化合物半導體中華民國九十三年十月
前言
化合物半導體領域的研究涵蓋材料、元件、製程與電路，其應用以無線通訊、光通訊，及光儲存為主。近年來高亮度發光二極體之迅速竄起，使固態照明亦成為最有發展潛力的應用領域。這些應用領域的發展與需求領導著技術的研發方向與時程；對等的，化合物半導體技術的進展與成熟度亦深切地影響其應用市場的成長與地位。我國在過去五年內，化合物半導體產業蓬勃發展，周邊建設與產業供應鏈已漸趨完整並漸具規模，例如在電子產品方面的IC設計，晶圓代工，封裝測試與磊晶代工；在光電產品方面的磊晶成長，晶粒製造與封裝組合，均已在國際間扮演舉足輕重之角色。然而，面對國內外產業發展趨勢，我國勢必無法持續以低廉之製造能力於國際市場競爭，創新的知識與技術才是藉以立足與永續發展之基石。因此，除了舊技術之改良外，新領域、新技術的探索是學術研究上必須特別強調的方針。本規劃書就化合物半導體未來之發展趨勢，勾勒出涵蓋基礎、應用與前瞻性之研究重點，提供各位同仁參考，以期結合眾人之智慧，創造衝擊性之成果，培育高水準之人才，提昇我國在二十一世紀所需之競爭力。
Ⅰ.材料
1.前言
化合物半導體主要包括III-V族，II-VI族、IV-IV族及I-III-VI族等，但就研究現況及未來遠景而言，仍以III-V族、II-VI族及IV-IV族為主流，其研究重點概述如下。
2.III-V族
1)GaAs系列材料︰包括AlGaAs、應力型的InGaAs材料，已是最成熟的
化合物半導體，也是在光纖通訊、無線通訊及資訊產業上不可或缺的關
鍵材料。近年來，研究重點除了與量產技術相關的課題外，最受注意的
方向就是與奈米科技相關的InGaAs、InAs量子點、量子線低維度結構及
其臨場即時檢測技術、Metamorphic磊晶技術、含氮的InGaAsSbN材料、
以及含Mn，Co，Ni及Cr等元素之磁性材料。這些新穎材料搭配奈米結
構會是未來發展量子元件的基礎。
2)磷化物系列材料︰包括可見光範圍的AlGaInP/GaAs及光纖通訊應用
的InGaAsP/InP以及InAlGaAs/InP系列材料。含磷系列的材料，在
MOCVD磊晶技術上已相當成熟，但在分子束磊晶（MBE）技術方面，
直到最近幾年由於固態磷源技術之進步，且有良好的均勻性及安全性
的優點，而成為許多人青睞的選項之一。AlGaInP材料主要應用於LED
及雷射，而InGaP/GaAs則是重要的HBT材料，InP系列除了光纖通
訊的應用之外，也是高速元件及MMIC的重要材料，特別是InP HBT
將在100 GHz以上的電路扮演極重要的角色。當然，其奈米結構亦是
研究重點之一。
3)氮化物系列材料︰包括BN，AlN，GaN及InN等，是當今最熱門的研究
重點，相關材料的波長涵蓋範圍包括紫外光、紫光、藍光、綠光、紅光，
甚至紅外光，而元件則包括高亮度發光二極體、半導體雷射、光偵測器，
以及高功率電子元件，如HEMT及整流器等。由於它的應用廣泛且較其
他化合物半導體環保，各種不同的磊晶技術都值得發展。目前氮化物系
列材料最大的課題是沒有適當的基板可與之晶格匹配。因此，基板材料
之單晶成長技術，及以HVPE成長厚層GaN作為基板的相關技術，均是
值得探討的課題。除了六方晶系氮化物系列材料之外，低度含氮的立方
化合物半導體材料也是一個重要的研究主題，在GaAs基板上成長
InGaAsN以製作1.3 μm，1.55 μm雷射及光放大器即是一例。這類型材
料的磊晶成長、材料缺陷研究、物理研究與元件應用，目前雖已有良好
的進展，但其中牽涉之物理仍未十分清楚，有待深入研究。
4)銻化物系列材料︰銻化物系列的材料過去主要是在中紅外線波長範圍
（2-5μm）的應用，包括下一世代的光纖通訊、中紅外線光源、偵測器
及熱光伏特(TPV)能源轉換器等。然而近年來含銻化合物的MOCVD與
MBE技術都有所進步，在電子與光纖通信領域也逐漸受到重視。例如完
全沒有位障突起的InP/GaAsSb/InP DHBT、GaAsSb/GaAs長波長面射型
雷射(VCSEL)，以及未來超高頻、低電壓、低功率消耗的銻基材料的電
子元件與積體電路技術等。同時銻元素常在異質磊晶成長時扮演界面活
性劑(surfactant)的角色，有助於獲得平整的界面。因此，銻化物材料，製
程與元件有其研究價值。此外，銻化物中InAs與GaSb系列的碎能隙結
構亦有產生許多有趣物理課題的可能性。
5)氧化物材料︰一直受到無法成長高品質氧化層的限制，III-V族的
MOSFET發展有限，最近幾年，III-V族的MOSFET在氮化物技術有所
突破後，已再次燃起研究者興趣，氧化物的材料從SiO2，Al2O3，發展到
Ga2O3，Gd2(Ga2O3)，氧化物的成長技術包括液相沉積法(LPD)，熱氧化，
PECVD及MBE等，除了GaAs MOSFET，增強型GaN MOSFET最近也
已被實現，惟仍有很大的研究空間。
3.II-VI族
II-VI族材料以ZnSe及HgCdTe二個系統最為普遍，近年來ZnO、MgO等寬能階材料亦漸受重視。自1991年ZnSe藍綠光脈衝型雷射二極體發展成功，至今，其壽命雖可達400小時，但已被GaN系列的雷射所超越。因此，在雷射二極體的應用上，ZnSe幾乎已喪失其舞台，不過在白光二極體之應用仍有一些可能性。日本住友公司利用ZnSe基板深層能階所發出之黃光混合於其上之二極體的藍紫光，製作白光二極體，初步證實可行，惟目前其壽命仍不及GaN元件，一些用以提高其可靠度的方法尚待證實。
ZnSe、CdSe、CdS等材料除了應用於現已成熟之光電產品上，未來最具潛力的領域應是應用於生物晶片及醫學檢驗之量子點結構。此外，在太陽電池、磁性材料與自旋電子元件上亦有發揮之空間。
ZnO材料之研究人口逐年增加，焦點大多是在透明電極、發光元件，及奈米結構，如奈米柱的製備等。
4.IV-IV族
1)SiGe/SiGeC︰這材料是目前極為熱門的材料，未來將與Si結合，大幅增
加Si-based元件之功能，性能與應用潛力，將具有廣大商機。此材料之
製備目前仍以高真空CVD成長技術為主，它的材料特性，物理特性（如
量子現象等）及元件特性有許多值得研究之處。
2)SiC︰由於它屬於間接能隙，在發光元件方面，無法和已高度發展的氮化
物系列材料競爭，但它具有高導電性及較佳的晶格匹配，可作為氮化物
材料成長的基板選擇。另外，它的大能隙及較佳的熱導係數，使其可往
高功率高溫的電子元件或MOSFET發展。目前SiC材料缺陷仍多，價格
昂貴，所以SiC之長晶技術亦是值得開發的領域之一。
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Ⅱ元件
1.前言
以化合物半導體異質結構為主體的電子元件部份，包括應用在高速、高頻電路的元件，以及利用量子效應所發展出來的新穎元件。因此電子元件的規劃即以偏重於應用科技的高速元件及較偏重於學術探討的量子元件這兩個主軸為主要的方向。在高速、高頻電子元件方面，由於無線區域網路傳輸，個人通訊基地台及衛星通訊收發訊號，高頻元件也必須同時擁有高功率的特性，以滿足產品的需求。此外，超低雜訊高頻元件的研發也對應於遠距離傳輸接收系統對雜訊更嚴謹的規格。在個人通訊方面,低供應電壓相關的元件及MMIC隨著手機市場的熱絡而逐漸引起開發的動機。
此外，化合物半導體多為直接能隙材料，所具有高效率的放光直接復合是矽材料所沒有的特性。因此化合物半導體在光電元件的應用中具有不可取代性。化合物半導體材料的光電元件應用波長範圍由紫外光到紅外線，相當地廣泛。包括多媒體、通信、網路、醫療與軍事等用途。
近年來在化合物半導體領域的重大發展有下列幾項：首先是GaN系列材料的出現，包括藍綠光發光二極體及雷射二極體，其中藍光發光二極體以進入量產，而雷射二極體的生命期也已達商用的標準。除了藍綠波段外，也已經有白色、及琥珀色發光二極體出現。前者具有照明方面的應用，而後者與傳統的InGaP 發光二極體比較，具有較佳的溫度特性。此外這個系列的材料也可用於Solar-blind 光偵測器。
其次是在低維度量子元件的發展，主要是藉由磊晶技術成長的自形成量子點(quantum dots) 結構應用於雷射二極體之上。這些量子點結構除了預期能使雷射二極體有較佳特性之外，可以延伸雷射的波長，目前除了雷射起振(threshold) 電流密度到50A/cm2以下之外，在GaAs基板上的InGaAs量子點雷射也可以到達1.3 μm。這可使光纖通信元件與現有的GaAs MMIC技術結合，或者應用於1.3 μm 面射型雷射可以結合AlGaAs材料系統的DBR結構。但目前的溫度特性T O尚未能達到預期。
在光纖通信方面，可以預期因為網路與個人通信的大量普及，作為通信骨幹(infrastructure)的光纖系統也有相對的發展。光電元件在這個部份有相當多的課題值得研究，包括高品質DBR/DFB雷射二極體光源、調變器、就光纖耦合的元件結構考量、不需冷卻具良好溫度特性的光纖波段雷射二極體、大量生產所需考慮的積體化技術等等。就雷射二極體的溫度特性方面，目前有使用InAlGaAs與InAsP等具有較大導電帶能隙不連續之雷射二極體，另外也有含少量氮化物
(diluted nitrides)的InGaAsN材料研究。後者直接成長於GaAs基板之上，利用能隙的bowing效應，能夠同時縮小晶格與能隙並提昇導電帶能隙不連續，目前已經有長波長的邊射型及面射型雷射的報告。此外，也有利用疊晶格結構造成載子的量子位障以提昇雷射溫度特性的作法。在積體化技術的部份，因為需要結合具不同主動層波長的元件於同一基板之上，所以有幾種不同的磊晶技術包括選擇成長技術或再成長技術等。此外，也包括結合光偵測元件與前端放大器的光接收器高頻積體電路。
而在更長波長（>2 μm）的範圍，光電元件除了傳統的InAs、InAlGaSb、HgCdTe等材料系統之偵測器及長波長雷射二極體與發光二極體之外，目前也有能夠使用較大能隙、較成熟材料的元件：在雷射二極體方面是量子串接雷射(quantum cascade lasers)，與量子井紅外線偵測器(QWIP)。
2.高頻元件
由於無線通訊及光纖通訊的急速發展，頻寬的不足一直都是存在的問題，因此元件朝更高頻率響應的方向走是一致的趨勢。例如LMDS需要操作在30 GHz 的MMIC，而光纖網路也走向40 Gbps的速度。同時在不同材料系統所做成的高速元件或改善元件結構以符合某些特定電路之要求，如可靠度、線性度、崩潰電壓等，也都有持續性的研究工作在進行。在量子元件方面，除了低維量子結構外，單電子電晶體也是在過去幾年中很重要的課題。
國內在上述兩方面的發展，事實上與國外水準並沒有太大的差距，在高速元件方面雖然學術界已經開始逐步建立昂貴的製程設備，包括電子微影術等，以及製作深次微米元件與奈米元件的技術能力。而長期我們在磊晶技術及元件設計上的經驗，也已發展出相當不錯各式結構的高速元件。在磊晶技術方面，國外已具備從磊晶技術，高頻電路設計，晶圓測試及封裝等完整的垂直產業結構，國內由於化合物半導體磊晶產業包括中下游的蓬勃發展，使得研究單位在異質結構的實現方面有更大的空間。隨之而起的晶圓代工業所提供的步進式和電子束曝光機服務，也使研究單位以往對深次微米元件及MMIC受限於製程能力的瓶頸得以突破。
規劃研究重點包括如下：
1)新材料或新異質結構，如GaN-based或SiC, SiGe-based，metamorphic
電子元件。
2)利用製程技術改進或元件結構設計上的最佳化，改善元件的高頻響應、
輸出功率、雜訊指數、線性度、崩潰電壓等特性，並建立各種相對小訊
號，功率模型以為電路設計應用。
3)在現有已商品化元件如MESFET，PHEMT，HBT，可從事元件設計及
製程上的改善，如更多功能元件及電路之整合，新穎散熱結構與製程，
及平坦化製程，以增加其效能與可靠度。
4)毫微米電路將是未來無線通訊很重要的技術，因此應積極開發能應用於
毫米波之高頻元件，其f t/f max應高於300 GHz以上。
5)進行下一代電子元件如低維量子元件，單電子電晶體的研究工作。3.光電元件
目前國內有相當大的發光二極體產業，也有雷射二極體的公司。主要的材料在於InGaP系統與GaN系列。研究方面，工研院光電所在可見光、紅外線材料的部份都有研究的部門，包括InGaP，InGaAsN，InAs量子點系列的面射型雷射以及GaN的材料。中華電信研究所則在光纖通信範圍的光電元件包括InGaAsP, InAlGaAs材料的雷射二極體、DFB雷射二極體與光偵測器等元件均擁有準生產的技術能力。在學界的部份，台灣大學研究的範圍包括光纖通信範圍的光電材料與元件、遠紅外線範圍的偵測器、發光元件、量子點結構、面射型雷射與GaN 材料等。中央大學研究的範圍包括InAlGaAs雷射二極體、疊晶格量子位障技術、量子點雷射二極體、光接收器高頻積體電路與GaN材料等。交通大學反射式光調變器、面射型雷射、量子點雷射二極體、與GaN材料等。成功大學則有InGaP 紅外雷射二極體、GaN/InGaN發光二極體、遠紅外線材料元件、面射型雷射等之研究。
規畫之重點研究項目包括如下︰
1)GaN及相關材料的光電元件技術，包括雷射二極體，各種發光二極體及
偵測器等。
2)量子點或量子線材料與元件技術。
3)低含氮氮化物材料與元件技術。
4)光纖通信波長光電元件，包括單頻雷射二極體(DFB，DBR LD)，可調
（tunable）及穩頻雷射，光調變器，光偵測器等。
5)光電積體電路技術，包括選擇成長技術、再磊晶技術與光接收器高頻積
體電路，光晶體(photonic crystal)。
6)面射型雷射二極體。
7)量子串接雷射二極體。
8)紅外線量子井光偵測器。
9)半導體光放大器(SOA)之研製。
4.製程技術
目前化合物半導體在國際上的發展，除了傳統的III-V和Si-based SiGe等，亦有新發展的 GaAlN，GaAs，InP，SiC 及 SiGeC。這些材料之製程可用於高功率元件及高頻通訊元件上。此外，使用新的製程技術，目前III-V半導體已初
步的做出氧化層及MOS電晶體。另一重要的製程技術，即在於化合物半導體自動形成的低維量子結構，而這些結構可大幅提昇目前光電元件的性能。另一重要製程技術的突破，則在於使用 nano-lithography 而製作出新元件如單一電子電晶體(single electron transistor-SET)。目前的研究則有製造此 SET 於化合物材料(如Al2O3)上，且 128M SET之記憶體已成功的做出，證明其有取代目前之DRAM 及Flash memory的可能。
因此目前發展之化合物半導體的製程技術，不但可和目前IC產業形成互補的作用，在未來更可在高功率、高頻無線通訊、記憶體、及光電元件上和IC產業相輔相成，或甚至可延長IC產業未來的發展空間。化合物半導體製程技術的發展重點主要在應用於以上所提及之高功率元件、無線通訊元件、記憶體、及光電元件上。
規劃之研究重點包括：
1)高頻無線通訊元件之製程
z III-V ，HEMT，HBT之製程
z SiGe or SiGeC HBT， MOSFET，HEMT 之製程
z III-V oxide ＆ MOSFET 之製程
z AlGaN/GaN功率元件之製程
z元件可靠度開發之相關製程
2)光電元件之製程
z GaN系列之LED及LD之製程
z VCSEL之製程
z光導波管之製程
3)新元件，材料，及單電子電晶體之製程
z新元件之構想及製程
z材料自動形成的低維量子結構於元件應用之構想及製程
z室溫可操作之單電子電晶體之製程
z利用新的微影技術開發奈米結構
III.電路
1.前言
在微波電路方面，國內這幾年由於砷化鎵專業代工廠陸續成立，其技術水準已是世界一流，若能配合微波電路設計能力的建立，將有助於我國成立自主性的
研發及產業環境。
在光電方面，發展適用於光電通信、光信號傳輸及光儲存的光電積體電路(OEIC)，並結合微機電(MEMS)技術於光電積體電路中，發展微光機電系統(MOEMS)。
2.微波單晶積體電路
因微波(毫微米波)頻率範圍很大，應用極廣，僅以國內或世界共同所需，規劃下列幾大領域。
1)900MHz/1800MHz/1900MHz的個人通訊服務(PCS)無線通訊紀元已來
到，這一方面正大大的需求中，而且急速膨脹。舉凡所需的高頻開關、
功率放大器、低雜訊放大器及transceiver均為重點。
2)LMDS (local multi-point distribution service )此一系統為高頻微波，頻率為
28-32 GHz 左右，頻寬為1.3 GHz。此一頻段未來有可能為後3 G（Beyond
3G）個人無線通訊所採用。用作快速數據通訊，速度比一般電話線要快
上數千倍，為未來電腦網路無線通訊的規劃系統。美國即將對此頻段作
一拍賣，市場潛力極大。學術單位此時投入，正當及時，迎向未來。
3)高功率元件電路設計
超過10瓦之功率元件阻抗匹配是一大技術挑戰。可選定1.9 GHz頻率
作為基礎頻率，研發出10瓦，20瓦及50瓦的阻抗匹配電路，作為無線
通訊基座站用。
4)WLAN (wireless local area network)
現行之WiFi產品已相當成熟，超寬頻的WiMAX系統則在起步階段，
應用於此系統之高效率，高線度性功率放大器應是發展重點。
5)設計平台與元件模型技術
為因應砷化鎵專業代工廠的蓬勃發展，用於電路設計的元件模型及設計
環境的建立技術也逐漸具有重要性。
3.光電積體電路（Optoelectronic Integrated Circuit，OEIC）
1)光積體電路(photonic integrated circuits, PIC)
將多個發光元件(photonic components)或導波光元件(guided wave optical
components)積體化在同一晶片上，此光積體電路中，包括主動及被動光
元件與電子元件，包括(a)雷射調制器及波長可調雷射光積體電路與(b)
光可交換光積體電路。在光積體電路中不需利用光纖互連光信號，而是
利用波導互連光信號，可以簡化光元件的封裝。
2)光電積體電路(optoelectronic integrated circuits，OEIC)
在光電積體電路的單石晶片中，其光電元件包括雷射二極體及光檢測器，電子電路包括驅動電路、調制電路、檢測電路及放大電路。光電積體電路應用在光電接收系統及光電發射系統。
3)微光機電系統(microoptoelectromechanical systems，MOEMS)
微光機電系統將利用微機電技術所製作的微機電系統及光電元件積體化在同一晶片中。將可動的光機元件及自由轉動光交換鏡陣列與微致動器(microactuator)積體化。
学校代码： 10128 学号：xxxxx 专题设计实验报告 题目：光纤通信实验 学生姓名：X X X X 专业：X X X X 班级：X X X X 指导教师：X X X 二〇二〇年五月
实验一SDH 网元基本配置 一、实验目的： 通过本实验，了解 SDH 光传输的原理和系统组成，了解 ZXMP S325 设备的硬件构成和单板功能，学习ZXONM 300 网管软件的使用方法，掌握 SDH 网元配置的基本操作。 二、实验器材： 1、SDH 设备：3 套 ZXMP 325； 2、实验用维护终端。 三、实验原理 1、SDH 原理 同步数字体制（SDH）是为高速同步通信网络制定的一个国际标准，其基础在于直接同步复用。按照SDH 组建的网络是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络，采用全球统一的接口以实现多环境的兼容，管理操作协调一致，组网与业务调度灵活方便，并且具有网络自愈功能，能够传输所有常见的支路信号，应用于多种领域（如光纤传输，微波和卫星传输等）。 SDH 具有以下特点： （1）接口：接口的规范化是设备互联的关键。SDH 对网络节点接口（NNI）作了统一的规范，内容包括数字信号数率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等。 电接口： STM-1 是 SDH 的第一个等级，又叫基本同步传送模块，比特率为 155.520Mb/s；STM-N 是 SDH 第 N 个等级的同步传送模块，比特率是STM-1 的 N 倍(N=4n=1，4，16，- - -)。
光接口：采用国际统一标准规范。SDH 仅对电信号扰码，光口信号码型是加扰的 NRZ码，信号数率与SDH 电口标准信号数率相一致。 (2)复用方式 a）低速 SDH----高速 SDH，字节间插； b) 低速 PDH-----SDH，同步复用和灵活的映射。 (3) 运行维护:用于运行维护（OAM）的开销多，OAM 功能强——这也是线路编码不用加冗余的原因. (4)兼容性:SDH 具有很强的兼容性，可传送 PDH 业务，异步转移模式信号（ATM）及其他体制的信号。 (5) SDH 复用映射示意图如图1-1所示 图1-1 SDH 复用映射示意图 （6） SDH 体制的缺陷 a)频带利用率低 b)指针调整机理复杂，并且产生指针调整抖动 c)软件的大量使用对系统安全性的影响 2、城域传输网的层次 基于 SDH 多业务节点设备满足如下图所示从核心层、汇聚层到接入层的所有应用，可为用户提供城域网整体解决方案。
本技术新型公开了一种自由空间光通信系统的光学天线，属于光通信技术领域。该光学天线包括可360°旋转的设置于一伸缩杆顶部的天线传输头外壳，该伸缩杆通过可沿底座表面旋转的转轴链接于底座表面；其中，天线传输头外壳内部远离伸缩杆顶部一侧依次设有消杂光光阑、瞄准器、副镜开孔的卡塞格伦天线、预准直装置和激光发射接受装置；所述激光发射接受装置包括半导体激光器和接收器；瞄准器包括三个呈中心对称的探测器，该探测器内设有激光光强感应器。本技术新型光学天线的激光束采用空间转直角坐标变换初步对准后，利用以探测器形成的等边三角形的三个顶点为基础，逐一进行对准的方法进行精确对准，可以针对任何变形和信息丢失的波形。 技术要求
1.一种自由空间光通信系统的光学天线，包括天线传输头外壳（1），其特征在于：天线传输头外壳（1）可360°旋转的设置于一伸缩杆（2）顶部，该伸缩杆（2）通过可沿底座（4）表面旋转的转轴（3）链接于底座（4）表面；所述天线传输头外壳（1）内部远离伸缩杆（2）顶部一侧依次设有消杂光光阑（7）、瞄准器（8）、卡塞格伦天线（9）、预准直装置（10）和激光发射接受装置（11）；所述激光发射接受装置（11）包括半导体激光器（11-1），半导体激光器（11-1）靠近预准直装置（10）一侧底部设有接收器（11-3），半导体激光器（11-1）与接收器（11-3）之间设有半透半反玻璃（11-2），接收器（11-3）接收到的激光信息输入电脑进行解码分析；所述卡塞格伦天线（9）包括主镜（9-1）和副镜（9-2），其中副镜（9-2）开孔；所述瞄准器（8）包括三个呈中心对称的探测器（8-1），该探测器（8-1）由可在天线传输头外壳（1）径向移动的支撑柱（8-2）和支撑柱（8-2）底部的激光光强感应器（8-3）构成，整个光学天线系统的控制电路设于各部件内部由电脑控制。 2.根据权利要求1所述的一种自由空间光通信系统的光学天线，其特征在于：所述天线传输头外壳（1）前端设有防尘玻璃（6），前端顶部设有遮光檐（5）。 3.根据权利要求1所述的一种自由空间光通信系统的光学天线，其特征在于：所述消杂光光阑（7）由若干内孔径依次减小的遮光圈构成。 技术说明书 一种自由空间光通信系统的光学天线 技术领域 本技术新型属于光通信技术领域，具体是一种自由空间光通信系统的光学天线。 背景技术
自由空间光通信的现状与发展趋势 自由空间光通信的现状与发展趋势（一） 1 前言 20世纪90年代后期，随着全光接入网的发展，人们对传输速率的要求越来越高；随着通信范围的延伸，人们对快捷通信链路建立的兴趣进一步提高。自由空间光通信技术因其具有独到的优势，在固定无线宽带技术中，能为宽带接入的快速部署提供一种灵活的解决方案，又得到了极大的关注。其应用范围已从军用和航天逐渐迈入民用领域，其技术本身也在不断的完善中。 自由空间光通信可在以下一些范围发挥重要作用。1）可以作为光纤通信和微波通信冗余链路的备份；2）可以应用于移动通信基站间的互连，无线基站数据回传；3）应用于城域网的建设以及最后一公里接入；4）在技术上或经济上不宜敷设光缆的地区，在不宜采用或限制使用无线电通信的地方；5）在军事设施或其他要害部门需要严格保密的场合6）在企业内部网互连和数据传输。 2 自由空间光通信的基本原理及其特点
自由空间光通信系统（FSO）是以大气作为传输媒质来进行光信号的传送的。只要在收发两个端机之间存在无遮挡的视距路径和足够的光发射功率，通信就可以进行。 系统所用的基本技术是光电转换。在点对点传输的情况下，每一端都设有光发射机和光接收机，可以实现全双工的通信。光发射机的光源受到电信号的调制，并通过作为天线的光学望远镜，将光信号经过大气信道传送到接收端的望远镜。高灵敏度的光接收机，将望远镜收到的光信号再转换成电信号。由于大气空间对不同光波长信号的透过率有较大的差别，可以选用透过率较好的波段窗口。光的无线系统通常使用850nm或1550nm的工作波长。同时考虑到1500nm的光波对于雾有更强的穿透能力，而且人眼更安全，所以1550nm波长的FSO系统具有更广阔的使用前景。 自由空间光通信与微波技术相比，它具有调制速率高、频带宽、不占用频谱资源等特点；与有线和光纤通信相比，它具有机动灵活、对市政建设影响较小、运行成本低、易于推广等优点。自由空间光通信可以在一定程度弥补光纤和微波的不足。它的容量与光纤相近，但价格却低得多。它可以直接架设在屋顶，由空中传送。既不需申请频率执照，也没有敷设管道挖掘马路的问题。使用点对点的系统，在确定发收两点之间视线不受阻挡的通道之后，一般可在数小时之内安装完
一、疾病预防控制中心实验室仪器设备清单 1 气相色谱仪：定性定量分析 2 阿贝折射仪：测透明半透明液体或固体的折射率和平均色散 3 氨气分析仪：测样品中氨的含量 4 测汞仪：测固、体液体样品中汞含量 5 电导率仪：测电解质溶液电导率值 6 二氧化硫测定仪：大气环镜中二氧化硫浓度的自动监测 7 二氧化碳测定仪：大气环镜中二氧化碳浓度的自动监测 8 离子交换纯水器：使用离子交换法制纯水 9 粉层采样器：该采样器适用于煤矿及其它粉层作业环镜中进行粉层采样 10 光电浊度仪：测量浊度 11 光照度计：测定光照强度 12 火焰光度计：监床化验用病理研究 13 激光粉层仪：检测粉层浓度 14 紫外可见分光光度计：测量物质对不同波长单色辐射的吸收程度、定量分析 15 紫外辐射照度计：紫外辐射照度测量 16 自动量程照度计：测定光照强度 17 自动旋光仪：测物质旋光度，分析物质的浓度、纯度、含糖量 18 酶标仪：定性定量 19 冷原子荧光测汞仪：专用测贡仪器，测痕量贡 20 离子计：测离子浓度 21 CO分析仪：测大气环镜中一氧化碳含量 22 双道原子荧光光度计：固、液体中汞、砷、硒、锑、锗、锡含量测定析 23 手持糖量计：测体的含糖量 24 生化分析仪：测定样品的浓度，酶反映速率和酶的活性等数十种生化参数 25 洗板机：与酶标仪配套使用 26 微量可调移液器：移微量液体 27 显微镜：观察微小物质 28 荧光分光光度计：分析和测试各类微生物，氨基酸、蛋白质、核酸及多种监床药物 29 医用净化工作台：提供无尘无菌高洁净工作环镜 30 便携式红外线人析器：测定公共场所中的CO2浓度 31 电子微风仪：适用于工厂企业通风空调，镜污染览测动压平衡自动跟踪等速烟尘采样器的采样 32 放射性污染计量仪：测试放射性污染是否超标 33 热敏电阻（测辐射热计）：用于辐射探测 34 紫外光功力计：测试检测紫外光功率 35 热球式电风速仪：测定室内外或模型的气流速度时，是一种测量低风速的基本仪器 36 红血蛋白仪：检测血红蛋白
计算机与信息技术学院实验报告 专业：通信工程 年级/班级：2009级 2011—2012学年第一学期 课程名称 光纤通信 指导教师 李新源 本组成员 学号姓名 XXXXXX 实验地点 计算机楼501 实验时间 2012年4月6 日 项目名称 自动光功率控制电路 实验类型 硬件实验 一、 实验目的 1.掌握自动功率控制电路的工作原理 二、实验内容： 1.学习自动功率控制电路的工作原理 2.测量相关特征测试点的参数 三、实验仪器： 1.示波器。 2.光纤通信实验系统。 3.光功率计。 4.万用表。 5.FC/PC 型光纤跳线2根。 四、实验原理： 激光器输出光功率与温度和老化效应密切相关。保持激光器输出光功率稳定，可以用光反馈来自动调整偏置电流，电路如下图所示： 1 A 3 A 2 A B I
首先，PIN管监测背向光功率，经检出的光电流由A1放大，送入比较器A3的反向输入端，输入的数字信号和直流参考信号经A2比较放大，接到的A3同相输入端。A3和VT3组成恒流源，给激光器加上偏置电流IB的大小，其中信号参考电压是防止控制电路在无输入信号或长连“0”时，使偏流自动上升。这种电路在10°C～50°C温度范围内功率不稳定度ΔP/P可小于5%。 五、实验步骤： 1.关闭系统电源。按以下方式用连信号连接导线连接： 数字信号模块（数字信号输出一）P300—P100 1310数字光发模块 （数字光发信号输 入） 2.用光纤跳线连接1310nm光发模块和光功率计。 3.将1310nm光发模块的J100，两位都调到ON状态。 4.将1310nm光发模块的J101设置为“数字”。 5.打开系统电源，将数字信源模块第一路的拨码开关U311全拨到OFF状态。这时输入到1310nm数字光发模块的信号始终为“1”。 6.用万用表测量R124两端的电压。测量方法：先将万用表打到20V直流电 压档。然后，将红表笔插入1310nm数字发光模块的台阶插座TP101黑表笔插入TP102。读出万用表的读数U1，代入公式I1= U1/ R124（R124=51Ω）可得此时 自动光功率控制所补偿的电流。观察此时光功率计的读数P1。然后，将1310nm 的拨码开关的右边一位拨到OFF状态，记下光功率计的读数P2。 7.调整手调电位器RP100改变光功率的大小，再重复实验步骤5，将测的实 验数据填入下表。 8.关闭系统电源，拆除实验导线。将各实验仪器摆放整齐。 六、实验结果和心得： 1 2 3 4 5 6 7 16.31dB 16.17dB 11.90dB 7.62dB 6.62dB 4.59dB 3.40dB 37.31dB 25.58dB 11.88dB 7.62dB 6.63dB 4.59dB 3.42dB 3.14mA 5.88mA 8.43mA 12.75mA 1 4.51mA 19.80mA 24.12mA
自由空间光通信技术的 发展现状与未来趋势 易成林 (华中科技大学武昌分校,湖北武汉430070) 摘 要:自由空间光通信(Free2Space Optical Columniation,简称FSO)是一种通过激光在大气信道中实现点对点、点对多点或多点对多点间语音、数据、图像信息的双向通信技术,介绍了自由空间光通信的国内外研究现状,分析了应用现状和未来发展趋势。 关键词:自由空间;光通信技术;现状;趋势 中图分类号:F623 文献标识码:A 文章编号:167223198(2007)0920263202 1 自由空间光通信的研究现状 1.1 基于光电探测器直接耦合的FSO系统 早在30多年前,自由空间光通信曾掀起了研究的热潮,但当时的器件技术、系统技术和大气信道光传输特性本身的不稳定性等诸多客观因素却阻碍了它的进一步发展。与此同时,随着光纤制作技术、半导体器件技术、光通信系统技术的不断完善和成熟,光纤通信在20世纪80年代掀起了热潮,自由空间光通信一度陷入低谷。然而,随着骨干网的基本建成以及最后一公里问题的出现,以及近年来大功率半导体激光器技术、自适应变焦技术、光学天线的设计制作及安装校准技术的发展和成熟,自由空间光通信的研究重新得到重视。 在国外,FSO系统主要在美英等经济和技术发达的国家生产和使用。到目前为止,FSO己被多家电信运营商应用于商业服务网络,比较典型的有Terabeam和Airfiber公司。在悉尼奥运会上,Terabeam公司成功地使用FSO设备进行图像传送,并在西雅图的四季饭店成功地实现了利用FSO设备向客户提供10OMb/s的数据连接。该公司还计划4年内在全美建设100个FSO城市网络。而Airfiber公司则在美国波士顿地区将FSO通信网与光纤网(SON ET)通过光节点连接在一起,完成了该地区整个光网络的建设。 目前商用的FSO系统(见图1)通常采用光源直接输出、光电探测器直接耦合的方式,这种系统有以下几点缺点: (l)半导体激光器出射光束在水平方向和垂直方向的发散角不同,且出射光斑较粗,因此我们需要先将出射光束整形为圆高斯光束再准直扩束后发射,这样发射端的光学系统就较为复杂,体积也会相应增大。 (2)在接收端,光斑经光学天线会聚之后直接送入PD 转化为电信号。通常,我们需要提供点到点的,双向的通信系统,这样,FSO系统的每个终端都包括了激光器,探测器,光学系统,电子元器件和其中有源器件所需要的电源。这种系统的体积通常比较大,重量大,成本也比较高。从FSO 系统终端的内部结构图中可以看出,完成一个简单的点到点的链路需要6个OE转换单元。随着人们对带宽的需求越来越高,PD的成本也越来越高,6个O E转换单元大大增加了成本闭。 (3 )FSO终端设备一般安装于楼顶,如果终端中含有大量的有源设备,会给我们的安装带来了很多不方便。 (4)系统的可扩展性很小。如果用户所需要的带宽增加,那么封装在一起的整个FSO系统终端都需要被新的终端取代,安装新设备的过程需要再次对准,整个升级过程所需要的时间很长,给人们带来巨大的损失。 图1 基于PD直接接受的FSO系统 1.2 基于光纤耦合技术的FSO系统 光纤输出、光纤输入的自由空间光通信系统(见图2 ),激光器输出的高斯光束耦合至光纤再经准直出射,传输一定距离后,光束通过合适的聚焦光学系统聚焦在光纤纤芯上,沿着光纤传输后经PD接收还原信号。这样我们通过在发射和接收端都采用光纤连接的方式,只需要在楼顶放置光学天线系统,而将其他的控制系统通过光纤放置于室内就可以实现点到点的连接,整个系统结构简单,易于安装。 图2 基于光纤的FSO系统 这种新型的FSO系统具有以下优点:①减少了不必要的E一O转换,一条链路现在只需要2个O E接口即可,大大降低了成本。②光学系统较为简单,光纤出射的光束一般为圆高斯光,不需要整形,简化了光学系统,减小了体积,易于安装。③易于升级及维护,当用户的带宽增加时,我们只需要对放置在室内的系统进行升级即可,免去了复杂繁琐的对准过程。④基于光纤耦合的空间光通信系统能够很 — 3 6 2 —
检测仪器、试验设备清单 序号设备名称型号 /主要技术 数量 用途性能 1200T 压力机JB67-200A1测混凝土抗压强度 2万能试验机WE-1000A1测钢筋 3水泥压折一体化试验机YAW-300I1测胶砂抗压、抗折 4混凝土抗渗机HS-401测混凝土抗渗性能 5净浆搅拌机SS-160A1搅拌水泥净浆 6行星式水泥胶砂搅拌机JJ-51搅拌水泥砂浆 7强制式混凝土搅拌机HJW-15-30-60 型1搅拌混凝土 8混凝土震动台1m21振混凝土 9行星式水泥胶砂震实台ZS-151振水泥胶砂 10混凝土惯入阻力仪0-1200N1测混凝土凝结时间 11含气量测定仪HC-7L1测混凝土拌合物含气量 12标准稠度与凝结时间测定仪1测定水泥净浆的标准稠度用水量及凝结时间 13水泥胶砂流动度测定仪NLD-3 型1测水泥胶砂流动度14水泥标准养护箱SBY-40B1养护水泥胶砂试件15烘箱101-2 型1烘原材料，测含水率16砂浆标准养护箱SJ-40A 型1养护水泥胶砂砂浆17水泥定安性沸煮箱F2-31A1测水泥安定性 18水泥细度负压筛析仪FSY-150B1测水泥、粉煤灰细度19雷氏加测定仪LD-50 型1测水泥安定性 20标养室温湿度自控仪BYS- Ⅱ1控制养护室温湿度21线材弯折试验机XWJ-10 型1 20扭转试验机XWJ-10 型1 21新标准方孔石子筛 2.36-90mm1石子筛分 22新标准方孔砂石筛0.075-9.5mm1砂筛分 23振击式标准振摆仪ZBSX-92A 型1筛石子、砂 24水泥细度负压筛析仪FYS-150B1测水泥、粉煤灰细度25马弗炉SX4-10 型1测烧失量 26电子天平TD21001 型1测质量较小的原料27台秤TGT-100 型1测质量较大的原料28坍落度筒200 ×100 ×300mm2 29捣棒600 ×162 30压碎指标仪 (砂子 )1 31压碎指标仪 (石子 )1 32针片状规准仪2 33超逊径筛4-175mm1 34混凝土回弹仪WTC-H 型1 35钢筋保护层厚度测定仪VK900A1
PCR实验室主要仪器设备 区域序号所需仪器数量型号规格 试剂准备区1 冰柜 1 －20℃ 2 移液器 1 0.5-10ul 移液器 1 20－200ul 移液器 1 10-100ul或者5-50ul或者 10-200ul 3 混匀器 1 200－2500转/分 4 微型离心机 1 Mini-6k 标本制备区1 金属浴 1 普通(达到100℃) 2 冰箱 1 4℃，－20℃ 3 高速离心机 1 300-16000转/分(能达到14000) 4 混匀器 1 200－2500转/分 5 生物安全柜或净化工作台 1 单人单面操作 6 洗涤池 1 500×500 mm 7 移液器 1 0.5-10ul 移液器 1 20－200ul 移液器 1 100－1000ul 扩增区 1 核酸扩增仪（PCR） 1 TC-XP-A 2 微型离心机 1 Mini-6k，配可离心8联管转头 产物分析区1 洗涤池 1 500×500 mm 2 冰箱 1 4℃，－20℃ 3 恒温水浴箱 1 37℃－100℃ 4 医用核酸分子快速杂交仪 1 凯普HHM-2 5 移液器 1 20－200ul 移液器 1 100－1000ul
以上不含医用核酸分子快速杂交仪和荧光定量PCR仪（用于开展导流杂交平台检测项目（如HPV21分型、STD三联检），可不用荧光定量PCR仪。） 耗材清单： 耗材数量 0.2mlPCR管盒（96孔）至少2个 200ul枪头盒至少4个 1000ul枪头盒至少3个 10ul枪头盒（盒高根据采购枪头大 至少2个 小配套） 1.5ml离心管架(60孔) 至少3个 废液缸2个 1000ul枪头（蓝色）若干，建议带滤芯 200ul枪头（黄色或透明）若干，建议带滤芯 10ul枪头（透明）若干，建议带滤芯，选择长款（避免污染枪） PCR管，单管若干，建议购买进口 1.5ml离心管若干，建议购买进口 小镊子至少2个 样本管架（放采样瓶用）2个 一次性橡胶手套和PE手套若干，橡胶手套建议无粉 挂衣钩（挂毛巾或实验服）建议每个分区一件实验服 垃圾桶（配生物垃圾袋）3个 酒精喷壶3个 计时器2个 其他实验用品：75%酒精、次氯酸钠片或者84消毒液、生理盐水、浮板（如果是水浴会用到）、纸抽、棉签、剪刀、冰袋、记号笔、吸水纸等
光通信技术实验报告 实验一光通讯系统WDM系统设计 实验目的 1.熟悉Optisystem实验环境，练习使用元件库中的常用元件组建光纤通信系统。 2.使用OptiSystem模拟仿真WDM系统的各项性能参数，并进行分析。 实验原理 光波分复用系统简介 光波分复用是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一根光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原信号复原，这种复用技术不仅适用于单模或多模光纤通信系统，同时也适用于单向或双向传输。 波分复用系统的工作波长可以从0.8μm到1.7μm，由此可见，它可以适用于所有低衰减、低色散窗口，这样可以充分利用现有的光纤通信线路，提高通信能力，满足急剧增长的业务需求。 WDM光通信结构组成 1)滤波器：在WDM系统中进行信道选择，只让特定波长的光通过，并组织其他光波长 通过。可调谐光滤波器能从众多的波长中选出某个波长让其通过。在WDM系统的光接收机中，为了选择所需的波长，一般都需依赖于其前端的可调谐滤波器。要求其有宽的谱宽以传输需要的全部信号谱成分，且带宽要窄以减小信道间隔。 2)复用器/解复用器（MUX/DEMUX）：将多个光波长信号耦合到一路信道中，或使混合 的信号分离成单个波长供光接收机处理。一般，复用/解复用器都可以进行互易，其结构基本是相同的。实际上即是一种波长路由器，使某个波长从指定的输入端口到一个指定的输出端口。 实验软件介绍 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS和MANS都使用。一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，OptiSystem具有强大的模拟环境和真实的
自由空间光通信及可见光通信市场分析 什么是自由空间光通信? 无线通信经常面临带宽限制和低速数据传输等难题。但是，作为航空和国防领域有名的无线技术，自由空间光通信(FSO)则消除了传统无线通信系统所面临的诸多问题。该技术目前适用于卫星连接、深空探测器、偏远地区通信、无人机(UAVs)以及飞行器等。自由空间光通信适用于视线内的点对点通信。它使用不同的调制技术，如振幅与相位调制，用于将输入信息转化为数字信号，进而实现进一步传输。自由空间光通信的最新趋势受限于旨在改善通信传输数据流程和质量的先进编码方案的引入和发展。 自由空间光通信：市场推动力和限制因素 自由空间光通信由于其提供的诸多好处而越来越受欢迎，包括安装成本低、带宽利用率高、数据传输速度快、连接性提高等。此外，自由空间光学技术也适用于军事和商业应用，如电信。自由空间光通信的工作原理与光纤技术相同，只不过它使用空气作为传输信息的媒介，而不是光纤光缆。与此同时，自由空间光学通信的设置只需几个小时的安装。这些都是影响自由空间光通信市场发展的重要因素。然而，自由空间光学通信市场面临着一些挑战。例如，在两点之间部署自由空间光学通信设置之前，两者之间的视线内必须没有任何障碍物，如树木或建筑物等。此外，由于雾和大气湍流等因素，自由空间传播可能会受到干扰。由于光波的吸收、散射和反射，雾的存在会严重阻碍光波的传播特性。大气湍流可以引起闪烁，从而进一步增加比特误码率。这也是制约自由空间光通信市场发展的一些因素。 自由空间光通信：市场细分 自由空间光通信市场可以根据组件、数据类型、调制类型、应用、终端用户和区域进行细分。从组件方面来看，可以将市场细分为发射机、接收器、收发器、调制器、解调器等。发射器和接收器用于单向通信，而收发器则用于双向通信。使用自由空间光通信传输的不同类型的数据包括图像、声音以及视频等。从调制方面来看，自由空间光通信市场可以分割为振幅、频率、相位和偏振。此外，从应用方面来看，可以将市场细分为航空航天和国防、电信、医疗保健、灾害管理、存储区域网络(SAN) 等。从终端用户方面来看，可以将市场细分为企业和商业
自由空间光通信技术的发展现状与未来趋势 自由空间光通信（Free-Space Optical Columniation，简称FSO）是一种通过激光在大气信道中实现点对点、点对多点或多点对多点间语音、数据、图像信息的双向通信技术，介绍了自由空间光通信的国内外研究现状，分析了应用现状和未来发展趋势。 标签：自由空间；光通信技术；现状；趋势 1 自由空间光通信的研究现状 1.1 基于光电探测器直接耦合的FSO系统 早在30多年前，自由空间光通信曾掀起了研究的热潮，但当时的器件技术、系统技术和大气信道光传输特性本身的不稳定性等诸多客观因素却阻碍了它的进一步发展。与此同时，随着光纤制作技术、半导体器件技术、光通信系统技术的不断完善和成熟，光纤通信在20世纪80年代掀起了热潮，自由空间光通信一度陷入低谷。然而，随着骨干网的基本建成以及最后一公里问题的出现，以及近年来大功率半导体激光器技术、自适应变焦技术、光学天线的设计制作及安装校准技术的发展和成熟，自由空间光通信的研究重新得到重视。 在国外，FSO系统主要在美英等经济和技术发达的国家生产和使用。到目前为止，FSO己被多家电信运营商应用于商业服务网络，比较典型的有Terabeam 和Airfiber公司。在悉尼奥运会上，Terabeam公司成功地使用FSO设备进行图像传送，并在西雅图的四季饭店成功地实现了利用FSO设备向客户提供10OMb/s 的数据连接。该公司还计划4年内在全美建设100个FSO城市网络。而Airfiber 公司则在美国波士顿地区将FSO通信网与光纤网（SONET）通过光节点连接在一起，完成了该地区整个光网络的建设。 目前商用的FSO系统（见图1）通常采用光源直接输出、光电探测器直接耦合的方式，这种系统有以下几点缺点： （l）半导体激光器出射光束在水平方向和垂直方向的发散角不同，且出射光斑较粗，因此我们需要先将出射光束整形为圆高斯光束再准直扩束后发射，这样发射端的光学系统就较为复杂，体积也会相应增大。 （2）在接收端，光斑经光学天线会聚之后直接送入PD转化为电信号。通常，我们需要提供点到点的，双向的通信系统，这样，FSO系统的每个终端都包括了激光器，探测器，光学系统，电子元器件和其中有源器件所需要的电源。这种系统的体积通常比较大，重量大，成本也比较高。从FSO系统终端的内部结构图中可以看出，完成一个简单的点到点的链路需要6个OE转换单元。随着人们对带宽的需求越来越高，PD的成本也越来越高，6个OE转换单元大大增加了成本闭。
武汉大学电工电子信息学院实验报告 电子信息学院通信工程专业2015年 9 月17日 实验名称光纤通信的光传输指导教师易本顺 姓名徐佑宇年级2012级学号2012301200003成绩 一、预习部分 1.实验目的 2.实验基本原理 3.主要仪器设备(含必要的元器件、工具) 一、实验目的 1、通过光传输系统课程设计使学生熟悉常见的几种传输网络的特点及应用场 合； 2、了解ZXMP S325的具体硬件结构，加深对于光传输的理解； 3、掌握 ZXMP S325 的组网过程以及网管工具的使用，培养学生在传输组网工 程方面的实际应用技能。 二、实验设备 1、SDH设备：ZXMP S325； 2、实验用维护终端 三、实验原理 SDH技术是目前通信网络的主流技术，它以其突出的技术优势为网络提供优质、高效、可靠的通信业务，能够满足带宽数据及图像视频等多业务的传输需求，自愈功能强。 1、光传输原理及优势 SDH 全称同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy）， SDH 规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型特性，提供了一个国际支持框架，在此基础上发展并建成了一种灵活、可靠、便于管理的世界电信传输网。这种传输网易于扩展，适于新电信业务的开展，并且使不同厂家生产的设备互通成为可能，这正是网络建设者长期以来追求的目标。 其优势主要体现在以下几个方面： （1）接口方面 ·电接口：STM-1是SDH的第一个等级，又叫基本传输模块，比特率为155.520Mb/s，STM-N是SDH第N个等级的同步传送模块，比特率是STM-1的N倍（N=4n=1,4,16...）·光接口：仅对电信号扰码，光口信号码型是加扰的NRZ码，采用世界统一的7级扰码。 （2）复用方式 低速SDH信号以字节间插方式复用进高速SDH帧结构中，位置均匀、有规律，是可预见的
. . . . . 1、实验室常用仪器设备清单
2、选用及科研要求的仪器
3. 其它重要补充 1酸度计:测HP 值 2电导率仪:测电解质溶液电导率值 3旋光仪（自视自动）:测物质旋光度，分析物质的浓度、纯度、含糖量 4气相色谱仪:定性定量分析 5液相色谱仪:定性定量分析 6自动定位滴定仪:酸碱滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定、络合滴定 7智能崩解仪:在设定温度（人体温度下）进行药片崩解实验 8药物溶出度仪:在设定温度（人体温度下）进行药片崩解实验 9脆碎度检查仪:在设定转速下进行药片脆碎度检验 10熔点仪:测量结晶性化学制品、药品和部分结晶聚合物熔点 11澄明度检测仪:观察溶液澄清程度，有否颗粒物 12紫外辐射照度计:紫外辐射照度测量 13紫外可见分光光度计:测量物质对不同波长单色辐射的吸收程度，定量分析14可见分光光度计:测量物质对不同波长单色辐射的吸收程度，定量分析 15微量进样器:液相、气相色谱分析中使用 16阿贝折射仪:测透明半透明液体或固体的折射率和平均色散 17原子吸收争光光度计:根据被测元素的基态原子对特征辐射的吸收程度进行定量分析 18荧光分光光度计:分析和测试和类微生物、氨基酸蛋白质、核酸及多种监床药物 19色差计:测量药品颜色
20红外分光光度计:定性定量分析 21手持糖量计:测定溶液中糖度、含糖量
22标准旋光管旋光仪: 测旋光度标准，检验旋光仪准确度 23超净水器：制超净水 24钠离子浓度计：测钠离子浓度 25尘埃粒子计数器：测定空气中的微粒 26永停滴定仪：根据电们变化指示滴定终点的滴定用仪器 27卡尔费休水份测定仪：测产品含水量 28薄层色谱仪：定性分析 29傅立液变换红外光谱仪：定性定量分析 30紫外强度计：测紫外线强度 31三用紫外线分析仪：药物生产和研究中，可用来检查荧光药品的质量 32生物显微镜：观察微小物质 33激光粒子数计：尘埃粒子计数 34多小长飞点扫描仪：凝胶电冰、薄层板等的精密定量 35风速仪：测风速 36数字式光度表：测量可见光辐照强度 37反渗透纯水机：超纯水系统的进水，也可作一般实验室用水 38环境参数测试仪：测试环镜参数 39医用净化工作台：提供无尘无菌高洁净工作环镜 40紫外线斑点检测仪：在药物生产研究中，可用来检查荧光药品质量 41浮游菌采样器：监控空气中细菌总数和检测空气中的和种细菌 42数字白度计：测试药品白度，以及荧光样品测量 43散射光浊渡仪：测量水质浊度 44实验淘（labtaobao.)-专业级科学仪器、分析仪器、实验室设备、检测及测试设备一站式选型与价格查询信息平台。 45
南京工程学院 通信工程学院 实验报告 课程名称光纤通信_________ 实验项目名称光纤通信实验_______ 实验学生班级通信（卓越）131_____ 实验学生姓名吴振飞_____ _____ 实验学生学号 208130429_________ 实验时间2016.6.15___ 实验地点信息楼C413_______ 实验成绩评定 ______________________ 指导教师签字 ______________________ 2016年 6月 19日
目录 实验一半导体激光器P-I特性测试实验 (1) 一、实验目的 (1) 二、实验仪器 (1) 三、实验原理 (1) 四、实验内容 (2) 五、实验步骤 (2) 六、注意事项 (2) 七、思考题 (3) 实验二光电探测器特性测试实验 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验仪器 (3) 三、实验原理 (3) 四、实验内容 (4) 五、实验步骤 (4) 六、注意事项 (4) 实验三电话光纤传输系统实验 (4) 一、实验目的 (4) 二、实验内容 (5) 三、预备知识 (5) 四、实验仪器 (5) 五、实验原理 (5) 六、注意事项 (6) 七、实验步骤 (6) 九、思考题 (6)
实验一半导体激光器P-I特性测试实验 一、实验目的 学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理；了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系；掌握半导体激光器 P(平均发送光功率) -I(注入电流) 曲线的测试方法。 二、实验仪器 1、ZYE4301G 型光纤通信原理实验箱 1 台 2、光功率计1 台 3、FC/PC-FC/PC 单模光跳线 1 根 4、万用表(自带) 1 台 5、连接导线 20 根 三、实验原理 半导体激光二极管(LD) 或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，(处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E1，这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。) 是一种阈值器件。由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率(≥10mW) 辐射，而且输出光发散角窄(垂直发散角为 30~50°，水平发散角为 0~30° )，与单模光纤的耦合效率高(约 30%~50%)，辐射光谱线窄(Δλ =0.1~1.0nm)，适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号(>20GHz) 直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 对于线性度良好的半导体激光器，其输出功率可以表示为ηω (1-1) Pe=)(2thDIIq ?η其中intintaaamirmirD+=ηη，这里的量子效率ηint，表征注入电子通过受激辐射转化为光子的比例。在高于阈值区域，大多数半导体激光器的ηint接近于 1。 1-1 式表明，激光输出功率决定于内量子效率和光腔损耗，并随着电流而增大，当注入电流I>Ith时，输出功率与I成线性关系。其增大的速率即P-I曲线的斜率，称为斜率效率 dPη2DeqdIηω= (1-2) P-I特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流Ith尽可能小， Ith对应P值小，而且没有扭折点的半导体激光器，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，而且不易产生光信号失真。并且要求P-I曲线的斜率适当。斜率太小，则要求驱动信号太大，给驱动电路带来麻烦; 斜率太大，则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，半导体激光器可以看作为一种光学振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，也即激活介质处于粒子数反转分布，而且产生的增益足以抵消所有的损耗。将开始出现净增益的条件称为阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件，也即阈值电流Ith，当输入电流小于Ith时，其输出光为非相干的荧光，类似于LED发出的光，当电流大于Ith
自由空间激光通信技术概述 06061118 刘晓彪 摘要：本文对自由空间激光通信技术经行了大体上的介绍，具体分析了其中的关键技术和研究重点，并对这一前沿技术的未来发展趋势经行了展望。 关键词：激光通信 自由传输 大气信道 空间激光通信系统是指以激光光波作为载波，大气作为传输介质的光通信系统。自由空间激光通信结合了光纤通信与微波通信的优点，既具有大通信容量、高速传输的优点，又不需要铺设光纤，因此各技术强国在空间激光通信领域投入大量人力物力，并取得了很大进展。 一、传输原理 大气传输激光通信系统是由两台激光通信机构成的通信系统，它们相互向对方发射被调制的激光脉冲信号（声音或数据），接收并解调来自对方的激光脉冲信号，实现双工通信。受调制的信号通过功率驱动电路使激光器发光，从而使载有语音信号的激光通过光学天线发射出去。另一端的激光通信机通过光学天线将收集到的光信号聚到光电探测器上，然后将这一光信号转换成电信号，再将信号放大，用阈值探测方法检出有用信号，再经过解调电路滤去基频分量和高频分量，还原出语音信号，最后通过功放经耳机接收，完成语音通信。当开关Ｋ掷向下时，可传递数据，进行计算机间通信，这相当于一个数字通信系统。它由计算机、接口电路、调制解调器、大气传输信道等几部分组成。接口电路将计算机与调制解调器连接起来，使两者能同步、协调工作；调制器把二进制脉冲变换成或调制成适宜在信道上传输的波形，其目的是在不改变传输结果的条件下，尽量减少激光器的发射总功率；解调是调制的逆过程，把接收到的已调制信号进行反变换，恢复出原数字信号将其送到接口电路；同步系统是数字通信系统中的重要组成部分之一，其作用是使通信系统的收、发端有统一的时间标准，步调一致。 二、关键技术分析 一）高功率激光器的选择 激光器用于产生激光信号，并形成光束射向空间。激光器的好坏直接影响通信质量及通信距离，对系统整体性能影响很大，因而对它的选择十分重要。空间光通信具有传输距离长，空间损耗大的特点，因此要求光发射系统中的激光器输出功率大，调制速率高。一般用于空间通信的激光器有三类：二氧化碳激光器。输出功率最大(>10kw)，输出波长有10.6m和9.6m，但体积较大，寿命较短，比较适合于卫星与地面间的光通信。 Nd:YAG激光器。波长为1064nm，能提供几瓦的连续输出，但要求高功率的调制器并保证波形质量，因此比较难于实现，是未来空间通信的发展方向之一。采用半导体泵浦的固体激光器，若使半导体发射谱线与Nd:YAG激光器吸收谱线一致，可减少热效应，改善激光光束质量，提高激光源综合性能。这种激光器适合用于星际光通信。 二极管激光器（LD）。LD具有高效率、结构简单、体积小、重量轻等优点，并且可以直接调制，所以现在的许多空间光通信系统都采用LD作为光源。例如波长为800～860nm的ALGaAs LD和波长为970～1010nm的InGaAs LD。由于ALGaAs LD具有简单、高效的特点，并且与探测、跟踪用CCD阵列具有波长兼容性，在空间光通信中成为一个较好的选择。 二）快速、精确的捕获、跟踪和瞄准（ATP）技术 这是保证实现空间远距离光通信的必要核心技术。系统通常由以下两部分组成： 1、捕获（粗跟踪）系统。它是在较大视场范围内捕获目标，捕获范围可达±1°～±20°或更大。通常采用CCD阵列来实现，并与带通光滤波器、信号实时处理的伺服执行机构共同完成粗跟踪，即目标的捕获。粗跟踪的视场角为几mrad，灵敏度约为10pW，跟踪精度为几十mrad； 2、跟踪、瞄准（精跟踪）系统。该系统是在完成目标捕获后，对目标进行瞄准和实时跟踪。通常采用四象限红外探测器（QD）或Q-APD高灵敏度位置传感器来实现，并配以相应伺服控制系统。精跟踪
OptiSystem实验 一、OptiSystem简介 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS 和MANS都适用。OptiSystem有一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，并具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展，从而成为一系列广泛使用的工具。全面的图形用户界面提供光子器件设计、器件模型和演示。丰富的有源和无源器件库，包括实际的、波长相关的参数。参数扫描和优化允许用户研究特定的器件技术参数对系统性能的影响。OptiSystem满足了急速发展的光子市场对于一个强有力而易于使用的光系统设计工具的需求，深受系统设计者、光通信工程师、研究人员的青睐。 OptiSystem软件允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析，从远距离通讯到MANS和LANS都适用。它可广泛应用下列场合： 1．物理层的器件级到系统级的光通讯系统设计； 2．CATV或者TDM?WDM网络设计； 3．SONET?SDH的环形设计； 4．传输装置、信道、放大器和接收器的设计； 5．色散图设计； 6．不同接受模式下误码率（BER）和系统代价（Penalty）的评估； 7．放大系统的BER和连接预算计算。 实验1 OptiSystem快速入门：以“激光外调制”为例 一、实验目的 1、掌握软件的简单操作 2、了解软件的元件库 3、掌握建立新的project（新的工作界面） 4、掌握搭建系统：将元件从元件库中拖入project、连线、搭建系统 5、掌握设置参数 6、掌握软件的运行、观察结果、导出数据 二、实验过程 1.建立一个新文件。（File>New） 2.将光学器件从数据库里拖入主窗口进行布局. 3.光标移至有锁链图标出现时，进行连线。（如图1所示） 4．设置连续波激光器参数。 （1）点击frequency>mode, 出现下拉菜单，选中script。 （2）在value中输入数据并作评估。 （3）点击单位，选择“THZ”，点击OK 回主窗口。（如图2所示）
光纤通信实验报告 班级：14050Z01 姓名：李傲 学号：1405024239
实验一光发射机的设计 一般光发送机由以下三个部分组成： 1)光源（Optical Source）：一般为LED和LD。 2)脉冲驱动电路（Electrical Pulse Generator）：提供数字量或模拟量的电信号。 3)光调制器（Optical Modulator）：将电信号（数字或模拟量）“加载”到光波上。以 光源和调制器的关系来看，分为光源的内调制（图1.1）和光源的外调制（图1.2）。 采用外调制器，让调制信息加到光源的直流输出上，可获得更好的调制特性、更好的调制速率。目前常采用的外调制方法为晶体的电光、声光及磁光效应。图1.2的结构中，光源为频率193.1Thz 的激光二极管，同时我们使用一个Pseudo-Random Bit Sequence Generator模拟所需的数字信号序列，经过一个NRZ脉冲发生器（None-Return-to-Zero Generator）转换为所需要的电脉冲信号，该信号通过一个Mach-Zehnder调制器，通过电光效应加载到光波上，成为最后入纤所需的载有“信息”的光信号。 图1.1内调制光发射机图1.2外调制光发射机 对于直接强度调制状态下的单纵模激光器，其载流子浓度的变化是随注入电流的变化而变化。这样使有源区的折射率指数发生变化，从而导致激光器谐振腔的光通路长度相应变化，结果致使振荡波长随时间偏移，导致所谓的啁啾现象。啁啾是高速光通讯系统中一个十分重要的物理量，因为它对整个系统的传输距离和传输质量都有关键的影响。 内容：铌酸锂（LiNbO3）型Mach-Zehnder调制器中的啁啾（Chirp）分析 1设计目的 对铌酸锂Mach-Zehnder调制器中的外加电压和调制器输出信号啁啾量的关系进行模拟和分析，从而决定具体应用中MZ调制器的外置偏压的分布和大小。 2设计布局图 外调制器由于激光光源处于窄带稳频模式，可以降低或者消除系统的啁啾量。典型的外调制器是由铌酸锂（LiNO3）晶体构成。本设计中，通过对该晶体外加电压的分析调整而最终减少该光发送机中的啁啾量，其模型的设计布局图如图1.3所示。