光纖色散ppt課件(已修改)
2025-05-24 07:07 本頁面
【正文】 光纖的色散特性 ? 色散的定義 ? 色散的種類及其產(chǎn)生原因 ? 色散的計算分析 ? 單模光纖的色散波譜特性 ? 色散補償技術(shù) 色散的定義 光纖的色散是在光纖中傳輸?shù)墓庑盘?， 隨傳輸距離增加 ， 由于不同成分的光傳輸時延不同引起的脈沖展寬的物理效應(yīng) 。 色散主要影響系統(tǒng)的傳輸容量 ， 也對中繼距離有影響 。 色散的大小常用時延差表示 ， 時延差是光脈沖中不同模式或不同波長成分傳輸同樣距離而產(chǎn)生的時間差 。 對色散有 4種表示方法： 1．單位長度上的群延時差，即在單位長度上模式最先到達終點和最后到達終點的時間差。 2. 用輸出與輸入脈沖寬度均方根之比表示。 3．用光纖的沖激響應(yīng)經(jīng)傅氏變換得到的頻率響應(yīng)的 3dB帶寬表示。 4．用單位長度的單位波長間隔內(nèi)的平均群延時差來表示。 隨著脈沖在光纖中傳輸 ， 脈沖的寬度被展寬 劣化的程度隨數(shù)據(jù)速率的平方增大 決定了中繼器之間的距離 光纖的色散 10000100010010600km1 2 3 4 5 6 7 8 9 10調(diào)制速率 （ Gbps ）小色散光纖－理論上小色散光纖－實際上傳統(tǒng)光纖－理論上傳統(tǒng)光纖－實際上色散對傳輸?shù)南拗? 二、色散的種類 ?模式色散 ?材料色散 ?波導(dǎo)色散 模式色散 模式色散 是由于光纖不同模式在同一波長下傳播速度不同 ， 使傳播時延不同而產(chǎn)生的色散 。 只有多模光纖才存在模式色散 ， 它主要取決于光纖的折射率分布 。 ? 多模光纖中的每一個模式的能量都以略有差別的速度傳播（模間色散），因此導(dǎo)致光脈沖在長距離光纖中傳播時被展寬（脈沖 展寬） 階躍型光纖的模式色散 在階躍型光纖中 ， 當(dāng)光線端面的入射角小于端面臨界角時 ， 將在纖芯中形成全反射 。 若每條光線代表一種模式 ， 則不同入射角的光線代表不同的模式 ， 不同入射角的光線 ， 在光纖中的傳播路徑不同 ， 而由于纖芯 折射率均勻分布 ，纖芯中不同路徑的光線的傳播速度相同 ， 因此不同路徑的光線到達輸出端的時延不同 ， 從而產(chǎn)生脈沖展寬 ， 形成 模式色散 。 階躍型光纖中模式色散示意圖 圖中 ， 沿光纖軸線傳播的光線 ① 傳播路徑最短 ， 經(jīng)過長度為 L的光纖傳播時延 t1最小 ,等于 = 光纖中路徑最長的是以端面臨界角入射的光線 ② ， 它所產(chǎn)生的時延 t2是最大時延 ， 等于： = 所以階躍型光纖中不同的模式的最大時延差 Δ t為： CLnt 11 ? CLn1102 /s in/nCLt ??01sin ?CLnCLnnnCLnCLnCLnttt ????????? 121110112 )1(s i n ?模式色散：不同方向的光路徑不同，到達的時間不同。 漸變型光纖中光線的傳播路徑是近似于正弦形曲線 ，其中正弦幅度大的光線傳播距離長 ， 而正弦幅度小的光線傳輸路程短 ， 但由于漸變型光纖纖芯 折射率分布在軸心處最大并沿徑向逐漸減小 ， 所以正弦幅度最大的光線由于離軸心遠 ， 折射率小而傳播速率高 ， 而正弦幅度最小的光線由于離軸心近 ， 折射率大而傳播速率低 ， 結(jié)果在到達輸出端時相互之間的時延差近似為零 ， 從而使 漸變型多模光纖的
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