光纤技术及应用第六章
高等光学仿真matlab第六章高功率光纤激光器版pdf
高等光学仿真matlab第六章高功率光纤激光器版pdf高功率光纤激光器是一种基于激光光源的新型发光器件，具有高功率、高光束质量、高光谱均匀度等特点，广泛应用于激光加工、激光通信、激光雷达等领域。
本文将介绍如何使用Matlab进行高等光学仿真，从而对高功率光纤激光器进行优化设计。
1.光学仿真原理光学仿真是利用计算机模拟光的传播过程，通过建立光学系统的数学模型，计算光场的传输、衍射、反射等现象，从而分析和优化系统性能。
Matlab作为一种强大的科学计算软件，提供了丰富的工具和函数，可用于光学系统的建模和仿真。
2.建立光纤激光器模型在Matlab中，可以利用光波传输法建立高功率光纤激光器的数学模型，包括光波传输方程、折射率方程、损耗方程等。
通过优化这些方程中的参数，可以设计出性能优越的光纤激光器。
3.光纤激光器的光场分析利用Matlab的光场传播函数，可以对光纤激光器的光场进行分析，包括光束的聚焦度、光谱特性、空间分布等。
通过观察这些参数的变化，可以了解光纤激光器在不同工作条件下的性能表现。
4.优化设计光纤激光器在光学仿真过程中，可以通过调节光纤激光器的结构参数、工作条件等，实现对光纤激光器性能的优化设计。
例如，通过改变激光器的长度、折射率、掺杂浓度等参数，可以提高光纤激光器的输出功率、波长稳定性等。
5.应用与展望高功率光纤激光器具有广泛的应用前景，可以应用于激光打标、激光切割、激光焊接等领域。
随着光纤激光器技术的不断进步，相信其在工业制造、医疗美容、通信等领域中将有更加广泛的应用。
综上所述，利用Matlab进行高等光学仿真，可以实现对高功率光纤激光器的精确建模和优化设计，为其在实际应用中发挥更大的作用提供了有力支持。
希望本文能够对读者在光学仿真领域的研究和应用有所启发，推动光学技术的不断发展和创新。
了解光的衍射现象和衍射的规律
使用衍射技术进行高精度打印
03 激光雕刻
应用衍射技术进行精细雕刻加工
● 05
第五章 衍射研究的进展
近场衍射技术
01 近场衍射技术的原理
原理解析
02 近场衍射技术的应用
应用领域
03 近场衍射技术的发展趋势
未来展望
衍射理论在光通信中的应用
光纤通信
通信原理
光网络应用
网络构建
光波导应用
惠更斯-菲涅尔原理是解释光的衍射现象的基础 理论之一。该原理认为每一个波前上的每一个点 都可以看作是一个次波源，次波源所发出的波全 同相干叠加。通过该原理可以解释光的衍射和干 涉现象。
衍射的数学描述
衍射的数学描述基于 波动方程，该方程描 述了光波在传播过程 中的行为。利用数学 模型可以精确计算衍 射光场的强度和相位 分布，从而深入理解 衍射现象的规律。
衍射技术的应用领域
天文学
衍射望远镜的应 用
物理学
衍射在波动性质 研究中的应用
医学
衍射在医学影像 技术中的应用
生物学
衍射在细胞观察 中的应用
衍射研究的意义
衍射研究不仅帮助我们更好地理解光的本质和传 播规律，同时还推动了科技的发展与应用。通过 深入研究衍射现象，我们可以探索更多的光学技 术，并将其应用于各个领域，为人类社会的进步 和发展做出贡献。
衍射极限分辨率
相干光源条 件
决定衍射成像的 分辨率
光阑尺寸
影响衍射成像的 清晰度
谱域分辨率
频谱信息的获取
衍射成像的优缺点
优点
高分辨率、非接 触成像
适用范围
生物学、材料科 学等领域
技术发展
应用前景广阔
缺点
VPI大作业题目V3
VPI大作业题目V3验证型题目（10题，每题只能有一组学生选择，组内不同学生设置参数要有差异）1.基于直接探测和相干探测装置的光发射机指标参数测量系统设计（第二章）说明与要求：搭建直接探测和相干探测装置，对光发射机的重要指标如激光器线宽、强度噪声、调制后信号的啁啾大小等进行测量。
根据光谱仪、射频频谱分析仪获得的测量结果，估计测量误差大小并提出改进方法。
注：线宽的测量主要针对窄线宽激光器（100kHz左右）进行。
参考例程：Chirp and Transfer Function Measurement；RIN Measurement MethodsSelf-Heterodyne Linewidth Measurement。
难度等级：B2.相同速率（比特率）不同调制格式的光信号时频域特征研究与抗色散性能分析（第三章）说明与要求：信号速率固定为100Gbps。
分析脉冲占空比分别为100%，66%和33%的OOK，DPSK，QPSK和16QAM的光信号。
研究不同调制格式时域波形和光谱形状的差别；研究不同调制格式随标准单模光纤色散值变化而引起的脉冲展宽变化规律，比较其色散容限大小。
参考例程：Differential Phase Shift Keying (DPSK) vs. Non Return-to-Zero (NRZ)for 40 Gbit/s over 5*90 km Terrestrial System。
BER vs. Accumulated Dispersion for ASK, DPSK and DQPSK modulation formats；BER vs OSNR for ASK, DPSK and DQPSK Modulation Formats。
难度等级：A3.光纤中受激布里渊散射效应的研究（第三章）说明与要求：通过测量背向散射功率获得不同有效面积光纤的SBS阈值，构建相关变化规律曲线；讨论使用标准单模光纤时, SBS效应对相同速率不同调制格式（如OOK，BPSK，QPSK等）光信号的传输损伤。
光电子教学大纲
《光电子技术》教学大纲课程编码：课程英文名称: Optoelectronics Technology学时数：60学时学分：3.5学分适用专业：电子科学技术专业教学大纲说明一、课程的性质、教学目的与任务课程性质：光电子技术是由电子技术和光子技术互相渗透、优势结合而产生的，是一门新兴的综合性交叉学科，已经成为现代信息科学的一个极为重要的组成部分，以光电子学为基础的光电信息技术是当前最为活跃的高新技术之一。
光电子技术课程是电子科学与技术专业学生的必修专业课程，它的开设为培养合格的专业技术人才提供了必备的理论和实践基础，本门课程不仅是本专业学生在校学习的重要环节，而且对学生毕业后的工作和进一步学习新理论、新技术都将发生深远的影响。
教学目的：该课程介绍光电子技术的理论和应用基础，内容可以分为四大主要部分：(1) 激光原理基础及典型激光器；(2) 光的耦合与调制技术；(3) 光电探测器及其应用；(4) 光电子集成器件及光电子器件在光通信中的应用。
主要介绍了光电子系统中关键器件的原理、结构、应用技术和新的发展。
该课程在阐明基本原理的同时，突出应用技术，使学生能够把握光电子技术的总体框架，有兴趣、有信心投入实践和创新活动。
教学任务：通过本课程的学习，使学生熟悉光电子技术的基础知识以及实际应用，为今后从事光电子技术方面的研究和开发工作打下一定的基础。
并通过实验教学环节使学生加深光电子技术课程的理论知识的掌握，通过一定的实验，培养学生应用所学知识解决实际问题的能力，获得相应技术、实验方法和技能锻炼。
二、课程教学的基本要求本课程以课堂讲授为主，课下自学为辅。
对自学的内容布置讨论及思考题，提高学生独立思考及解决问题的能力。
适当增加flash动画、视频材料，同时安排一些课外科技学术报告，使学生了解到本学科的最新前沿进展。
通过本课程的学习，应使学生掌握光电子技术的基本原理、基本概念，了解光电子技术的应用实例，了解光电子领域的新成果和新进展，对光电子技术有比较全面、系统的认识和理解。
第六章 多路复用技术
据传输时，别的用户不能使用，此通路保持空闲状态。
FDM主要适用于传输模拟信号的频分制信道，主要用于电话、 电报和电缆电视（CATV）。在数据通信中，需和调制解调技术结 合使用。 优点：多个用户共享一条传输线路资源。
2015年1月
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6.3 统计时分多路复用（STDM—static ）
据用户实际需要动态地分配线路资源，因此也叫动态时分
多路复用或异步时分多路复用。也就是当某一路用户有数据
要传输时才给它分配资源，提高线路利用率。
优点：线路传输的利用率高 适于计算机通信中突发性或断续性的数据传输
缺点：每个时隙都要添加地址段
低通滤波器 n －1
mn-1 ′ (t)
发送端 接收端
低通滤波器 n
mn ′ (t)
时分复用系统示意图
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6.2 时分多路复用（TDM）
字符交错法
帧结构： SF 帧同步头 , 控制信号序列 CSS ， Mi 代表第 M 路信号 中的第i个符号
SF CSS Ai … Mi
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6.3 统计时分多路复用（STDM）
TDM与STDM复用原理的基本差别示意图
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6.3 统计时分多路复用（STDM）
衡量STDM复用器性能的参数 N：输入数据源的数目 R：每个源的数据率（bps） M：复用链路的有效容量（bps） α：每个源传输数据所占的时间与通信总时间的比值， 一般有0< α <1 K=M/NR:复用链路容量对最大输入总量之比。 α<=K<=1
光 开 关
1.1 光开关的主要技术参量
光开关的主要技术参量有插入损耗、开关时间、消 光比、串扰、回波损耗、功耗、寿命（开关次数）等。
Pin1
Pout1
Pin2
Pout2
图 4.30 一个 2×2 光开关的示意图
消光比（也可称作开关比）：由于光开关的各种非理想因素，在某一光路 被光开关关断时仍有少量输入光功率从该光路传送到输出处。按照图 4.30
6.微电光机械系统（MEMS）光开关
图4.35 一个8×8的MEMS光开关矩阵示意图
由图可见，此种光开关也是一种空间光开关。其中右 端一排光纤和下方一排光纤分别为输出和输入光纤， 用微透镜将空间光束与光纤偶合。光束的交换是由自 由旋转的反射镜实现的。图中可以看到，该反射镜可 以按箭头所示方向旋转，可以立起，也可以倒下。当 反射镜倒下时，光束不受阻挡，继续直线传输；当反 射镜立起来时光束正好射在反射镜上被反射，光束向 右转弯并耦合到输出光纤中。此种光开关的开关时间 可以做到亚毫秒量级。
串扰：仍按图 4.30 的符号，设 Pin2 0 ，则串扰定义为
CT
ห้องสมุดไป่ตู้
10
log(
P Bar out 2
/ Pin1 )
(4.89)
P Bar out 2
为光开关处于“Bar”状态时，输出端口
2
的输出功率，
该功率是输入端口１串到输出端口２的功率。 插入损耗：假定光开关的各种可能光路的插入损耗都一样 （如果不一样，则需对每一个光路进行定义），则可选择某 一光路进行定义。则插入损耗定义为
L
10
log(
P Bar out1
/
Pin1 )
(4.90)
第六章-广域网技术
广域网的通信服务类型 电路交换
HDLC, PPP, SLIP
广域网的通信服务类型 分组交换
X.25, FrameRelay, ATM
广域网的通信服务类型 租用专线
HDLC, PPP, SLIP
公共交换电话网（PSTN） 公共交换电话网（PSTN） 公共交换电话网 (public switched telephone network， PSTN)，也称为POTS 普通旧式电话服务）， POTS（ ），是 network， PSTN)，也称为POTS（普通旧式电话服务），是 目前普及程度最高、成本最低的公用通讯网络， 目前普及程度最高、成本最低的公用通讯网络，它在网络互 连中也有广泛的应用。 连中也有广泛的应用。 其特点为： 其特点为： 电路交换，有拨号连接过程，连接后独占信道 即可传输模拟信息，也可传输数字信息 用户环路为模拟传输 数据通信时需要使用MODEM 收发双方传输速率必须相同，最高为56kb/s 无差错控制能力
广域网采用的协议 广域网的通信子网工作在OSI/RM的下三层， OSI/RM高 广域网的通信子网工作在OSI/RM的下三层， OSI/RM高 OSI/RM的下三层 层的功能由资源子网完成。 层的功能由资源子网完成。 物理层：定义了通信线路的电气和机械特性。 ① 物理层：定义了通信线路的电气和机械特性。 EIA/TIA-231； EIA/TIA-449； V.24，V.35； ； ； ， ； HSSI，G.703；EIA-530。 ， ； 。 数据链路层：定义了数据的通信协议。 ② 数据链路层：定义了数据的通信协议。 LAPB；FrameRely；HDLC；PPP；SDLC。 ； ； ； ； 。 网络层： ③ 网络层：由于分布在广域网中的任意两台主机之间 都可能存在多条通信线路，因此， 都可能存在多条通信线路，因此，网络层提供能在 多条通信线路中选择用于数据传输的线路的功能。 多条通信线路中选择用于数据传输的线路的功能。 IP，ICMP，IGMP，IPX，SPX。 ， ， ， ， 。
烽火光纤光缆基础知识讲义
名称
渐变折射率多模光纤
非色散位移单模光纤
分类 ITU-T IEC
G.651 50/125 A1a 传统50/1 25 OM2: 1G/2000 LD、LED 450～600 新一代50/125 OM3：10G 150/300/500 LD 500～900 62.5/125 A1b A、B B1.1
G.652
发展。
光纤研究动态：光子晶体光纤。。。
光纤应用发展新趋势－产业并购
• • • • • •
康宁（Corning） 古河（日本古河并购美国OFS） 阿尔卡特(Alcatel) 藤仓（Fujikura） 烽火(Fiberhome) 长飞(YOFC)
• 其他：如日本住友、韩国三星
光缆的种类
管道光缆
架空光缆
II 加强构件
• (无符号)—— 金属加强构件 • F —— 非金属加强构件
III 结构特征（缆芯和光缆派生结构特征代号）
光缆结构特征应表示出缆芯的主要类型和光缆派生结构。
当光缆型式有几个结构特征需要注明时，可用组合代号表，其组合代 号按下列相应的代号自上而下的顺序排列。
• D—— 光纤பைடு நூலகம்状结构
凹 陷 包 层 单 模 光 纤（DC）
包 层
d
125m
包 层
d
125m
光 纤 群 折 射 率： 1310nm - 1.466 1550nm - 1.467
G.652光纤
光 纤 群 折 射 率： 1310nm - 1.4675 1550nm - 1.4682
光纤种类-常用光纤的折射率分布图
包层
d
中国较大的光纤光缆公司
具备预制棒生产能力及光缆生产能力 长飞 YOFC 烽火 Fiberhome 亨通 富通 中天