《光纖的色散》ppt課件-文庫吧
2024-12-30 07:58 本頁面
【正文】 。 若忽略高階項(xiàng)，可表示為 ? ?22 21 2 8 42d d dd c d d? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ????? 由此可以看到，光信號(hào)非單色波引起的群時(shí)延與光信號(hào)的譜寬 Δλ成正比。這種與光信號(hào)譜寬成比例的色散效應(yīng)是波長(zhǎng)色散，或叫色度色散。 根據(jù)波長(zhǎng)色散產(chǎn)生的機(jī)理，又可以將波長(zhǎng)色散區(qū)分為材料色散 、 波導(dǎo)色散 和 折射率剖面色散 。 a) 、 材料色散 材料色散是由于構(gòu)成光纖的纖芯和包層材料的折射率是頻率的函數(shù)引起的。 構(gòu)成介質(zhì)材料的分子、原子可看成是一個(gè)個(gè)諧振子，它們有一系列固有的諧振頻率。但在外加高頻電磁場(chǎng)作用下，這些諧振子都將作受迫振動(dòng)。根據(jù)經(jīng)典的電磁理論可以知道，這時(shí)介質(zhì)的電極化率、相對(duì)介電常數(shù)或者 折射率都是頻率的函數(shù)，而且都是復(fù)數(shù)。由于折射率隨外加電磁場(chǎng)頻率而變化，所以介質(zhì)呈色散特性，這就是材料色散。 外加電磁場(chǎng)后，介質(zhì)折射率可寫為 正常色散 反常色散 ? ?39。 85n n jn? ? ? 從圖中可以看出， 是諧振偶極子的一個(gè)諧振頻率 .在外加電磁場(chǎng) 時(shí)，隨著頻率的升高，折射的實(shí)部n上升，波的相速度 隨頻率升高而下降，這種色散稱為 正常色散 。此時(shí)，折射率虛部很小中，介質(zhì)對(duì)電磁能量的吸收很小。 0?0??/pv c n?正常色散 反常色散 同樣可以看出，在外加電磁場(chǎng) 時(shí)，隨著頻率的升高，折射的實(shí)部 n反而下降，這時(shí)波的相速度是 隨頻率升高而升高的，這種色散稱為 反常色散 。 0?? 另外，在反常色散區(qū)，折射率的虛部 很大，在大 時(shí)達(dá)到極大值，此處介質(zhì)對(duì)電磁波有強(qiáng)烈吸收，稱共振吸收。材料色散是伴隨著損耗的。 39。n0???b) 、 波導(dǎo)色散 由于光纖的纖芯與包層的折射率差很小，因此在交界面產(chǎn)生全反射時(shí)，就可能有一部分光進(jìn)入包層之內(nèi)。這部分光在包層內(nèi)傳輸一定距離后，又可能回到纖芯中繼續(xù)傳輸。 進(jìn)入包層內(nèi)的這部分光強(qiáng)的大小與光波長(zhǎng)有關(guān)，這就相當(dāng)于光傳輸路徑長(zhǎng)度隨光波波長(zhǎng)的不同而異。把有一定波譜寬度的光源發(fā)出的光脈沖射入光纖后，由于不同波長(zhǎng)的光傳輸路徑不完全相同，所以到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)間也不相同，從而出現(xiàn)脈沖展寬。 具體說，入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，進(jìn)入包層中的光強(qiáng)比例越大，這部分光走過的距離就越長(zhǎng)。這種色散是由光纖中的光波導(dǎo)引起的，由此產(chǎn)生的脈沖展寬現(xiàn)象叫做波導(dǎo)色散。 c) 、 折射率剖面色散 折射率剖面色散是由于光纖纖芯和包層的相對(duì)折射率差 Δ是頻率的函數(shù)而產(chǎn)生的。 Δ是頻率的函數(shù)表明纖芯折射率和包層折射率隨頻率變化的規(guī)律不一致。但實(shí)際光纖都是弱導(dǎo)光纖， Δ很小，所以與材料色散和波導(dǎo)色散相比，折射率剖
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