【《全反射原理在光纤中的应用与研究》2900字】

PAGE33PAGE2题目全反射原理在光纤中的应用与研究一、课题的目的和意义：随着时代与科技的发展,香港中文大学的前校长高锟最早提出了光纤应用于现代通讯传输的设想,并证明了光纤作为传播介质进行光通信的可行性。随着我国现代无线通信的不断进步和发展,人们开始对于光纤这一在通信技术领域中已经占有了相当重要地位的传输介质提出了更高的技术要求。近年来,光纤广泛应用在各个领域,除了被广泛用作网络通讯的用途外还被广泛应用于医疗领域的内窥镜等工程医学器材制造,以及汽车行业领域夜视感测器的度量测定与机器视觉、照明、成像、电荷耦合等元件制造及各种工业领域,给我国人们的日常生活都带来了巨大的便捷。光纤通信是指作为一种在现代社会生活中非常具有发展潜力和前途的通信手段,已成为现代化通信中的重要支柱,因此光纤在社会中的作用也越来越重要。光纤己经成为了当今我国信息社会中多样而又复杂的信息传输和分析的重要载体,并彻底改变了网络和信息网络。光纤以作为信息社会中重要的通讯基础设施之一而向全球展示着它极其美好的未来。光的全反射性就是指光从光密介质辐射到它与光分解介质的边界上、入射角度大于或等于临界值的介质时,所以发生的全反射性光学现象。光的完整反射应用于光纤上。主要体现在光纤通信领域,比如说:光纤信号传导和网络提速、医疗、汽车、商业各个领域也都有着光纤的参与。跟其他传统通信电缆技术相比,光纤能够有着强大的数据传输效率,通过利用光的完整全反射原理方式来直接进行数据信号的传输,对光纤的制造有着更高的要求。通过对光的全反射在光纤中的应用研究,我们的生活才会变得更加的便利,才会更好的推动着文明的进步。二、课题研究的主要内容（论文提纲）：1引言2光纤通信技术的基础原理2.1光的全反射原理2.2光纤的传光原理2.2.1射线光学理论分析法2.2.2波动光学理论分析法3光纤的概述3.1光纤的发展历史3.2光纤的结构3.3光纤的分类3.4光纤制造工艺3.5光纤的接续4光纤通信系统4.1光纤通信系统的基本结构4.2光纤通信系统的组成4.2.1光纤4.2.2光源4.2.3光检测器4.2.4无源器件4.2.5光放大器4.3光纤通信的特点4.4光纤通信的应用4.4.1光纤通信的应用类型4.4.2光纤通信的应用环境5总结参考文献三、文献检索及参考文献目录(列明文献检索的数据库名称及检索策略，参考文献至少15篇以上）：[1]黄李容,李奇云,资翔宇,单遥依.光纤通信演示仪的设计与制作[J].物理教学探讨,2021,39(05):52-54.[2]付晓红.氧化铝和氧化锗空芯光纤传输性能研究[D].华东师范大学,2020.[3]李悦,李刚.光全反射的应用——光纤通信模拟演示实验[J].中学物理,2020,38(11):52-54.[4]党然.弯曲的激光——从光的全反射到物联网[J].电子世界,2018(03):50+52.[5]卫芬芬,刘志存,黄育红,徐铭,张宗权.光纤导光物理条件与数值孔径物理意义演示仪[J].物理实验,2017,37(12):32-34.[6]刘爱萍.用微元法分析光纤传输损耗的教学探讨[J].江苏第二师范学院学报,2016,32(06):42-43.[7]王瑞楠.光的全反射应用:光纤传导与网络提速[J].学周刊,2016(07):164-165.[8]谷立山,陈晓苹.传像光纤束透过率测量方法研究[J].电子测量与仪器学报,2015,29(08):1231-1235.[9]曾威.透明实体全反射采光照明系统实验研究[D].广西大学,2015.[10]郭洪,梁赪,花修春,马海生,郭文锋,敬承斌,褚君浩.全反射氧化锗空芯光纤弹性弯曲半径的计算与验证[J].光电子·激光,2015,26(02):392-396.[11]王蓉,冯陈,孔令平,汪玉妹,马冬.光子晶体光纤特性及应用[J].科技与企业,2014(12):380.[12]刘志强.光纤全反射式传感器在智能电网中测量电流的设计与应用[D].河南师范大学,2014.[13]应德芳.解析光纤通信对于全反射原理的应用[J].河南科技,2014(06):61-62.[14]曹李华.光纤倏逝波谱传感系统及应用研究[D].重庆理工大学,2014.[15]马相路.光纤传像束原理及其应用[J].光机电信息,2007(10):44-49.四、课题研究的基础、现状与趋势(基于对参考文献资料的分析、综合与归纳，不少于1000字)：随着通信领域的发展，传统的电信号传输方式，已经无法满足用户的需要，尤其是随着互联网的普及应用，网络上的内容越来越多，如高清视频等，这些数据的传输占用了大量的带宽。传统的同轴电缆等无法提供这样的带宽，在这种背景下，要想满足网络用户日益增长的需要，必须采用更先进的传输方式。在上世纪60年代，就有学者提出了光纤可以作为传输的媒介，并从理论上证明了光纤通信的可行性，但是受到当时技术水平的限制，无法制造出光纤，因此这个理论没有得到人们的重视。随着科技的发展，以及通信领域的实际需要，人们意识到了低功耗光纤的重要性。到了上世纪90年代，光纤已经开始在实际通信基础设施建设中使用，而实现光纤通信全反射原理的研究人员，也在2009年被评为诺贝尔物理学奖。由此可以看出，光纤通信主要就是利用光的全反射原理，使得光可以在光纤中不停的反射，直到光纤的尽头，如果加入特定的频率信号，光纤就可以成为信号传输的媒介。这是现在光纤的主要传输方式，考虑到光纤对于现代通信的重要性，我国非常重视光纤的研究，在上世纪70年代末期，我国的第一根光纤诞生。现在的科学研究中，通常把光作为一种电磁波，波长介于三百九十到七百六十纳米之间的是可见光。光在实际的传播中，需要相应的介质，而且在不同的介质中，光的传播速度存在较大的差异。光从一种介质传到另一种介质时，会同时发生反射和折射的现象，如果光传到介质的角度到某个角度时，光会都反射回来，出现全反射的现象。光纤就是建立在这个原理之上，首先选择传播速度较快的纤维作为介质，然后采用双层的方式，使光可以在两层之间发生全反射，这样光就能够在光缆中无限的全反射，直到光缆的另一端。由此可以看出，全反射原理的实现比较简单，在实际的光缆中传播，就是不断重复全反射的过程。由于介质没有变化，因此光信号在实际的传输中，自身的损耗非常低，而且传输中主要依靠光自身来进行，对外界能量的需求很小，使得光纤传输的功耗很低，与传统的同轴电缆相比，具有非常大的优势。目前通信基础设施建设中，大多会采用光纤作为传输的媒介。通过全文的分析可以知道，现代通信领域的发展，对通信传输媒介提供了更高的要求。传统的同轴电缆等传输介质，已经无法满足实际的需要，而光纤通信技术的出现，刚好可以解决这个问题，由于其功耗较低、传输的带宽较大，非常受到人们的重视。我国意识到了光纤的重要性，从上世纪八十年代开始，就对光纤通信技术进行研究，现在我国光纤的年产量，已经达到2亿芯公里左右。光纤通信是在全反射原理的基础上实现的，相信随着光纤通信技术的发展，对于全反射原理应用的会越来越好。五、本课题解决思路或实验方法本文主要分析光纤通信技术的基础原理，并光纤的结构、分类、制造工艺、接续等相关原理进行概述，并重点分析了光纤通信系统的结构组成及全反射原理在光纤通信系统中的应用方法，通过利用光的完整全反射原理方式来直接进行数据信号的传输,对光纤的制造有着更高的要求。六、工作计划或时间安排起止日期毕业设计(论文)工作进度（主要内容、完成要求）2023年1月15日-2022年1月31日1选题2023年2月1日-2023年2月5日2撰写论文开题报告并提交2023年2月6日-2023年2月28日3准备资料、撰写修改并提交论文初稿2023年3月1日-2023年3月31日4准备资料、撰写修改并提交论文二稿2023年4月1日-2023年4月31日5论文定稿、打印装订