等离犬子体研化学戒气象拿沉积矮法P雀CV篮D等他）的以核心括。前者榨保证榨了优肠良的矛物理雾化学堆性能密，而见后者劫使工昌艺方鹊法极唉为灵季活并却有助烛于材烦料的败“自顾提纯逐”，建保证港了低沙损耗光纤闹：新役一代皱传输姑媒质目前偿量产胖石英滑单模厌光纤垃的损盖耗已免可降庭至0焰.2模0d辽B/撕km骂(波焦长1悼.5或5μ驱m)怨以下晚，实搭验室酸纪录芽更低哗达0抛.1诞51轻dB巾/k欲m。此外忧，石旧英基毕光纤注的频平带宽忧、色雅散低玻、抗并拉强炉度高么、抗果干扰云性强厦、资顶源丰拢富等旋一系宇列特匀点使材之成飘为理有想的剩新一踪蝶代传暮输媒烟质。新型繁光纤扮：掺饰铒光校纤、葡色散钥补偿肯光纤兼、光迟子晶妨体光蜂纤…集成垂光子币学/兼集成傅光电逆子学在很司小的顾空间笛范围葬内，财将具壶有多恼种功柴能的地导波负光学夜器件胆、光请电子袄器件趴和电急子电域路集煌成在铃一起掩，以脉提高禾性能瓣、降扫低成臂本实现善光信但号的犯各种榜处理诉（开羞关、涛调制泛、合扯波、满分波坚、滤献波、话整形律、交乖换等菊等）光纤蓄通信70专年代脱初的翠另一锹重要钢事件宗，是窝实现录了半君导体料激光口器的棉室温冻连续蚊运转铸。随着虹光源隐、调苏制、虹接收黎、中鼓继、疤耦合例、光酷纤的竭熔接殊与活旋动连瞧接等按单元料技术昏的发护展，尝使光稿纤通坡信受岭到了利空前胖的重叮视，爹单信已道的醒调制变速率洗由1瞧07b/朽s数提升争至1渣011b/隆s，闪并从征实验边室研映究迅虎速变吨为具橡有巨境大社纳会经漫济效骆益的适产业屋。光纤义、集屈成光释子学栗和集补成光桶电子眼学是杂现代煮光纤约通信御的基蜻础光纤丘传感环境宿因素埋的变给化对晚光波里导中慎光的听传输恼特性务（光协强、炉相位犁）。从7乖0年元代后次导波嘉光学说器件彩在信异号获艘取方顺面的孕功能驴也日掀益受俗人们额的重筐视，纷目前槽已制斧成对塔压力煤、应炭力、植应变团、位们移、猜速度潜、加坊速度阔、转译动、店液位教、流盖速、成流量树、温鹿度、支电压宽、电缠流、新电场凡、磁跨场、顾伽玛展射线复以及朵化学吗成分坚等数方十个位物理凉的光访波导止（主臭要是秆光纤搜）传格感装跪置，代其中羊有些恭人已食转入制商品课生产汁。由于用信息读的获勾取在礼现代钉社会届中日赔益增桑长的愿重要单性，朽这方皆面的行研究铜开发摘工作调也是忧导波团光学御应用强的热鹿点之港一。八十堆年代秧以来佣出版寇的部抓分参够考书光波即导基苹本理孕论与两计算料：1.结A博.窄J.宽A城da耳ms堵,娇An摧I殖nt咳ro忆du桑ct杜io梳n肢to闷O吃pt庭ic载al订W丝式av昼eg刃ui控de腐s,遣J匀oh狠n跌Wi艳le融y池an绢d肿So械ns准,谈Ne陪w出Yo熟rk扣,敌19吵81胀.2.跨A成.谁W.党S隐ny追de哗r猾an冤d威J.槽D竭.榴Lo门ve牢,来Op鹅ti卖ca植l沿Wa嘱ve秧gu混id违e滥Th总eo敢ry蔑,陆Ch客ap妥ma蒜n川an忘d谎Ha神ll党,游Lo烂nd蛋on却,赴19严83宾.3.半H临.淘A.号H需au停s,宽W宏av甲es羊a肚nd辟F语ie路ld驱s斥in黑O低pt颜oe斗le年ct席ro磁ni炮cs凡,衬Pr款en夏ti追ce温H弯al夕l,差1晌98灶4.4.露T断.网Ta清mi柄r,泉G虾ui僻de模d-渴Wa傅ve甘O泄pt粗oe扁le闪ct葵ro良ni舟cs屈,手2n拿d馆Ed王.,乒S挨pr枣in腔ge死r-沫Ve梢rl呈ag敏,避19厉90维.6.付K优.披Ok壁am模ot妄o,纸F惠un副da宿me弱nt望al标s桥of津O殃pt霉ic毅al戏W饭av站eg档ui筹de饶s,膝A焦ca疼de色mi南c抄Pr肿es傻s,心S购an右D竿ie追go剃,2声00底0.7.顽K块.掘Ka怨wa共no塌a滩nd陆T卸.害Ki愉to中h,学I拦nt消ro武du葱ct嘉io歼n专to赖O痰pt怪ic蜘al趋W森av着eg烫ui乓de畏A疲na熔ly矮si紧s,撕J储oh言n摧Wi俱le鞋y英&晨So扩ns如,丹Ne折w源Yo虹rk猾,楚20克01傲.光纤农非线柿性:1.戚G已.荡P.铁A啊gr窄aw毛al脚,钞No跑nl血in愤ea点r辞Fi灵be个r木Op逃ti侨cs衫(息3r邀d傍Ed避.)调,眯Ac厕ad磨em热ic厅P来re攀ss杂,尿Sa容n勉Di碌eg贵o,蒙20歼01贺.2．闹G.浓P箭.歌Ag保ra及wa呀l,外A疯pp璃li抓ca宽ti召on刷s临of梢N轿on冠li赴ne带ar水F争ib隙er恭O鹊pt辩ic邪s,荒A容ca福de滤mi援c冶Pr趴es粘s,丸S捷an孝D败ie茫go犬,未20斯01决.光纤伪通信肌系统家:1.嫁T士.盾Li招(E锣d.镜),迫To茄pi途cs配i挎n杀Li灰gh犁tw坟av枝e泳Tr军an码sm医is侮si筛on脊S掏ys症te痛ms含,A熊ca衰de缓mi得c腰Pr据es阿s,狐S休an奔D告ie虏go浩,1惠99溉2.2.灵L凳.昆Ka贞zo但vs膛ky卖,皂S.矛B年en夕ne袋de卷tt什o系an光d蓬A.环W绒il无ln紫er负,蔑Op给ti插ca咬l天Fi倦be乳r凤Co尤mm肠un耍ic夏at宣io渠n甩Sy音st闻em惰s,南A逢rt斑ec离h幕Ho远us腹e,铸1酒99醉6.3.积I敏.惊P.用K铸am污in象ow惕a茶nd瘦T叶.悬L.评K镰oc兄h(筑Ed婆.)守,从Op鲁ti渣ca沿l啄Fi颈be真r特Te狭le缝co疏mm养un退ic肆at帝io扎ns巡寿(桶II艘I形A,轰B)络,全Ac懒ad忌em替ic挂P怕re宽ss代,声Sa纯n伏Di京eg吗o,职19汇97驰.4.肾I叔.惑P.爽K暖am强in萝ow党a玩nd揪T凑.统Y.边Li演(E绘d.吉),絮O号pt惭ic唉al仇F幅ib谅er溪T倒el驱ec虏om塞mu脏ni抄ca笼ti税on岁s据(I跳V化A,饼B)划,桥Ac提ad蓬em正ic笛P咽re知ss逃,姥Sa炎n掏Di列eg弟o,间20剩02拿.5.冒杨创祥林臭，光歌纤通腹信系抛统，康国防件工业镜出版海社，咽北京晚，2冤00蛾0.掺铒总光纤好放大静器:1.宅E熔.怨De狭su等rv餐ir婆e,钉E亮rb雷iu快m-梳do耕pe况d辨Fi华be私r无Am篇pl绝if艇ie笨rs与-P月ri沸nc玻pl奔es仓a降nd北A愚pp虫li开ca吓ti弓on确s,爆J孕oh恋n就Wi敬le撒y变an康d第So蒜ns易,尤Ne吓w火Yo侍rk慰,绳19桶94扬.2.仔P绸.贤C.育B停ec析ke恋r,朽N百.歉A.堂O敢ls侍so炸n隆an佳d光J.屋R聪.贱Si胃mp抵so宿n,注E搜rb忽iu农m-废do战pe踩d锡Fi闲be案r赤Am烛pl锈if善ie恢rs父-F倒un告da汁ma带nt萝al批s选an葱d死Te依ch亦no乒lo堪gy隔,慰Ac低ad提em及ic翠P爹re苗ss吓,否Sa悦n色Di认eg隶o,用19传99蛾.主要泰学术翻期刊1.摊J临ou家rn姜al踢o改f亲Li码gh厚tw廊av宏e倚Te甜ch巩no叹lo术gy2.量I汁EE但E匆Ph灯ot岸on朝ic氧s痕Te屋ch完no呆lo额gy轻L象et谈te许rs3.枕I角EE诊E国Jo弄ur朗na笼l扔of押Q勺ua卡nt宫um户E首le另ct欧ro腰ni押cs4.织O读pt信ic栋s巨Le丧tt庆er幕s5.躲O醉pt响ic蹈s锻Co庆mm尊un帐ic消at素io电ns6.炭E坏le岛ct此ro肺ns梢L睡et沟te趋rs7.辞电炮子学域报8.份中栋国激当光9.蹈光拖学学丸报二、麻光波坚导基本阶结构寸与模拾式在与彼截面小垂直扮的纵都向上懂，波抄导无脊限延盲伸；梁折射路率分毕布只聪是横裕向坐滑标的降函数在光毒波导绕中，罢如果梦光在籍横向芳受到黄充分赶的约适束而衔没有害辐射总或泄检漏，座就可愧能沿榨实现榆远距包离传蛛输。挤这种碌情况船称为导波收模；反胞之，际光在怠横向遵上如训果有甩辐射寒，则绩称为辐射安模折射参率定怀则：在柱歼型光鞠波导侍结构切中，乎光在渔横方拉向棵上总阵是趋宏于集贵中在亮折射零率最蹈大或抽波相珍速最追慢的他区域乖中，广沿纵纳向传狂播类型最简壶单的怜光波片导在骡横向填上只壳有一俘维限圣制，漫称平面炊光波傅导或英薄膜坐光波音导。为了街对光糟实现切有效序的导迎引，兔横向贤应有六二维划限制狗，对症应于机各种条形缺光波粗导和蓬光纤。光波拨导中挽的折腥射率垒横向绒分布妨，可练以是解阶跃航型的港（称阶跃恒光波奔导），宅也可日以是登渐变陆型的酿（称渐变愉光波倡导）。为使探光脉软冲在贷传播蛙过程昨中由猜于色拆散引秋起的智变形贼小，亩光波霉导的援折射炎率差草别一携般都搭不大鱼，在米10-2～1贸0-3量级粪。这析一点垦对于树简化吗分析仓十分饺有利遗。最大材量使可用的钥光波吊导是赌光纤率。除筋“芯插区”残和“渔包层达区”曾外，必还有腿各种炉防护絮涂层腐和护窄套，钱用以垂保敞护表壁面并院大大阴改善猪光纤似的机附械性析能三、饮光波义导理蚁论的镜基本妹问题象任复何一豪种导翻波结相构一套样，冤研究咸光波盗导也连包括贸下列猫基本险问题灶:1.住光忘场沿怠光波愁导横鸡截面熟的分四布规仍律；2.般光衰场沿专光波怀导纵读向的糟传播瞒规律狐；对于撑每一理个导着波模秧式而虚言，型以上移两项西一一秒对应掩：3.情光肆波导游受到觉扰动院时，敏模式纷间的攻耦合联；4.凳信慢号沿混光波搬导传偏播时酬的衰樱减；5.疯信最号沿熔光波填导传谎播时肝的畸趁变；6.仰光核纤中程的非丛线性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