第一篇：光導纖維與光通信
摘要：在今日，社會上充斥的各種信息，在世界范圍內迅速傳播。人們可以在互聯網上方便快捷查閱任何想要的資料、可以足不出戶就了解世界各地的最新時事、可以欣賞高清晰電視轉播節目、可以與千里之外的友人通話。這些改變著人類生活的一切，要歸功于英籍華裔科學家高錕發明的“光導纖維”，即“光纖”。被譽為“光纖之父”的高錕，用他的發明為人類連通了信息時代。諾貝爾獎評委會這樣描述說：“光流動在細小如線的玻璃絲中，它攜帶著各種信息數據傳遞向每一個方向，文本、音樂、圖片和視頻因此能在瞬間傳遍全球。”
關鍵詞：光導纖維、光纖通信、原理
光導纖維和同軸電纜相似，只是沒有網狀屏蔽層。中心是光傳播的玻璃芯——在多模光纖中，芯的直徑是15mm~50mm，大致與人的頭發的粗細相當；在單模光纖中，芯的直徑為8mm~10mm。芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套，以使光纖保持在芯內。再外面的是一層薄的塑料外套，用來保護封套。光纖通常被扎成束，外面有外殼保護。纖芯通常是由石英玻璃制成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體，它質地脆,易斷裂,因此需要外加一保護層（如圖1所示）。當然，發展至今日，光纖不再局限與石英玻璃，按照制造光纖所用的材料分類，有石英系光纖、多組分玻璃光纖、塑料包層石英芯光纖、全塑料光纖和氟化物光纖等。
光纖自身不能發光，但光線可以傳光。先來看這樣一個實驗：用一只盛滿水的器皿，讓水從器皿的側孔中流出，這是投射在水中的光也隨著水流傳導出來。這是英國皇家學會的約翰?丁達爾向英國皇家學會演示的一個著名的實驗，首次科學的闡述了光在透明柱體中通過多次全反射向前傳播的現象。
要想仔細了解光纖傳光原理，就要先了解一些幾何光學的知識。幾何光學是研究光在均勻介質中的傳播特性，通常采用直線來描述，它是研究光在介質中傳播的基礎光學理論。幾何光學理論的四大基本定律為，分別為——光的直線傳播定律、光的獨立傳播定律、光的反射定律、光的折射定律。
全反射是一種特殊的折射現象，當光線從一種介質1射向另一種介質2時，本來應該有一部分光進入介質2，稱為折射光，另一部分光反射回介質1，稱為反射光。但當介質1的折射率大于介質2的折射率，既光從光密介質射向光疏介質時，折射角是大于入射角的，所以當增大入射角，折射角也增大，但折射角先增大到90度，此時（入射角叫臨界角）折射光消失，只剩下反射光，稱為全反射現象（如圖2所示）。
公式為n=sin90`/sinc=1/sincsinc=1/n(c為臨界角）
光導纖維傳光利用的就是全反射的道理，光纖在結構上有中心和外皮兩種不同介質，光從中心傳播時遇到光纖彎曲處，會發生全反射現象，而保證光線不會泄漏到光纖外。光在均勻透明的，即使是彎曲的玻璃棒的光滑內壁上,借助于接連不斷地全反射,可以從一端傳導到另一端（如圖3所示）。當棒的截面直徑很小，甚至到數微米數量級，傳導的效果也不變，這種導光的細玻璃絲稱光學纖維。光在纖維中的傳導有專門的波導理論來論述，但是也不妨用光的全反射來作一般的解釋。
設想一根放大了的光學纖維的一段斷面（如圖4所示），它的內芯的折射率為ng，外皮層的折射率為nb，并且nb
如果玻璃纖維彎曲得很厲害，以致于某些光線在彎曲處在芯與外皮層的分界面上的入射角小于臨界角，則相應的光線會透過分界面，由外皮層漏掉。不過，只要彎曲的曲率半徑比纖維的截面半徑大10倍以上，則所述的漏光并不嚴重。所以，一般彎曲的光學纖維，只要它的玻璃芯的透明度高、均勻，并且芯與外皮層之間的分界面光滑，就是一根好的光導管。
光纖主要分以下兩大類——傳輸點模數類和折射率分布類。第一，傳輸點模數類，分單模光纖(Single Mode Fiber)和多模光纖(Multi Mode Fiber)。單模光纖的纖芯直徑很小,在給定的工作波長上只能以單一模式傳輸,傳輸頻帶寬,傳輸容量大。多模光纖是在給定的工作波長上,能以多個模式同時傳輸的光纖。與單模光纖相比,多模光纖的傳輸性能較差。第二，折射率分布類，光纖可分為跳變式光纖和漸變式光纖。跳變式光纖纖芯的折射率和保護層的折射率都是一個常數。在纖芯和保護層的交界面,折射率呈階梯型變化。漸變式光纖纖芯的折射率隨著半徑的增加按一定規律減小,在纖芯與保護層交界處減小為保護層的折射率。纖芯的折射率的變化近似于拋物線（如圖5所示）。
光纖最大的應用便是光纖通信。光纖通信是利用光波作載波，以光纖作為傳輸媒質將信息從一處傳至另一處的通信方式，包括以下幾個主要部分:光纖光纜技術、傳輸技術、光有源器件、光無源器件以及光網絡技術等。光纖通信系統是以光波為載體、光導纖維為傳輸媒體的通信方式，起主導作用的是光源、光纖、光發送機和光接收機。光源是光波產生的根源；光纖是傳輸光波的導體；光發送機的功能是產生光束,將電信號轉變成光信號,再把光信號導入光纖；光接收機的功能負責接收從光纖上傳輸的光信號,并將它轉變成電信號,經解碼后再作相應處理（如圖6所示）。
光纖通信系統的主要優點有——第一，傳輸頻帶寬,通信容量大；第二，線路損耗低,傳輸距離遠；第三，抗干擾能力強,應用范圍廣；第四，線徑細,重量輕；第五，抗化學腐蝕能力強；第六，光纖制造資源豐富。正是這些優勢，使光纖通信技術從光通信中脫穎而出,成為現代通信的主要支柱之一,在現代電信網中起著舉足輕重的作用。光纖通信作為一門新興技術,其近年來發展速度之快、應用面之廣是通信史上罕見的,也是世界新技術革命的重要標志和未來信息社會中各種信息的主要傳送工具。
對于未來光纖及光纖通信的研究與發展，我想主要在于以下幾個方面——第一，是對于光纖通信更長距離傳輸以及更大容量傳輸的研究；第二，是對于新型光導纖維的研究與開發，以期在節約成本和提高性能或特色性能方面得到提高；第三，是對于光纖通信范圍進一步擴大化以及對其他一些通信的取代方面的研究。另外，目前塑料光纖的研究還不成熟，但塑料光纖又在某些方面有著很大優勢，所以塑料光纖技術的成熟化應該也是未來的一大研究方向。
在整個歷史長河中看光纖通信的發展，我覺得這實在是一個偉大的創舉。光纖通信曾是一大研究熱點，但到了19世紀60年代，許多科學家因為在諸多研究后，發現玻璃纖維的衰減損耗仍在每公里1000分貝以上，而放棄了光纖通信的研究；而高錕博士在英國標準電信實驗室作了大量研究，在此基礎上，提出大膽設想，只要能設法降低玻璃纖維的雜質，解決好玻璃純度和成分等問題，就有可能是光線的損耗從每公里100分貝將得到20分貝。1966年，在高錕發表了一篇題為《光頻率介質纖維表面波導》的論文后，有人稱之為匪夷所思，也有人對此大加褒揚，在爭論中，高錕的設想逐步變成現實。這給了我三點啟示：第一，所有的科學事實都是建立在實驗的基礎上，只有親自作了大量的實驗，才有足夠的數據，只有有了足夠的數據，才能做出歸納總結，由此，才可能有所發現；第二，在科學的探道路上，沒有平坦之途，我們必須敢于大膽地猜想假設并提出自己的想法，來接受大家的質疑與真理的檢驗，并且在這個設想之上，不斷地探索與研究來為自己的設想提供科學的依據甚至將設想變為現實；第三，不要被眼前的現象所迷惑，或是被公認的理論所局限，要善于提出疑問，要善于自我思考，要善于換個角度思考問題，善于發現公眾所沒有注意到的細微之處，并據此實現突破。
參考資料：
1.百度文庫《光通信從了解到精通(光纖及光無源器件)》
網址：
2.論文《塑料光纖傳光原理》
作者：江源/劉玉慶時間：2007-11-24 12:46:00來源：論文天下論文網
網址：
3.《光纖通信原理技術》
4.百度百科《全反射》
網址：
5.《光纖光纜和通信電纜的技能發展與思考》光纖在線編輯部 2011-03-26 17:12:25網址：http://baike.baidu.com/view/45238.htm
第二篇：2004光通信A答案
A卷
一、填空 1、2ms
32時隙
2、局內通信、短距離通信、長距離通信3、8000赫茲
4、STM-1 155.520Mbit/s
5、VC-
12、VC-
3、VC-4
6、誤碼率指標
7、接地
8、短路狀態、通路狀態
9、時間上
10、公務通信
11、電路層、通道層、傳輸媒質層
二、選擇題
1、C
2、C
3、B
4、B
5、C
6、D、7、A
11、B
12、A、13、B、14、C
15、A
三、判斷題
1、F
2、T
3、T
4、F
5、F
6、T
7、F
四、名詞解釋
1、誤塊秒比
130頁中部
2、同步傳送模塊
74頁最后
3、光接收機靈敏度 156頁中部
4、不可用時間 178頁最后
5、映射
105頁最后
五、綜合題
1、解釋下列英文縮寫的中文含義。PCM 脈沖編碼調制
8、B
9、D
8、F
9、F
10、B
10、F MSTP 多業務傳送平臺 STM 同步傳送模塊 DCC 數據通信信道 OTDR 光時域反射儀
2、簡述重大障礙處理中各類業務恢復的順序。先重要專線，后一般； 先高層網業務，后普通； 先確保國際和際中業務，后國內； 先搶通系統性全阻，后支路（通道）； 先高次群，后低次群； 先干線，后省內（地方）
3、簡述光接收機靈敏度的測量方法，并畫出示意圖。（8分）系統測試318頁
4、計算STM-16信號中復用段DCC（D4-D12）通道的速率。（5分）答：9*64k=576k
5、簡述以下SDH幀結構中的開銷字節的作用（5分）B1
再生段誤碼檢測 A1、A2 識別STM-N的起始位置 J0 V5 再生段蹤跡字節，發送接入點識別符
VC-12通道開銷字節，用于誤碼性能檢測，通道遠端誤碼指示，通道遠端失效指示，信號標記，通道遠端故障指示等功能 DCC 構成SDH管理網的傳送信道，在網元之間傳送操作、管理和維護信息 B卷
一、填空 1、3 2、850 1310 1550
3、映射、復用、定位校準4、32、256
5、NRZ、7
6、接地、防靜電手鐲
7、K2、S1
8、設備平均故障間隔、平均故障修復時間
9、VC-
12、VC-
3、VC-4
二、選擇
1、C
2、A
3、B
4、C
5、D
11、C
12、A
13、D
14、D
15、D
三、判斷題
1、T
2、F
3、F
4、F
5、T
四、名詞解釋
1、嚴重誤塊秒
130頁
2、接收機過載光功率 156頁
3、虛容器
77頁
4、不可用時間
178頁最后
5、指針 92頁
6、B
7、B
6、T
7、F
8、D
9、C
8、F
9、T
10、A
10、F
6、五、綜合題
1、簡述VC12映射進STM-1幀中的步驟，并畫出基本映射結構圖（6分）。86頁
2、簡要介紹SDH不同類型的標準光接口及其表示方法（6分）。148頁
3、簡述以下2500+設備中機盤的主要作用。(5分)PQ1 S16 XCS SD1
4、請說出通信網絡的五種物理拓撲結構，并說明哪種在SDH網中最常用，為什么？（6分）117頁
5、簡述傳輸故障排查過程中的故障定位原則，并簡要說明（7分）
故障定位的一般原則可以總結為“先外部，后傳輸；先單站，后單板；先線路，后支路；先高級，后低級”。
1）先外部，后傳輸，就是說在定位故障時，應先排除外部的可能因素，如光纖斷，交換故障或電源問題等。
2）先單站，后單板就是說在定位故障時，首先要盡可能準確地定位出是那個站點出的問題。3）從告警信號流中可以看出，線路板的故障常常會引起支路板的異常告警，因此故障定位時，應該“先線路，后支路”的順序，排除故障。
4）先高級，后低級的意思就是說，我們在分析告警時，應首先分析高級別的告警，如危機SCC 告警、主要告警；然后再分析低級別的告警，如次要告警和一般告警。會議電視 A卷
一、填空
1、終端設備、傳輸信道、多點控制設備
2、按時開機、回聲訓練
3、正電荷4、0、1、1、15、4
6、H.321
7、不同路由、不同傳輸手段、2
二、選擇
1、B
2、D
3、B
4、B
5、C
三、判斷題
1、T
2、T
3、F
4、T
5、F
四、計算題
1、=0.04*5*22*30=132
2、合格率=56/60 *100%=93.3%
大于90%，合格，達到要求
五、簡答題
1、消防安全管理條例“四懂、四會”中“四會”指的是什么？（10分）答：
2、某單位請一位著名的影、視、歌三棲明星到敞開一個電視會議，會議是某位工作人員特地錄下該明星的形象和發言，并復制了幾分給自己的好友。請分析其行為對不對？為什么？（15分）
答：不對，因為根據機房工作安全和保密制度要求，各會場虛經用戶同意方可錄音照相，不得隨意復制。會議電視設備的資料以及會議的音像資料不得擅自攜帶出機房，防止失密。
B卷
一、填空
1、并聯2、2、全程全網、聯合作業3、3、質量第一、用戶至上
4、壓縮、會議電視、數字傳輸5、5、18-
25、40-70%
6、一般性設備故障、責任事故
7、設備正常、回聲訓練 8、45
二、選擇
1、A
2、B
3、C
4、C
5、C
三、判斷
1、T
2、F
3、F
4、T
5、F
四、簡答
1、可用率=(600-20)/600=96.6% 大于90%，合格
2、包括系統可用率和設備完好率兩項指標。
系統可用率=（每季系統無障礙總時長/每季實際開會時長）*100% 大于90%為合格
設備完好率=（各類設備中完好數總和/各類設備應考核數總和）*100%
五、分析
1、答：辦理方式不對。外部人員因公進入機房，應經上級批準，由有關負責人帶領方可入內。外籍人員因工作需要進入機房，須嚴格履行涉外手續，經主管部門批準后，制定中方陪同人員，詳細記錄進出機房人員的姓名、時間、批準人及工作情況
2、答：規程12頁 光纜線務員 A卷
一、填空題
1、正比、折射定律
2、光波
3、層絞式
4、防強電、防雷5、2.5m 4.0m6、0.2
0.1
7、光纖損耗、接頭損耗
二、選擇題
1、D
2、C
3、D
4、B
5、C
6、C
7、C
8、C
三、判斷題
1、F
2、F
3、F
4、T
5、T
四、計算題
1、Δ=(1.5-1.485)/1.5=0.01 NA=(1.52-1.4852)1/2=
2、R=R1+R2//R3=16+12//6=16+4=20 I=U/R=10/20=0.5A
五、簡答題
1、在人孔中進行作業之前，需采取哪些安全措施？（10分）
答：在人孔內工作時，必須設置圍欄、紅旗，夜間點紅燈，要有專人看守。打開人孔蓋后應立即通風，確知無有害氣體后方可作業。出入人孔必須使用折梯，嚴禁隨意蹬踩光纜、托架等，不準在人孔內點燃噴燈及吸煙。
2、必須設置標石的部位有哪些？（要求答出4個以上）（10分）186頁 答：1）光纜接頭
2）光纜拐彎點
3）同溝敷設光纜的起止點 4）敷設防雷排流線的起止點 5）與其它重要管線的交閱點 6）按規劃預留光纜的地點
7）穿越障礙物尋找光纜有困難的地點 8）直線路由緞超越200米，郊區及野外超過250米尋找光纜困難的地點
a)護線宣傳工作包括哪五類？（10分）答： b)
B卷
一、填空
1、普通型進局光纜、阻燃型進局光纜
2、PIN光電二極管、APD雪崩二極管
3、管道光纜、直埋光纜4、30cm、0.4-0.6m
5、防雷、防強電6、7m、60cm
二、選擇題
1、B
2、B
3、A
4、D
5、C
6、D
7、C
8、D
三、判斷題
1、T
2、F
3、F
4、T
5、T
6、四、計算題
1、Δ=(1.5-1.485)/1.5=0.01 NA=(1.52-1.4852)1/2=
2、R=R1+R2//R3=16+12//6=16+4=20 I=U/R=10/20=0.5A
五、簡單題
1、光纜單盤檢驗的內容是什么？（10分）
答：光纜單盤檢驗，包括對運到現場的光纜及連接器材的規格、程式、數量進行核對、清點、外觀檢查和光電主要特性的測量。通過檢測以確認光纜、器材的數量、質量是否達到設計文件或合同規定的有關要求。
2、簡述光纜線路維護的原則（10分）答：1）、認真做好技術資料的整理
2）、嚴格制定光纜線路的維護規則 3）、做好維護人員的組織與培訓 4）、做好線路巡視紀錄 5）、定期進行測量
6）、做好及時檢修與緊急修復工作
3、對于長途光纜線務來說，線務部門與機務部門是如何分界的？（10分）
答：光纜線路維護以光配線架為界，光配線架端子（不含端子）光纜側由線路維護中心維護（不包含無人中繼機房的光中繼器及其配套設備）
第三篇：《光通信原理與技術》課程設計心得體會
光通信原理與技術課程設計心得體會
《光通信原理與技術》是我們的一門主要專業課，因此學好這門課很有必要。這學期的這門課程安排了課程設計這一環節，使得我們真真正正地將理論與實踐結合起來。通過此次課程設計，使我們更加扎實的掌握了有關光通信原理與技術方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查，我們小組最終找出了原因所在，這也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經驗不足。實踐是檢驗真理的唯一標準。這與我們之前經常做的驗證性的物理實驗不同，通過親自動手操作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。
過而能改，善莫大焉。在課程設計過程中，我們不斷發現錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。在設計中我們遇到了很多問題，但在老師的悉心指導和小組的成員的團結協作下，終于將問題逐一解決。但在這一過程中，也暴露出我們存在很多的不足之處，除了專業知識掌握不牢、經驗欠缺之外，另一個主要問題在于小組成員之間缺乏交流與溝通，導致成員之間在團隊合作一環節表現的不是很完美，實驗開始后，尤其是在驗證結束后進行設計這一環節，小組成員有些我行我素，缺少溝通，過分相信自己的個人實力，缺乏團隊意識，在起初有人已經提出方案之時，仍存在自己一意孤行不予理睬，忘記了這是一次團隊合作，可能是之前很少進行過類似的活動。但從這次實驗中，從這一點上，我們也確實發現了團隊協作的重要性，學習中也好，現實生活中也好，很多事情都是要有合作的，人多力量大，不僅僅體現在數量上，質量上同樣適用。
在今后的發展和學習實踐過程中，我們會不懈努力，不斷提高自己，無論何時遇到問題不能退縮，一定要不厭其煩的發現問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能獲得成功，才能在今后的道路上劈荊斬棘。
第四篇：納米光通信總結
第一章
1納米光通信背景
光通信無疑是推動通信網絡的強大動力，光纖通信技術發展所涉及的范圍，無論從影響力度還是影響廣度來說都已遠遠超其本身，對整個電信網和信息產業產生深遠的影響，它的演變和發展結果將在很大程度上決定電信網和信息產業的未來大格局，也將對21世紀的社會經濟發展產生巨大影響。
目前，光通信正在向高速、大容量、寬帶、長距、低成本方向迅速發展。光通信已進入40Gb/s，密集波分復用（DWDM）速度已達到16Tb/s，信道間隔已小至25GHz。有這樣的成就，就是因為有納米技術的高速發展，使微電子和光電子緊密結合，在光電信息傳輸、存儲、處理、運算和顯示等方面，使光電器件的性能大大提高。將納米技術用于現有雷達信息處理上，可是使其能力提高十倍至幾百倍，甚至可以將超高分辨率納米孔徑雷達放到衛星上進行高精度的對地偵查。因此可以說納米技術的介入，使光通信有了革命性的發展。所以納米技術的發展將會決定光通信的命運。隨著納米半導體材料的出現和納米電子器件的蓬勃發展，納米光電子學應運而生。納米技術的問世具有劃時代的意義，光電子技術與納米技術相結合的納米光電子技術，為光電子技術的發展開辟了一個全新的領域。納米光電子技術是在納米半導體材料的基礎上發展起來的前沿、交叉性新型技術領域。納米光電子有4大關鍵技術：（1）納米半導體發光材料技術；（2）超高精度納米光電子加工技術；（4）納米微光電機械系統技術。納米光電子材料及器件，納米信息獲取技術及器件納米級高密度信息儲存技術及器件等的研究成果和突破，豐富并促進了納米材料學、納米電子學、納米光電子學、分子電子學、納米光學等基礎學科的內容和進步。光電子技術和光纖通信研究的下一代是納米光電子技術和納米光通信，而納米光電子材料和納米光電子器件的研究是納米光電子學研究的核心，納米光通信的開發研究最關鍵的技術是納米光電子材料及器件的制備技術和納米光刻技術。微電子器件的極限限寬一般認為是70nm，十幾年內就可實現。一種新概念的器件必須盡快形成，單原子操作是重要的方式之一。可以預計，以其制成計算機，其計算能力可提高千倍，而所需功率僅為目前的1/1000000，利用納米磁學，信息存儲量可成千倍提高。納米光電子學可使通信帶寬增加100倍。
納米光電子器件是利用納米級加工和制備技術加工制備具有納米級尺度以及具有一定功能的光電子器件。納米光電子器件工作速度快、功耗低、信息存儲
量大、體積和重量顯著減小。利用納米光電子學采用納米光電子材料和納米光刻技術已研制出許多納米光電子器件，如納米激光器（量子線激光器、量子點陣列激光器、超晶格多量子阱激光器、垂直腔面發射激光器）砷化鎵多量子阱自光電效應器件（MQW-SEED）、CMOS/SEED光電集成器件、納米光導集成電路、諧振腔隧穿二極管（RTD）光電集成電路、硅納米顆粒光電元件、納米CMOS自電光效應器件、單電子納米開關、磷化銦量子點激光器、高功率量子點激光器、長波長砷化鎵量子點激光器、紫外納米激光器、納米激光器陣列、微型光傳感器、納米存儲器、納米聚合體電子器件、納米級導電纖維交叉式納米光纜線、納米孔徑激光器、納米孔徑垂直腔面發射激光器、納米級發光二極管、量子雪崩激光器微碟激光器、微環激光器等。另外正在研究得有：（1）采用特種材料（如硅基材料、GaN基材料）研制開發納米光電子器件，如新一代光互連、光開關、光邏輯、光參量放大器等器件；（2）可以用作三維光子晶體天線、光子晶體二極管、無損耗光波導、光開關、無閾值激光器、光放大器等的新一代納米光子器件；（3）量子保密通信用的關鍵器件-納米光電子發射和探測器。上述器件的研制為開發未來納米光通信創造了有利條件。
1.1國外納米光電子器件發展現狀
1.1.1納米激光
美國加利福尼亞大學伯克利分校的研究人員已經研制出世界上最細的激光束，即納米激光。這種激光的粗細僅相當于人的頭發絲的千分之一。美國科學雜志已經刊登了有關報道。據報道，這種極細的激光束發射出的紫外線光能從藍色調成深紫色。聚研究人員分析，納米激光最終可能被用來識別化學物質，增加計算機碟片和光計算機的信息儲存量。
1.1.2納米發光二極管
Kopin公司首次采用納米技術研制出發光二極管，其藍色LED比砂粒還小，但卻是效率非常高的固態光源。新推出的CyberLite藍色LED所需電壓不足2.9V（電流僅為20mA），遠遠低于商用LED的3.3V，但亮度仍可達100mcd，但這種藍色CyberLite與黃磷共同使用時可用作白色LED。這些藍色和白色CyberLite特別適用于需要照明的緊湊型便攜產品，如無線電話、游戲機、攝像機。目前在實驗室中已設計出的納米發光器件有二氧化硅發光二極管，硅摻Ni的納米顆粒發光二激光，用不同的納米尺度的CdSe做成的紅、綠、藍光可調諧的二極管等。
1.1.3納米級量子光電元件
日本松下電器公司最近使用平均粒徑4nm的硅納米顆粒成功地開發了光電器件。硅雖然難以在堆積狀態下發光，但是若將其改變為納米結構，提高暴露在表面的原子比例就可以表現出量子特性。利用這一性質，與在堆積狀態下即使加
上數十伏電壓也難以發光的情況相比，僅加上約2V的低電壓的就可以成功地使其發光。目前，為了進一步提高處理速度，松下正在開發在LSI之間的底板中運用光進行信息傳輸的技術，并將用此次開發出的硅納米顆粒研發新型光電元件。
1.1.4納米孔徑激光器
在近場光存儲領域已經發展了多種近場光存儲技術，其中包括孔徑探針、國體浸沒透鏡SIL、超分辨率近場結構、納米孔徑激光器、納米孔徑垂直腔面發射激光器、雙光子、波導光頭、孔徑探針存儲和超分辨率近場結構存儲方案是近場光學高密度存儲技術兩個重要的研究方向。1999年，Partovi等人首次提出制作納米孔徑激光器的方案，將其作為近場光存儲的近場納米光源，通過光效率比普通光纖探針提高了10000倍。
納米孔徑激光器由激活區、納米小孔和金屬膜組成，它是在激光二極管的鍍金屬膜表面開一納米小孔，作為近場照明光源，直接照射到距離為納米范圍的光記錄介質上，并形成記錄標記，實現近場光存儲，同時可以兼作探測器，通過發射光的回饋效應，讀出記錄點的信息。納米孔徑激光器作為近場光源的關鍵技術，難點在于：首先是金屬膜上納米小孔的制作，其尺寸為幾十至幾百納米，制作難度高，通常要采用聚焦離子束方法加工。目前，已能做到直徑為50nm的小孔，但要制作更小直徑的孔，難度更高；其次，當小孔尺寸比輸入光波長小的多時，小孔的透光效率下降非常快，如圓孔的半徑r小于輸入光波長時，研究表明，光功率與信噪比也將隨著小孔直徑的減小迅速下降，這都是必須要解決的難題。Partovi在試驗中所用的納米孔徑激光器波長為980nm，小孔是邊長為250的方孔，當工作電流為50mA時，輸出光功率為11.7mW，在記錄介質與近場光源間距為75nm的情況下，采用可擦除相交記錄介質記性記錄。光工作電流為58mA，寫入信息；當工作電流為25mA時，通過二極管的電壓讀出信息。Partovi制作了孔徑尺寸從400~500mm的一些列圓孔和方孔的納米孔徑激光器，另外，Shinada等人提出了納米孔徑垂直腔面發射激光器。最近，Shi Xiaolei提出了異形納米孔徑激光器方案。納米孔徑激光器的研究是近場光儲存技術的新發展。該激光群器極大地提高了近場光儲存的功率，改善了信噪比，同時提高了數據傳輸效率，因而極具發展潛力，并且具有廣闊的應用前景。
1.1.5超微型納米激光器陣列
納米級光其陣列式21世紀超微型激光器中要發展方向。回顧激光器發展歷史，大致可分為3個階段:自20世紀60年代發現激光以來，1962年就研制成功第一臺半導體激光器，幾十年來，人們主要圍繞3個方面不斷改進機關器：（1）進一步增加激光強度；（2）降低產生激光的閾電流密度；（3）提高熱穩定性。1974年美國貝爾實驗室首先指出了載流子的量子限域很可能在設計新型激光器上發
揮作用。1979年貝爾實驗室，首先根據這一原理制成了半導體激光器載流子限制在幾百納米的二維量子阱中運動，這種假廣汽的光強和熱穩定性均有所改善，閾電流從500A、cm降至50A、cm以下，顯示出明顯的優越性。進入二十世紀八十年代，量子線激光器研制成功，載流子被限制在一維范圍運動，光強和熱穩定性進一步提高，域電流密度降低10A/cm以下，這是一個大的飛躍，進一步使人們認識到量子限制域效應對提高激光器總體性能十分重要，人們開始研究量子點激光器。1986年日本東京工藝研究所首先設計成功量子點激光器。這種激光器所用的發光材料是大量的尺寸量子點秘排在激發區，載流子在三維范圍的運動均受限制。20世紀90年代以來，人們熱衷于用分子束外延的方法制造量子點陣列，德國馬普固體所和斯圖加特大學合作研制成功磷化銦量子點陣激光器，這種激光器是有直徑為15nm，高為3nm磷化銦量子點鑲嵌在一個帶寬隙的磷化銦層上，兩者較好的點陣匹配，與共振腔形成量子點激光器。這種激光器的優點是在室溫下工作，用綠光激勵發光。1995年，柏林技術大學物理系Bimberg小組又成功地制造出砷化銦密堆量子點激光器，在紅外波段發射強激光，這種激光器的優點是在室溫下工作閾電流降到20A/cm以下。美國斯坦福大學研發出的砷化銦量子點激光器，發光帶的線寬顯著減小。1997年Bimberg小組與日本電氣公司的Hideak Saito小組合作，制成了具有10層量子點堆垛的激光二極管，使得發光強度顯著提高。美國IBM公司和加利福尼亞大學伯克利實驗室合作制成了激光波段可調諧的量子點激光器，可以通過改變量子點的尺寸和間距實現對激光波長的人工調制。1997年，加拿大制成了發紅光的磷化銦量子點激光器。科學家普遍認為，量子點陣列激光器進入市場已為時不遠。最有前途的制備方法是自組裝設計納米結構，形成規則的量子點陣列激光器，它不需要光刻，也不需要通過腐蝕來獲得，可以代替價格昂貴的外延生長技術，使激光器制造成本大幅降低。據有關人士分析，它將發展成為制造下一代激光器的主導技術。
1.1.6用作探測器的磷化銦納米線
磷化銦納米線除了能做發光二極管外，也可用于光互連。美國哈佛大學的一個研究小組發現，納米線隨著方向的變化而具有不同的光學特性，因而適合用作光電探測器。納米線的長度遠大于其直徑，為10~50nm。哈佛大學的研究人員用激光輔助催化生長法制了這種結構。他們用美國光譜物理學實驗室的1064nm Nd：YAG激光器，將磷化銦靶汽化提供原材料。首先用Roper科學公司的液氮制冷CCD相機測量光致發光譜，將Melles Griof公司的氬離子激光器的輸出在石英襯底上聚焦，納米線在此襯底上發生色散。用經濾波而除去激勵光的同樣的聚焦物鏡手機來自納米線的信號，并將信號和饋送到CCD相機上。
研究人員發現，根據從氬離子激光器發出而進入的488nm或514nm光的偏振，納米線產生完全不同的響應。通過監控膽囊納米線的光導率變化，研究人員制成了單納米線光電探測器。該小組下一步的設想是將LED和納米光線光電探測器集成在同一芯片上，用作高密度光互連和納米電子器件的開關。
第二章
2.1納米光通信
在長達二十年的時間里，人們一直認為納米技術將給通信業帶來重大影響，因而成為業界競相研究的對象。如今作為運用納米技術制造的第一個產品，具有小于波長的微細結構的光通信元件業已問世。推出這一產品的是新興企業-美國Nano Opto公司。該公司在20年間已經投入了數百萬美元的資金，這足以看出納米技術對光通信領域的重要性。
目前，日本研究人員已經研究出納米級導電纖維，可以應用在超小型的電子元器件和微型機械上。日本NTT公司研究所于2001年開發成功納米光導集成電路。簡單的說，這樣可以大大的減小電子設備的體積和成本，甚至將來可以把電腦，電視、打印機放在包里，這就是將來納米技術發展成熟的革命性結果。我國在這些方面起步較晚，和國際該領域有很大的差距。
在信息通信領域，光通信技術已經改變了人們的生產生活方式，為人們接受信息和發射信息創造了有利條件，我認為，未來想要在光通信領域有革命性的進展，就必須重視納米技術的發展，特別是納米元器件的制造，當然這是很多國家、公司在研究的項目，但重要的，還要注意元器件的工作效率、元器件穩定性、元器件壽命、和抗干擾能力等。雖然現在很多公司已經制造出很多成品，但因為納米技術的發展還屬于初級階段，沒有廣泛應用在生產生活中，所以還沒有足夠的證據證明，納米技術在生產生活中使用情況，和方面的性能。現在制作納米光電子器件有兩條技術途徑：（1）自上而下路線的將尺寸逐漸變小的方法；（2）自下而上路線的利用有機或無機分子組裝功能器件的方法。在納米器件實際使用中，還要注意注意納米材料的加工問題，和連接問題。這將影響實際物品的性能和穩定性，在通信過程中，會遇到各種各樣的環境，這將考驗納米元器件抗環境干擾的能力和信息傳輸過程中的穩定性和準確性。
人類從原始社會到如今的現代化社會創造了很多的不可能，納米技術的發展無疑是人類社會的又一個奇跡，我想‘納米社會’即將到來。
參考文獻
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第五篇：什么是光通信技術
什么是光通信技術 光通信是一種以光波為傳輸媒質的通信方式。光波和無線電波同屬電磁波，但光波的頻率比無線電波的頻率高，波長比無線電波的波長短。因此，它具有傳輸頻帶寬、通信容量大和抗電磁干擾能力強等優點。
光波按其波長長短，依次可分為紅外線光、可見光和紫外線光。紅外線光和紫外線光屬不可見光，它們同可見光一樣都可用來傳輸信息。光通信按光源特性可分為激光通信和非激光通信；按傳輸媒介的不同，可分為有線光通信和無線光通信（也叫大氣光通信）。常用的光通信有：
大氣激光通信。信息以激光束為載波，沿大氣傳播。它不需要敷設線路，設備較輕，便于機動，保密性好，傳輸信息量大，可傳輸聲音、數據、圖像等信息。大氣激光通信易受氣候和外界環境的影響，一般用作河湖山谷、沙漠地區及海島間的視距通信。
光纖通信。是一種有線通信，光波沿光導纖維傳輸。光源可以是激光器（又稱半導體激光二極管），也可以是發光二極管。光纖通信傳輸衰減小、容量大、不受外界干擾、保密性好，可用于大容量國防干線通信和野戰通信等。
藍綠光通信。是一種使用波長介于藍光與綠光之間的激光，在海水中傳輸信息的通信方式，是目前較好的一種水下通信手段。
紅外線通信。是利用紅外線（波長 300 ～ 0.76 微米）傳輸信息的通信方式。可傳輸語言、文字、數據、圖像等信息，適用于沿海島嶼間、近距離遙控、飛行器內部通信等。其通信容量大、保密性強、抗電磁干擾性能好，設備結構簡單，體積小、重量輕、價格低。但在大氣信道中傳輸時易受氣候影響。
紫外線通信。是利用紫外線（波長 0.39 ～ 60 × 10 微米）傳輸信息的通信方式。其基本原理與紅外線通信相似，與紅外線通信同屬非激光通信。
因為激光是一種方向性極強的相干光，沿光纖傳輸是目前最理想的恒參信道。從發展的觀點看，激光通信特別是光纖通信將被廣泛采用。mvt_lotte 發表于 2009-4-29 09:55:00
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