光纤技术与应用
授课教师：吕亮
联系电话：139********
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参考书目
《光纤技术—理论基础与应用》，孙雨南等，2006，北京理工大学出版社
《光纤干涉测量技术》，孟克，2008，哈尔滨工业大学出版社
《光纤技术》，饶云江等，2001，科学出版社
《光电子技术》，明海，2002，电子工业出版社
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课程主要内容
光纤：包括光纤的结构与分类、导光原理、制作工艺
光纤器件：包括有源器件、无源器件
光纤的应用：光纤通信技术、光纤传感技术
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课程考核
考核方式：考查
总评成绩=课程小论文成绩×0.6+平时成绩
×0.4
平时成绩：考勤（包括点名、课堂表现、课堂作业完成质量）
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本章内容
1.1 光通信与光纤发展历史回顾
1.2 光纤技术基础
1.3 光纤通信网络与光纤传感技术
1.4 光纤技术的最新发展
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1.1光通信与光纤的发展
光通信就是将光波作为载体来实现信息传输。
两个基本条件：
1、光源：激光器
2、传输光的介质：光纤
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光通信的发展
原始形式的光通信:中国古代用“烽火台”报警，欧洲人用旗语传送信息。
缺点：信息量小，受环境影响大
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又称烽燧，古时用于点燃烟火传递重要消息的高台，系古代重要军事防御设施;
“烽火”，古代边防报警的两种信号,白天放烟叫“烽”,夜间举火叫“燧”。
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举烽火以犯塞匈奴千人为不满一千人只燔一积
薪；超过一千人燔二积薪；若一千人以上攻亭障
时，则燔三积薪。积薪之外，还附举表、举苣火
的不同规定；并因敌人犯塞方位不同和白天夜间
的不同又有各自不同但很具体的规定。如入塞围
困亭障，已来不及下亭障燔薪时，白天则举亭上
蓬或加一烟，夜间举“离合苣火”。“离合苣火
“虏守亭障”的紧急而特殊情况下的一种特殊信
号，即几把苣火一会儿分离，一会儿又合拢。
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“凡贼入境，马步兵五十人以上，不满五百人，放烽一炬。得蕃界事宜，又有烟尘，欲知南入，放若余寇贼五百人以上不满三千人亦放两炬，番贼五百骑以上，不满千骑，审知南入，放烽三炬。若余寇以上，亦放烽三炬。若番贼千人以上不知头数，放烽四炬，若余贼一万人以上亦放四炬。其放烽一炬者州、县止。两炬以上者并至京。原放烟、火处州、县、镇即录状驰驿奏闻。若依式放炬至京城迄贼回者炬报平安。凡放烽告贼（犯）者，三应三灭，报平安者两应两灭。”
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令边候举放烽炮，若见敌一、二人至百余人举放一烽一炮，烽二炮，千人以上三烽三炮，五千以上四烽四炮，万人以上五烽五炮。”而在有的防区还有自订的传报宣府镇上西路各台夜则悬灯。悬灯的长竿分为三等，竿上悬灯均染成红色，以数量不等作为军情缓急、的区分。
“合设烟墩，并看守堠夫，务必时加提调整点，须要广积秆草，昼望，遇有警急，昼则举烟，夜则举火，接递通报，毋致损坏，有误军情声息”；
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2010-03-12安徽大学物理与材料科学学院1219世纪中叶，电通信出现——电报、电话以及无线电通信等
缺点：随着科技的发展，容量越来越难以满足要求
20世纪60年代以后，现代光通信出现——
光纤通信等
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1621年，荷兰的数学教授Willebrod van Roijen Snellius发现了著名的Snell定律
300多年后，借助于Snell定律，光纤技术的倡导者使用全内反射来解决光可以保持在一个弯曲的介质内部传输的问题。
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2010-03-12安徽大学物理与材料科学学院16光纤的发展史与里程碑
1870年,英国皇家学会的John Tyndall 演示了光在一束
细水流中进行全内反射传输的现象。
1910年，Deby和Hondros用波动理论对电介质中的光路理论进行了分析
1927年，Baird、Hansell等人提出了用电介质光纤传递光学图象的设想
直到1951年，才设计出第一个光导纤维镜，它用于传输人体内部器官的图象
1953年，在伦敦皇家科学技术学院工作的Narinder Kapany开发出了用不同光学玻璃做芯层和包层的纤维，并取名为“光纤”
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出现了新问题：光衰减！
如何降低损耗？
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1966年——光纤通信的转折点！
中国出生的英国科学家高锟发表了一篇具有里程碑意义的论文“用于光频率的绝缘纤维表面波导管”。
这篇论文被认为是打开通往我们今天所知道的光纤技术的大门的钥匙。
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2010-03-12安徽大学物理与材料科学学院20高锟
于1966
年解决了石英光纤损耗的理论问题
浅谈光纤通信技术的发展及其应用 发表时间：2016-11-02T16:56:20.480Z 来源：《基层建设》2016年14期作者：张运器 [导读] 摘要：随着社会的发展和时代的进步，我国的综合国力逐渐增强，人们对通信的技术和质量也有了更高的要求。 广州市奇成通信技术服务有限公司 摘要：随着社会的发展和时代的进步，我国的综合国力逐渐增强，人们对通信的技术和质量也有了更高的要求。光纤通信作为新兴技术被广泛的应用在各国各行业的科技领域中，尤其是在电信网络中起着不可忽视的作用，在我国的通信行业中，光纤通信技术占据着主要的作用。光纤通信技术不仅能在通信主干路中得到应用，还能在电力通信的控制系统中得到应用，对工业进行控制和检测，为通信行业带来了很大的积极作用，为通信行业的发展和进步奠定了基础。 关键词：光纤通信技术；发展趋势；通信行业；应用 虽然光纤通信技术被广泛的应用在各国的通信行业中，但是光纤通信技术的使用历史并不是很长，早在二十世纪就有科学家对光纤通信进行了探索，但由于极高的造价导致研究不得不中断。光纤通信技术使通信行业得到了前所未有的发展，现阶段光纤通信的技术取得了得到了很大的提高，不断得到补充的新技术使我国通信行业的能力得到了极大的提高，使全国的大部分地区都实现了光纤通信技术的应用。只有良好的利用光纤通信，不断的提高光纤通信的技术才能使我国的通信行业得到长足的发展。 一、光纤通信的特点 光纤通信能够获得广泛的应用和发展主要是因为其具有多方面的特点，从而得到了更多人们和行业的重视。第一，光纤通信拥有很宽的传输频带，使通信的容量大大增加。和铜线、电缆等传输方式相比，光纤通信的带宽很大，现阶段我国还使用了密集波分复用的技术，此技术也使光纤的传输容量得到了极大提高。第二，拥有较长的中继距离，光纤通信的损耗很小，这个特点在传统的微波传输中难以得到体现。在较长的传输线路中，能够有效的将中继站数量控制在最小，使传输的成本得以降低。第三，拥有较好的保密性能并伴有强大的抗干扰能力。在进行光纤传输时，光波导结构会使光信号得到很好的限制，即使在特殊的地区渗漏的光波量也极小，使信号得到更好的保护。第四，光纤通信具有极高的传输质量。在外界环境等因素改变时，光纤通信不会受其影响，拥有很强的适应能力，使传输的信号以高质量被传输到需要的地方。第五，有效的节约了成本。制作光纤的原材料是石英玻璃，基础材料则为二氧化硅，这种原材料的价格较低，我国拥有丰富的原材料，使用这种材料能有效的节约金属的使用量，有效的节约了成本。第六，使用较灵活。光纤拥有很轻的重量，而且规格比较小，在进行光纤维护和施工时，传输和铺设都及其方便，并且能够在水底和架空时进行铺设。 二、光纤通信技术的发展 （一）由光入网的发展趋势 在我国光纤通信技术的发展过程中，由光入网一直是一个难题的，但在今后的光纤通信技术发展正，由光入网是其必须实现的发展趋势。通过技术的发展，由光入网趋势将在我国光纤通信技术中得以实现，将会成为网络中不可缺少的一项环节，由光入网将使通信行业实现网络化和智能化。另外，我国还有很多使用铜线进行通信的现象，铜线和光纤相比还存在很大的技术反差。在这种现在存在的同时，接入网络就显得尤为重要，是我国通信行业得到真正发展的一个非常重要的节点。通过实现光纤的接入网能使存在的问题得以解决。除了这种情况以外，还要适当的使各地的节点和与网络结构的适应度得到减少，这样能在一定程度上扩大覆盖率，从而使故障率和维修产生的费用都得到相应的减少。 （二）光纤通信技术的新一代光纤 由于社会的不断进步和发展，各行业都得到了不同程度的提高，业务量等数据都在不断的增长。电信网络也跟随着这一形式向下一个光纤通信技术的方向不断努力，这一新技术要遵循着可持续发展的目标。要想真正实现新一代的光纤技术就要拥有超大容量的光缆，光缆的组成为逛到纤维。大容量的光缆和传统的光缆相比具有很多的优点，不仅能够适应网络业务的超长距离，还要拥有良好的稳定性。根据这种要求，我国通信行业的技术人员已经研发出了新型的光纤，光纤具有不同的型号，例如，G.655光纤和全波光纤等。这样的光纤能够适合干线网和城域网的不同需要，根据不同需要制定不同的光纤，更有效的促进了其传输质量和速度，使光纤通信技术得到了真正的提高和发展。 （三）实现波分复用系统 在我国的通信行业中，传统的手段是利用电分复用系统对信号进行传输，随着时代的进步，这种传统的方法已经不能适应人们的需求，逐渐的对电分复用系统进行取代，波分复用系统将会得到人们的广泛应用。虽然波分复用系统得到了应用，但还是存在很多的问题。在进行200纳米光纤进行宽带传输时，利用率会极其低，使用了波分复用系统能有效的解决此类问题的发生，它能将很多个不同的波长使用同一时间进行同时传输，这样就使传输的容量得到提高。实现波分复用系统的优点具体表现在以下几个方面：第一，波分复用能有效的对信号功率和徐律进行脱钩处理，使通信不再受到传统关节点的影响。第二，波分复用系统能和光纤进行配合使用，从而使光纤的传输效率得到很大的提高，增加了资源的利用率。第三，运用波分复用系统能够节省大量的光纤，同时也使通信所产生的成本得到了减少。 三、光纤通信技术的应用 （一）光纤通信技术在电力通信行业中的应用 电力通信主要是要实现电网的商业化、现代化和自动化，电力通信是安全系统和自动化系统进行稳定工作的基础和前提，电力通信能够实现电力市场的现代化管理和运营商业化，为电力市场提供了很多的技术保障和支持。光纤通信技术在电力通信领域有着很大的应用，起初只是提供了传统的管道、架空和地埋等技术方法，对普通的电缆进行铺设这样能使电信部门的光纤通信网络逐渐实现系统化。随着光纤技术的不断进步和发展，光纤通信能够实现信号的大容量传输且损耗非常小，根据这种特点被电力通信部门应用，并受到了业界的一直好评。 （二）光纤通信技术在智能交通领域的应用 交通管理在我国越来越受到重视，智能交通的目的就是将交通管理和运营等方面的工作进行信息化管理，其核心的内容则是信息采集、信息的传输和信息的处理，通过对信息的综合运用能使交通系统实现准确且高效的运输管理体制。在智能交通中应用光纤通信技术主要是实现收费联网和监控等各录像数据和信息的传递，使交通系统更加稳定的运行，为公路等交通的安全和通常奠定了基础，进一步促进
光纤技术与应用思考题20100316 第1章 绪论 1、光纤的基本结构主要包括哪三部分组成？各部分的功能各是什么？。 第2章 光纤传输机理的光线理论分析 1、光纤的数值径的定义，以及它的物理意义是什么？反射型光纤的数值孔径（N.A.）反映了光纤的什么本领。N.A.的大小与光纤的纤芯直径的关系是什么？ 2、设反射型光纤的纤芯和包层折射率分别为n 1和n 2，试推导其数值孔径NA 的表达 式。若n 1=1.6709，n 2=1.4704，则光纤的NA=？集光率f=？ 3、光线在反射型光纤内全反射时，仍有一按什么规律衰减的波透入界面，透入的深度为多少，平均透过的能流多少？ 4、子午光线在反射型光纤内的总几何程长以及总反射次数如何计算？对于反射型光纤，斜光线的最大入射角、几何程长、反射次数与子午光线的相比有何判别。 5、设一直圆柱形光纤纤芯和包层折射率分别为n1=1.62和n2=1.52，光纤长L=1m ，光纤芯径m d μ17=，光纤放置在空气中，入射角为0θ=15 的子午光线从一端入射，在光纤内部全反射而传播。计算该光线在光纤中的光程l 及反射次数η。设纤芯的吸收系数为α=0.001/cm ，若忽略光纤纤芯和包层之间的界面反射损耗，试计算光纤的透过率为多少？相当于衰耗是多少dB ？ 6、一阶跃折射率分布多模光纤的参数如下：芯直径：50μm ，折射率：1.51； 包层直径：125μm ，折射率：1.46；光纤长度5km (1) 计算光纤的数值孔径N.A.、集光率f 和光纤入射端最大入射角； (2) 计算芯与层界面上的入射临界角； (3) 画图说明光脉冲在该光纤中传播过程中脉冲展开的原因； (4) 并计算该光纤中光脉冲展开最大延迟时间。 7、圆柱阶跃型光纤弯曲时对子午传播有何影响？ 8、在梯度折射率光纤中，光线传播路径有何特点？设有一梯度折射率光纤,其折射率满足抛物线分布)2 11)(0()(22r n r n α-=,式中，α =140rad/mm, 试求:当近轴光线入射时, 近轴子午光线的路径方程？光纤中光线每传播一周期的长度为多少?若光纤的总长度为1 km, 光线在光纤中共传播了多少个周期? 9、与光学透镜相比，自聚焦透镜在结构上的主要特点是什么？ 10、已知自聚焦透镜的矩阵方程???????????? ??-=??????00cos sin sin 1cos P r z z z z P r αααααα，自聚焦透镜的
通信工程中光纤技术的设计应用 发表时间：2019-01-16T10:37:41.763Z 来源：《防护工程》2018年第30期作者：尹诗倚[导读] 光纤技术是通信工程中的一个关键技术，具有十分重要的影响与作用。光纤技术可以将传输损耗降到最低 尹诗倚 身份证号：32082119900320XXXX 江苏淮安 223001 摘要：光纤技术是通信工程中的一个关键技术，具有十分重要的影响与作用。光纤技术可以将传输损耗降到最低，保障信号传输的质量。与传统的金属传输介质相比，光纤技术具有低损耗、大传输量以及抗干扰能力强等特征。因此，重点分析了通信技术中光纤技术的运行与设计，并探讨了其发展趋势。 关键词：通信工程；光纤技术；光纤接入网 前言 光纤通信技术是一种利用光导纤维传输信号，以实现信息传输的通信方式，其中信息是载体。在我国，光纤通信技术的应用尚未得到普及，但其具有通信容量大、频带宽、中继距离长、损耗低及抗电磁干扰能力强等优点，因此在未来的发展中，光纤技术定会成为传输信息的主导工具。下面，笔者结合实践经验，探讨光纤技术及其在通信工程中的设计运用，并展望其发展方向。 一、光纤技术 第一代光纤通信系统推出以来，光纤技术已经经历了 40 余年的发展历程，且随着波分复用（WDM）技术与掺铒光纤放大器（EDFA）的出现，第四代大容量光纤传输系统随之产生。从目前的应用来看，光纤技术具有下列特征：（一）抗干扰能力强 我们知道光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。它是一种非导电的介质，交变电磁波在其中不会产生感生电动势，即不会产生与信号无关的噪声。这样，就是把它平行铺设到高压电线和电气铁路附近，也不会受到电磁干扰。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。 （二）信息传输量大 频带极宽，通信容量大光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。散波长窗口，单模光纤具有几十 GHz·km 的宽带。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量，特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。采用密集波分复术可以扩大光纤的传输容量至几倍到几十倍。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在 2.5Gbps 到 1OGbps，采用密集波分复术实现的多波长传输系统的传输速率已经达到单波长传输系统的数百倍。（三）材料损耗低 与其他材料介质相比，石英光纤的传输损耗更低，尤其是商品石英光纤，其损耗最低可达 0-20dB/km。据此，在远距离传输信息时，选用损耗较低的光纤材料可降低系统的成本与信息传输的复杂度。（四）保密性能好 对通信系统的重要要求之一就是保密性好。然而随着科学技术的发展，电通信方式很容易被人窃听，只要在明线或电缆附近设置一个特别的接受装置，就可以获取明线或电缆中传送的信息，更不用去说无线通信方式。光纤通信与电信不同，由于光纤的特殊设计，光纤中传送的光波被限制在光纤和薄层附近传送，很少会跑到光纤外。即使在弯曲半径很小的位置，泄漏率也是十分微弱的。并且成缆以后光纤在外面包有金属做的防潮层和橡胶材料的护套，这些均是不透光的，因此，泄漏到光缆外的光几乎没有。更何况长途光缆和中继光缆一般均埋于地下。所以光纤的保密性能好。此外，由于光纤中的光信号一般不会泄漏，因此电通信中常见的线路之间的串话现象也可忽略。 二、通信工程中光纤技术应用 在通信工程中应用光纤技术已经成为顺应时代发展的必然趋势，能为通信工程项目的有序落实和全面升级奠定基础。因此，相关技术人员要整合通信工程中光纤技术运行的根本性技术路径，完善管理流程的同时，建构系统化统筹管控措施，并且深度研究技术类型和技术组合架构，为通信工程项目有序优化提供保障。（一）光纤技术应用在相干光通信项目中近几年，相干光通信技术发展迅速，整体技术体系运行流程在顺应时代进步的同时，也实现了容量数据传导效果的最大化。并且，在通信工程项目中，相干光通信技术也将成为容量数据处理的根本，能在提升光纤传输距离的同时，为后续技术应用和升级奠定基础。另外，相干光通信技术在实际应用的过程中，要将外差检测流程作为根本工作基础，有效建立相应的处理机制和运行过程，完善技术管理水平。也就是说，在光电检测设备上施加光线，就能借助其传输的光信号和 ID 激光完成相应指令性操作，并且，在光电转换作用下，也能建立有效的变频差，确保一定程度上建立具体的调解机制，完善传输电信号的处理工作，最终得到需要的信号资源和数据，保证通信工程项目运行的完整性。 （二）光纤技术应用在光弧子技术体系内伴随着科学技术的不断进步和发展，光弧子通信工程项目成为了新兴技术类型和运维体系，将光弧子作为根本载体能建立长距离通信体系，并且整个通信过程不会出现异常畸变，能为信息传递提供良好的保障，并且从根本上保证信息传递效果和整体水平。尤其需要注意的是海底电缆通信项目，有效应用光弧子技术能为信息安全和完整性传递提供保证，积极落实统筹性较好的监督管控效果，一定程度上有效为后续能源处理和信息交互提供保障。（三）光纤技术应用在铁路通信工程项目中
光纤通信技术论文 论光纤通信技术的特点和发展趋势 摘要：光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。光纤通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到十分重要的作用。本文探讨了光纤通信技术的主要特征及发展趋势。 关键词：光纤通信技术特点发展趋势接入技术 引言 近年来随着传输技术和交换技术的不断进步，核心网已经基本实现了光纤化、数字化和宽带化。同时，随着业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富，使得用户住宅网的业务需求也不只局限于原来的语音业务，数据和多媒体业务的需求已经成为不可阻挡的趋势，现有的语音业务接入网越来越成为制约信息高速公路建设的瓶颈，成为发展宽带综合业务数字网的障碍。 1.光纤通信技术定义 光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信力式。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤
通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光纤之间的中绕非常小，光波在光纤中传输，不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听，光纤的芯很细，由多芯组成光缆的直径也很小，所以用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题。 2.光纤通信技术的特点 2.1 频带极宽，通信容量大。 光纤的传输带宽比铜线或电缆大得多。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的限制往往发挥不出带宽大的优势。因此需要技术来增加传输的容量，密集波分复用技术就能解决这个问题。 2.2 损耗低，中继距离长。 目前，实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤；此类光纤损耗可低于0.20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低，因此，由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其他介质构成的系统长得多。如果将来使用非石英极低损耗传输介质，理论上传输的损耗还可以降到更低的水平。这就表明通过光纤通信系统可以减少系统的施工成本，带来更好的经济效益。 2.3 抗电磁干扰能力强。
光纤技术及应用复习题1- 5
《光纤技术及应用》复习题 第一早 1、写出电场强度和磁场强度在两种介质界面所满足的边界条件方程。 （并会证 明） 边值关系 边胡）?心円边值关系（边界条件）Q-耳）■力=oy （边界棗件）虔-恥心） 办（耳—歼戸呵 hx(E 2 —E^) = 0 /jx(Zf 2 _H])二勺 Wx(A ；-A ；) = 0 2、TE 波、TM 波分别指的是什么? （1）电场振动方向垂貞入射IS —TE 波 Eil L 血边價关系得 H 山 cos^ - cos6^ = A/ftJ cos^ 介质］ 折jr 疫 介质 2 ⑵ —E 井且考虑到一般II ：铁磁介质冇“=““ P-Z^coi^ W —⑶ 上面第二式可以写为' WEg" 电场振动方向平行于入射面 ----- 波 Hfo + H — Hw E 遗 cos^ - E rQ cos^r = ￡Jfl cos 0s 解得； 尸 卉 旳 匕? fh cos^, -n cosfif r TM ~ — 介质1冑弋 & 介质2 zj ；0 a = ~ ------ ---------- : ------ : ----- = A … n 2cos6 I H . cos^; sin(^; +^r )cos(6)l - } m cos<9 + q cos^r tan(^ + 总) 2fj } cos 目 _ 2cos 0x sin g 3、平面光波发生全反射的条件。 当入射角大于临界角时，入射光能量将全部反射
4、古斯-哈恩斯位移指的是什么？其物理本质是什么？ 证明实际光的反射点离入射点有一段距离，称为古斯-哈恩斯位移。（相隔约半个波长）实质：光的传播不能简单视为平面光波的行为，必须考虑光是以光束的形式传 播，即时空间里的一条极细的光束也是由若干更加细的光线组成的 5、写出光线方程，并证明在各向同性介质中光为直线传播。 I ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 不W（C忑］二W&）■…射线方程（光线方程）是折射率分布为n的介质中光线传播的路径方程I 对于均匀波导，n为常数，光线以直线形式传播 第二章 1、平板波导的结构，分类。 结构：一般由三层构成：折射率n1中间波导芯层，折射率n2下层 介质为衬底，折射率n3上层为覆盖层；n 1>n2 , n 1>n3。且一般情况 下有n1>n2> n3 分类： | （1）按照覆盖层和衬底的折射率是否相同，分为 ■对称波导：n2=u3；非对称液导：％別3, （2）按照芯层折射率分布的术同#町将半板波导分为： ■阶跃波导（折射率分区均匀分布） 渐变波导（折射率町是横向坐标玉的函数〉 2、均匀平面光波在平板波导中存在的模式有：导模、衬底辐射模、波导辐射模 （各有什么特点）。（入射角与临界角之间的关系以及各种模式相对应的传播常 数所满足的条件）P12。P17-18图
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/e59881984.html, 浅谈现代光纤通信传输技术的应用 作者：杨华宇 来源：《数字技术与应用》2019年第06期 摘要：本文探讨了现代光纤通信传输技术的特点，分析了光纤通信技术的应用现状，研究了现代光纤通信传输技术的应用。 关键词：光纤通信传输技术;实际应用;信号传输 中图分类号：TN929.11 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）06-0043-02 1 现代光纤通信传输技术的特点 1.1 通信传输容量较大 光纤通信技术是以光波为媒介的通信传输方式，光波的电磁波比正常的无线电波的频率高，但是波长低于无线电波的波长。从中可以看出，光纤传输技术的传输频带十分的宽，这样的带宽提高了通信过程中传送数据的能力，在一定的单位时间内，传输信息数据的人员借助光纤通信技术能够传输大容量的数据。它不仅仅具有通信传输数据容量大的特点，而且其通信传输速度非常快。 1.2 节省传输成本 目前，光纤通信传输使用的材料是石英，石英比其他的通信传输介质相比，是目前损耗最低的材料，开展跨度较大的距离中继传输时，能够较少石英材料的消耗，节省整体通信系统的建设投资。其次，在光纤的建设过程中，光纤的线芯径十分的细，大约为零点一毫米，直径也很小，如此能够节省大量的金属材料，建设设计光纤时所占用的传输空间较小。另外，光纤自身的重量非常轻，比正常的电缆要轻上好几倍，质地柔软，原材料的建设成本较低。使用光纤通信传输技术能够大大地节省了建设成本，具有经济性。 1.3 抗干扰力强，保密性较强 由于光纤是绝缘性材料，所以在通信信息传输过程中不会受到外界的干扰，而致使通信数据受损，光纤通信传输技术的数据保护性强，具有很强的抗干扰力。另外，光纤通信传输的信息数据在传输过程处于光缆之中，光缆的芯径十分地细，即便通信信息传输遇到转弯处，泄露的通信信息光波也非常地微弱，难以被人截取信号，信息几乎不可能从光纤中泄漏出去。即便是泄露了信号光波，也会被光纤表面的不透明的包皮包裹着，而致使外面的人接收不到光波信号。而且，光纤在进行传输信号的过程中，不论是存在多少的光纤，也可实现无串音干扰，这保证了光纤通信传输技术使用时通信信息的高度保密性。
光纤通信技术的发展与应用 一、光纤通信的应用背景 通信产业是伴随着人类社会的发展而发展的。追溯光通信的发展起源，早在三千多年前，我国就利用烽火台火光传递信息，这是一种视觉光通信。随后，在1880年贝尔发明了光电话，但是它们所传输的信息容量小，距离短，可靠性低，设备笨重，究其原因是由于采用太阳光等普通光源。之后伴随着激光的发现，1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。 二、光纤通信的技术原理 光纤即光导纤维，光纤通信是指利用光波作为载波，以光纤作为传输介质将要传输的信号从一处传至另一处的通信方式。其中，光纤由纤芯、包层和涂层组成。纤芯是一种玻璃材质，以微米为单位，一般几或几十微米，比发丝还细。由多根光纤组成组成的称之为光缆。中间层称为包层，根据纤芯和包层的折射率不同从而实现光信号传输过程中在纤芯内的全反射，实现信号的传输。涂层就是保护层，可以增加光纤的韧性以保护光纤。
光纤通信系统的基本组成部分有光发信机、光纤线路、光收信机、中继器及无源器件组成。光发信机的作用是将要传输的信号变成可以在光纤上传输的光信号，然后通过光纤线路实现信号的远距离传输，光纤线路在终端把信号耦合到收信端的光检测器上，通过光收信端把变化后的光信号再转换为电信号，并通过光放大器将这微弱的电信号放大到足够的电平，最终送达到接收端的电端完成信号的输送。中继器在这一过程中的作用是补偿光信号在光纤传输过程中受到的衰减，并对波形失真的脉冲进行校正。无源器件的作用则是完成光纤之间、光纤与光端机之间的连接及耦合。其原理图如图1所示： 通过信号的这一传输过程可以看出，信号在传输过程中其形式主要实现了两次转换，第一次即把电信号变成可在光纤中传输的光信号，第二次即把光信号在接收端还原成电信号。此外，在发信端还需首先把要传输的信号如语音信号变成可传输的电信号。 三、光纤通信的特点 1.抗干扰能力强。光纤的主要构成材料是石英，石英属绝缘材料的范畴，绝缘性好，有很强的抗腐蚀性。而且在实际应用过程中它受电流的影响非常小，因此抗电磁干扰的能力很强，可以不受外部环境的影响，也不受人为架设的电缆等的干扰。这一特性相比于普通无线
光纤接入技术网络结构及其优势简介 一、通信光纤起源于PPB级的超净材料 1960年，梅曼（T.H.Maiman）发明了红宝石激光器产生单色相干光使利用光调制进行通信成为可能。后来利用氦氖激光器通过大气传输一路彩色电视。但大气运输受到气候变化温度不均等严重干扰又必须使收发两端直线可见在地球上实在不太方便。它却在星际空间通信测量，显示了优势。 1966年，英籍华人高锟（C.K.Kao）和Hockham预见利用纯净的玻璃可以制成衰减减小于20dB/km的通信光导纤维（简称光纤）。当时无人相信德国的光学权威认为它是空想。 但当时在Bell实验室主席深知高纯度二氧化硅的人工合成石英可利用当时集成电路基材的超纯的硅系试剂来制得。在康宁公司与英国电话研究所的合作下，利用PPb级的Sicl4等试剂于1970年首次试制成衰减小于20dB/km的石英光纤。开启了光纤通信时代的大门，为知识经济时代的通信网络找到了一种可以足足用上半个世纪以上的新型通信线材。 37年后在遥远的东方，在中国又在重新热烈讨论如何利用天然气，空分的“尾气”来筹建超净光纤材料生产基地事宜，真可称为历史神奇的螺旋上升的奇迹。所幸的是经过30多年的探索，我国光纤光缆工作已回归认识到光纤原材料的重要性，江南xx公司已于西南以高新开发区还签订了协议共同打造世界级光纤材料生产基地。让我们预祝他们合作成功，为国争光。 光缆的发展同样起源于新材料的应用。尽管光缆的发展初期借鉴的应用了许多通信电缆的材料，但至今已全套更新移植到80年代后新开发的光缆专用材料，无论是光纤的UV一次被覆涂料，光纤触变型油膏，PBT二次被覆料，不锈钢二次被覆料，玻璃钢的无金属加强芯……甚至是钢塑复合带，今天都是为光缆“量身定做”的专用料。离开了它们光缆无法制造。 二、光缆结构及工艺的发展 按高级汉语词典通俗的解释： “光缆OpticalfiberCable是由许多根经过技术处理的光学纤维组合而成的缆，用来传送光信号”。该定义比较粗糙，1982年在“通信电缆”一书中提出了更准确的定义：“光缆是为了满足光学、机械或环境的性能规范而制造的，它是利用置于包覆护套中的一根或多根光纤作为传输媒质并可以单独或成组使用的通信线缆组件”。根据上述定义可引伸出光缆设计制造的三要素： 即：1）保持光纤传输参数的稳定。 2）保证在使用场合下设计的工作寿命期内各种机械性能可靠，耐环境性能稳定。 3）确保光缆在制造、施工、接续、运行、维护的总体经济性。
对高速光纤通信技术的应用与分析 [摘要] 光纤维通信技术从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要之一。本文就光强度调制——直接检波（IM/DD）光纤传输方式的几个主要技术课题：高速光源、光调制器、光检波器、光放大器以及光纤色散均衡进行了讨论。 [关键词] 高速光纤通信光纤传输技术 1.前言 随着光器件和LIC技术的不断发展,有效地利用了光纤的 1.3㎛与1.55㎛的低损耗、低色散特性,使565Mbit/s和相当于565Mbit/s及其以下的光纤通信系统得到普及。1987年左右,1.7Gbit/s(美国)、1.6 Gbit/s(旧本)系统也投入实用。 超高速光纤通信的传输方式,除目前广泛应用的光强度调制——直接检波(IM/DD)外,还提出了相干光通信、波分复用、光FDM(光频分复用)及光孤子通信等。由于IM/DD光通信方式简单,调制、解调比较容易,对器件要求比较低,所以在研究速率更高、距离更长的新通信方式的同时,仍在探讨IM/DD的通信潜力。由于近几年来超高速光器件和光电集成器件的研制成功,特别是EDFA(掺饵光纤放大器)的出现,扩大了IM/DD方式的传输能力,在传输速率和传输距离方面,年年取得新进展。从目前发表的实验数据看,传输速率可达到20 Gbit/s以上,传输距离超过1万km(2.5 Gbit/s)。 2.高速光传输的主要技术问题 光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。目前，高速长距离IM/DD光纤传输系统的基本构成和低速率IM/DD光纤传输系统大致相同。光发送端主要由线路码型变换器和光调制器组成,光接收端由光解调器和线路码型反变换器组成。为了延长传输距离,线路中途往往采用3R中继器。在低速率IM/DD系统中,用一般的LD或LED光源就能完成光强度调制,用PIN或一般的APD完成光解调。 在Gbit/s级高速传输时,常用的光器件不再适用,要采用高速光发送器件和光接收器件及光外调制器。并且在发送和接收端以及光纤传输线路中,根据需要,应用数量不同的EDFA(掺饵光纤放大器)。高速长距离光纤通信系统的主要技术课题是:(l)克服单模光纤波长色散的影响,这是保证脉冲波形不变形的必要条件;(2)发送信号高功率输出;(3)提高接收灵敏度。具体地说,与以下几项技术有关。 2.1光调制技术 光调制是产生光信号的手段,高速光信号产生方法有两种,一是用载有信息的电信号直接调制单频激光器DFB一LD的光强度,即直接强度调制的方法,一是载
本科学年论文 学 院 物理电子工程学院 专 业 电子科学与技术 年 级 2008级 姓 名 王震 论文题目 光纤通信技术发展历程、特点及现状 指导教师 张新伟 职称 讲师 成 绩 2012年1月10日 学号：
目录 摘要 (1) Abstract (1) 绪论 (1) 1光纤通信发展历程 (1) 1.1 世界光纤通信发展史 (1) 1.2 中国光纤通信发展史 (2) 2 光纤通信技术的特点 (3) 2.1 频带极宽，通信容量大 (3) 2.2 损耗低，中继距离长 (3) 2.3 抗电磁干扰能力强 (3) 2.4 无串音干扰，保密性好 (3) 3 不断发展的光纤通信技术 (3) 3.1 SDH系统 (3) 3.2 不断增加的信道容量 (3) 3.3 光纤传输距离 (4) 3.4 向城域网发展 (4) 3.5 互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势 (4) 4 结束语 (4) 参考文献 (4)
光纤通信技术发展历程、特点及现状 摘要：光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。光纤通信是以其传输频带宽、通信容量大、中继距离长、损耗低特点，并具有抗电磁干扰能力强，保密性好的优势，光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。光纤通信技术正朝着超大容量、超长距离传输和交换、全光网络方向发展。 关键词：光纤通信；发展历程；特点；发展现状 绪论 光纤通信技术已成为现代通信的主要通信方式，在现代信息网中起着非常重要的作用，随着信息技术的发展，大容量光纤通信网络的建设，光电子技术将起到越来越重要的作用。光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。有专家预测，21世纪将是“光子世纪”，十年内，光子产业可能会全面取代传统电子工业，成为本世纪最大的产业。光纤通信又进入了一个蓬勃发展的新时期，而这一次发展将涉及信息产业的各个领域，其范围更广，技术更新，难度更大，动力更强，无疑将对21世纪信息产业的发展和社会进步产生巨大影响。 1 光纤通信发展历程 1.1 世界光纤通信发展史 光纤的发明，引起了通信技术的一场革命，是构成21世纪即将到来的信息社会的一大要素。 1966年出生在中国上海的英籍华人高锟，发表论文《光频介质纤维表面波导》，提出用石英玻璃纤维（光纤）传送光信号来进行通信，可实现长距离、大容量通信。于1970年损失为20db/km的光纤研制出来了。据说康宁公司花费3000万美元，得到30米光纤样品，认为非常值得。这一突破，引起整个通信界的震动，世界发达国家开始投入巨大力量研究光纤通信。1976年，美国贝尔实验室在亚特兰大到华盛顿间建立了世界第一条实用化的光纤通信线路，速率为45Mb/s，采用的是多模光纤，光源用的是发光管LED，波长是0.85微米的红外光。在上世纪70
《光纤技术及应用》复习题 第一章 1、写出电场强度和磁场强度在两种介质界面所满足的边界条件方程。（并会证明） 2、TE波、TM波分别指的是什么？ 3、平面光波发生全反射的条件。 当入射角大于临界角时，入射光能量将全部反射 4、古斯-哈恩斯位移指的是什么？其物理本质是什么？
证明实际光的反射点离入射点有一段距离，称为古斯-哈恩斯位移。（相隔约半个波长） 实质：光的传播不能简单视为平面光波的行为，必须考虑光是以光束的形式传播，即时空间里的一条极细的光束也是由若干更加细的光线组成的 5、写出光线方程，并证明在各向同性介质中光为直线传播。 对于均匀波导，n为常数，光线以直线形式传播 第二章 1、平板波导的结构，分类。 结构：一般由三层构成：折射率n1中间波导芯层，折射率n2下层介质为衬底，折射率n3上层为覆盖层；n1>n2 , n1>n3。且一般情况下有n1>n2> n3 2、均匀平面光波在平板波导中存在的模式有：导模、衬底辐射模、波导辐射模（各有什么特点）。（入射角与临界角之间的关系以及各种模式相对应的传播常数所满足的条件）P12。P17-18图
满足全反射的光线并不是都能形成导模，还必须满足一定的相位条件。P13（导模的传输条件） 3、在平板波导中TE0模为基模，因为TE0模的截止波长是所有导模中最长的。P14 4、非均匀平面光波在平板波导中的模式有：泄露模、消失模 5、平板波导中的简正模式具有：稳定性、有序性、叠加性、和正交性。 6、模式的完备性指的是?P24 在平板波导中，导模和辐射模构成了一个正交、完备的简正模系，平板波导中的任意光场分布都可以看成这组正交模的线性组合。 7、波导间的模式耦合指的是？P31 当两个波导相距很远时，各自均以其模式独立地传播，无相互影响；当两个波导相距很近时，由于包层中场尾部的重叠，将会发生两个波导间的能量交换，称之为波导间的模式耦合。 作业题：2-7、2-8 第三章 1、什么是光纤？光纤的结构，分类，并画出相应的折射率分布。光纤的相对折射率差。 光纤（optic fiber）----是指能够传导光波的圆柱形介质波导。它利用光的全反射原理将光波能量约束在其界面内，并引导光波沿着光纤轴线方向传播 结构：纤芯（芯层）包层保护层
光纤通信技术的现状及发展趋势 摘要:光缆通信在我国已有20多年的使用历史,这段历史也就是光通信技术的发展史和光纤光缆的发展史。光纤通信因其具有的损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点,备受业内人士青睐,发展非常迅速。目前,光纤光缆已经进入了有线通信的各个领域,包括邮电通信、广播通信、电力通信、石油通信和军用通信等领域。本文主要综述我国光纤通信研究现状及其发展。 关键词:光纤通信核心网接入网光孤子通信全光网络 光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。近年来,光纤通信技术得到了长足的发展,新技术不断涌现,这大幅提高了通信能力,并使光纤通信的应用范围不断扩大。 1 我国光纤光缆发展的现状 1.1 普通光纤 普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展,光中继距离和单一波长信道容量增大,G.652.A光纤的性能还有可能进一步优化,表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合ITUTG.654规定的截止波长位移单模光纤和符合G.653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。 1.2 核心网光缆 我国已在干线(包括国家干线、省内干线和区内干线)上全面采用光缆,其中多模光纤已被淘汰,全部采用单模光纤,包括G.652光纤和G.655光纤。G.653光纤虽然在我国曾经采用过,但今后不会再发展。G.654光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量,它
在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤,不采用光纤带。干线光缆主要用于室外,在这些光缆中,曾经使用过 的紧套层绞式和骨架式结构,目前已停止使用。 1.3 接入网光缆 接入网中的光缆距离短,分支多,分插频繁,为了增加网的容量,通常是增加光纤芯数。特别是在市内管道中,由于管道内径有限, 在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径 和重量,是很重要的。接入网使用G.652普通单模光纤和G.652.C 低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用,目前在我国已有少量的使用。 1.4 室内光缆 室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输。 并目还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆,笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内,布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内,主要由用户使用,因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。 1.5 电力线路中的通信光缆 光纤是介电质,光缆也可作成全介质,完全无金属。这样的全 介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设 的全介质光缆有两种结构:即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的缠绕式结构。ADSS光缆因其可以单独布放,适应范围广,在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用。国内已能生 产多种ADSS光缆满足市场需要。但在产品结构和性能方面,例如 大志数光缆结构、光缆蠕变和耐电弧性能等方面,还有待进一步完善。ADSS光缆在国内的近期需求量较大,是目前的一种热门产品。 2 光纤通信技术的发展趋势 对光纤通信而言,超高速度、超大容量和超长距离传输一直是
光纤通信技术在宽带接入网中的应用 摘要：随着科学技术的日益发展，人与人之间的通信也越来越频繁，对速度，容量的要求也越来越高，传统的电缆通信已经慢慢满足不了人们的需求。在这种需求下，光纤通信技术在原有的传统通信技术中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。本文首先解释了光纤通信的定义，以及它的特点和发展情况。重点论述了宽带接入的基本定义、常见的宽带接入方式及特点、宽带接入的发展及应用情况，最后以配合实例的方式介绍了光纤接入技术在宽待接入网中的应用。 关键词：光纤通信；宽带接入技术；宽带接入网。 1光纤通信技术的基本概念 所谓光纤通信技术，即以光纤为主要传播媒介，通过光学纤维传输信息的通信技术。自1970年美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB/km的光纤，光纤通信时代到来。与传统的电缆通信不同，它有许多电缆通信所不具备的优点。 1.1光纤通信的优点 1.1.1频带极宽，通信容量大。 光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量，特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。 1.1.2损耗低，中继距离长。 目前，商品石英光纤损耗可低于0～20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低；若将来采用非石英系统极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离；对于一个长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成本和复杂性可大大降低。 1.1.3抗电磁干扰能力强。 光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应，光纤传输系还特别适合于军事应用。 1.1.4无串音干扰，保密性好。 在电波传输的过程中，电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰，而容易被窃听，保密性差。光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，即使在转弯处，漏出的光波也十分微弱，即使光缆内光纤总数很多，相邻信道也不会出现串音干扰，同时在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。 除以上特点之外，还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设；光纤的原材料资源丰富，成本低；温度稳定性好、寿命长。由于以上优点，光纤刚一发明，就备受业内人士青睐，发展非常迅速，光纤通信系统的传输容量从1980年到2000年增加了近一万倍，传输速
光纤通信技术的应用 光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的发展历史只有约20年，已经历3代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤。采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力于发展光纤通信。我国光纤通信已进入实用阶段。 光纤通信的诞生和发展是电信史上的重要革命，与卫星通信、移动通信并列为20世纪90年代的技术。进入21世纪，由于因特网业务的迅速发展和多媒体应用的增长，对大容量（超高速和超长距离）光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。光纤通信与以往的电气通信相比，主要区别在于它有很多优点：传输频带宽、通信容量大；传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻，原料为石英，节省金属材料，有利资源合理使用；绝缘、抗电磁干扰性能强；具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点。 其主要应用在以下几方面： 1.通信应用 信息化时代的人们离不开方便快捷的通讯，光纤通信多大量运用于因特网、有线电视和（视频）电话。与传统金属铜线相比，光纤讯号容易避免在传输过程中受到衰减、遭受干扰的影响，在远距离及大量传输信号的场合中，光纤优势更为显著。其次，它的传导性能良好，传输信息容量大，一条光纤通路可同时容纳多人通话，同时传送多套电视节目。光纤通信所具有的显著功能及独特优势，能够有助于电力系统的发展，我国许多地区的电力系统已经逐步由主干线向光纤过渡。目前，我国发展最为完善、规模最大的专用通信网就是电力系统的光纤通信网，其宽带、语音以及数据等一系列的电力生产和电信业务基本上都是利用光纤通信来进行承载。光纤通信技术在电力系统稳定和安全运行的保障方面，以及满足人们生活与生产方面有着重要的意义，因而受到了人们的热烈欢迎。 2.医学应用 光导纤维内窥镜可以导入心脏和脑室，测量心脏血压值，血液中所含的氧气的饱和度、体温等，光导纤维连接的激光手术刀已成功应用于医学，同样也可用作光敏法治愈癌症患者。利用光导纤维制成的内窥镜，可以帮助医生检查胃、食道等疾病。光导纤维胃镜是由上千根玻璃纤维
电场振动方向平行于入射面 TM 波 H M + H 因—He E? cos q - E r0 cos 0y = E l4i cos ? 解得: E 汨仍（:阴g-叫cos g 巾f i — | 」 一 ■■ jTy — i p A., n 2cos^ * n }cos 0( sin(O t + &t )cos(-6}) 3、 平面光波发生全反射的条件。 当入射角大于临界角时，入射光能量将全部反射 4、 古斯-哈恩斯位移指的是什么？其物理本质是什么? 《光纤技术及应用》复习题 第一章 1、写出电场强度和磁场强度在两种介质界面所满足的边界条件方程。 （并会证明） 边值关系 （边界条件） 血胡）?办中边值关系（边界条件） ?—百） m=（） 科忒H 厂二曾 hx （E 2 -E t ）-0 (0厂耳)■由=oy (丘 - ) ?刀=0 Hx (耳— wx(A ；-A ；) = O 2、TE 波、TM 波分别指的是什么? （1）电场振动方向垂貫入射面 ----- 甘》8$电-二丹皿00拠 （ 注竟到：8严氏、秆爲E 井且考虑刮一般II 怏磁介顾冇H = Mi 上面第二武可以写为：町g 詔 边界黄系町写为: AtH* - V 介质1 比、^ 介质2 24 H 心 *折时1燼 1L .() 旺 cos^, + q cos g tan(0 +0r ) 2坷 cos ? _ 2 cos 0x sin tf r
证明实际光的反射点离入射点有一段距离，称为古斯-哈恩斯位移。（相隔约半个波长）实质：光的传播不能简单视为平面光波的行为，必须考虑光是以光束的形式传播，即时空间里的一条极细的光束也是由若干更加细的光线组成的 5、写出光线方程，并证明在各向同性介质中光为直线传播。 d . f . df、 L r \ 不［处）不］二E&）■…射线方程（光线方程）是折射率分布为n的介质中光线传播的路径方程 对于均匀波导，n为常数，光线以直线形式传播 第二章 1、平板波导的结构，分类。 结构：一般由三层构成：折射率n1中间波导芯层，折射率n2下层 介质为衬底，折射率n3上层为覆盖层；n 1>n2 , n 1>n3。且一般情况 F有n1>n2> n3 分类： ⑴寂照覆盖层和衬底的折射率是否相同*分为 ■对称波导：ii；=u5 ; 非对称波导：％刘趴（2）按照芯泾折射率?介布的不同#町将半板波导彷为: ■阶跃波导（折射率分区均匀分布） 渐变波导（折射率lb是横向坐标玉的函数） 2、均匀平面光波在平板波导中存在的模式有：导模、衬底辐射模、波导辐射模 （各有什么特点）。（入射角与临界角之间的关系以及各种模式相对应的传播常数