《光电子技术》课件.ppt

*************************************全息存储技术参考光与信号光干涉激光束分为参考光和携带数据的信号光，两束光在介质中相交形成干涉图样体积记录存储干涉图样记录在材料整个体积内，形成三维存储结构，大幅提高存储密度角度复用技术通过改变参考光入射角度，在同一区域记录多个全息图，实现数据叠加存储并行数据读取用参考光照射存储介质，重建原始信号光图案，一次读取整页数据而非单个比特全息存储技术是一种革命性的三维光存储方式，它利用光的干涉和衍射原理，在存储介质的整个体积内记录信息，而不仅限于表面。这种技术理论上可实现PB级（10^15字节）的存储容量和GB/s级的数据传输速率。全息存储的关键材料包括光致折变晶体（如铌酸锂）和光聚合物等。目前该技术仍面临材料稳定性、系统复杂度和成本等挑战，但随着材料科学和光学系统的进步，全息存储有望成为下一代大容量数据存储的重要技术。光通信系统网络层业务路由与控制，网络管理和优化2传输层多路复用与交换，误码校正，协议转换物理层光电转换，信号调制解调，放大再生传输介质光纤网络，传输线路与节点光通信系统是现代信息基础设施的核心，通过光载波传输信息，实现高速、大容量、远距离通信。完整的光通信系统包括发送端、传输线路和接收端三大部分。发送端将电信号转换为光信号；传输线路负责光信号的传输、放大和分配；接收端则将光信号转换回电信号并进行处理。现代光通信技术已发展到单纤传输容量达数十Tb/s，单波长速率超过400Gb/s的水平。随着相干通信、空分复用等新技术的应用，光通信容量仍在不断提升，为5G、云计算、物联网等新兴应用提供强大网络支持。光纤通信系统结构发送端包含信号处理、编码、调制器和光源。电信号经处理后调制到光载波上传输线路由光纤、光放大器、色散补偿和中继站组成。维持信号质量，实现远距离传输接收端光探测器、放大器、解调和信号恢复电路。将光信号转换回原始信息管理系统监控网络性能、故障定位和资源调度。确保系统可靠运行光纤通信系统是一个复杂的系统工程，各部分紧密配合，共同完成信息的高效传输。发送端将数字信息转换为适合传输的光信号；传输线路负责信号的传送，同时通过光放大和信号再生维持信号质量；接收端则完成光电转换和信号恢复，提取出原始信息。现代光通信系统采用先进的调制格式、高效的编码方案和智能的网络管理，实现了超长距离、超高速率的信息传输。典型的长途光纤系统可实现数千公里的无电中继传输，单纤传输容量达数十太比特每秒，成为信息高速公路的基础设施。波分复用技术基本原理波分复用(WDM)技术利用光的波长特性，在单根光纤中同时传输多个不同波长的光载波信号，每个波长作为独立的信息通道。这类似于无线电频分复用，但在光频段实现。通过增加通道数量而非单通道速率，WDM显著提高了系统的总容量。多波长并行传输互不干扰的独立通道支持透明传输不同格式系统组成WDM系统主要包括多波长光源、波长复用器、传输光纤、光放大器、波长解复用器和接收器。光源必须有精确的波长控制和稳定性；复用/解复用器需要高隔离度和低损耗；光放大器(如EDFA)需要提供平坦的增益谱。现代系统还包含动态增益均衡、色散补偿和前向纠错等技术。复用器：合并不同波长解复用器：分离不同波长增益均衡：平衡各通道功率技术分类根据通道间隔不同，WDM可分为：粗波分复用(CWDM)，通道间隔20nm，通道数少，成本低；密集波分复用(DWDM)，通道间隔0.2-0.8nm，通道数多，容量大；超密集波分复用(UDWDM)，通道间隔更小，适合接入网。新技术还包括FlexGrid弹性栅格WDM，可根据需求灵活分配频谱资源。CWDM：成本低，适合城域DWDM：容量大，适合骨干FlexGrid：频谱效率高光放大器掺铒光纤放大器(EDFA)EDFA利用掺入铒离子的特种光纤作为增益介质，通过980nm或1480nm泵浦光源提供能量，实现1530-1565nm（C波段）和1565-1625nm（L波段）的光信号放大。EDFA具有增益高、噪声低、波长范围宽等优点，已成为光通信系统中最重要的放大器类型。拉曼光纤放大器(RFA)拉曼放大基于受激拉曼散射效应，利用普通传输光纤作为增益介质，无需特殊掺杂。泵浦光频率比信号光高约13THz，能量从泵浦光转移到信号光。拉曼放大具有增益带宽可调、分布式放大特性，可与EDFA结合使用，扩展放大带宽和改善信噪比。半导体光放大器(SOA)SOA是基于半导体材料的小型光放大设备，工作原理类似于无谐振腔的半导体激光器。电流注入产生载流子反转，实现光信号放大。SOA体积小、可集