【正文】 寬 比 突變型光纖 減小 Δ/2倍 。 當 g=g0時 ， ζ達到最小值 。 圖 三種不同光源的均方根脈沖展寬與折射率分布指數(shù)的關系 1. 00. 10. 011. 6 1. 8 2. 0 2. 2 2. 42. 6 2. 8折射 率分 布指 數(shù) g均方根脈沖展寬? / (ns 上式右邊第一項為 材料色散 ))/)(1 2 7 3()(102 kmnmpsM ???? ? ??? 式中 ， λ的單位為 nm。 SiO2材料 M2(λ)的近似經(jīng)驗公式為 圖 不同結構單模光纖的色散特性 1. 1201。 198。201。 210。179。1. 2 1. 3 1. 4 1. 5 1. 6 1. 7163。 179。201。(nm161。 式中 ， λ0為 中心波長 。 這相當于 多縱模半導體激光器 的情況。00 2 )()( 2 ?? ??? LCLC ?? () 由長度為 L 2)(21 239。237。 ? 163。 ? 163。 ? 163。 213。 201。 207。178。 / ? m 上式右邊第二項為光纖產(chǎn)生的 脈沖展寬 。 在長度為 L的單模光纖上 ， 輸入和輸出的光脈沖都是 高斯型 ，其 rms 脈沖寬度分別為 ζ1和 ζ2， 經(jīng)計算得到 21202122 )4(0?????cLC?? () 21021 )4( )(0 LCc??? ?最佳() 由此得到最佳輸出 脈沖寬度 (ζ2)最佳 = 最佳)(2 1?() 中等譜寬 ：設 光源的頻譜寬度 Δωλ和調(diào)制帶寬 Δωs相近(Δωλ≈Δωs)， 這相當于頻譜寬度較大的 單縱模激光器 。 偏振模色散本質(zhì)上是 模式色散 ， 由于模式耦合是隨機的 ， 因而它是一個統(tǒng)計量 。 偏振模色散 Δτ取決于光纖的 雙折射 ， 由 Δβ=βxβy≈nxknyk得到 ， )(11 yx nncdkdc ????? ??() )/(lg100kmdBPPL i??() 光纖損耗 損耗 的存在 光信號 幅度 減小 限制系統(tǒng)的 傳輸距離 。 散射損耗 主要由材料微觀密度不均勻引起的 瑞利 (Rayleigh )散射 和由光纖 結構缺陷 (如氣泡 )引起的散射產(chǎn)生的 。 由圖 ：從 多模突變型 (SIF)、 漸變型 (GIF)光纖 到單模 (SMF)光纖 ， 損耗依次減小 。 圖 (a) 三種實用光纖； (b) 優(yōu)質(zhì)單模光纖 波長 / ? m損耗 /( dB 是第二代單模光纖 ， 其特點是在波長 μm色散為零 ， 損耗又最小 。 色散補償光纖 其特點是在波長 μm具有大的負色散 。 二次被覆光纖有 緊套 、 松套 、 大套管 和 帶狀線 光纖四種 ， 見圖 。 圖 光纖使用壽命和應力比的關系 1010210410610810100 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 020 年1 年1 日1 小時1 分20 年應 力 比 ?r / ?p使用壽命tr / sn＝20n＝13 圖 (芯線 ) (a) 緊套； (b) 松套； (c) 大套管； (d) 帶狀線 緊套一次被覆光纖松套大套管一次被覆光纖帶狀線( a ) ( b ) ( c ) ( d ) 光纜一般由 纜芯 和 護套 兩部分組成 ， 有時在護套外面加有鎧裝 。 圖 (a) 6芯緊套層絞式光纜 (架空 、 管道 )； (b) 12芯松套層絞式光纜 (直埋防蟻 )； (c) 12芯骨架式光纜(直埋 )； (d) 6~48芯束管式光纜 (直埋 )； (e) 108芯帶狀光纜；(f) LXE束管式光纜(架空 、 管道 、 直埋 )； (g) 淺海光纜； (h) 架空地線復合光纜 (OPGW) 填充油膏緊套光纖中心加強件包帶鋁縱包PE 護層( a )填充繩( 聚乙烯)第一單元松套管( 6 芯)第二單元松套管( 6 芯)包帶皺紋鋼帶PE 層尼龍 12 外護層中心加強件填充油膏( b )P E外 護層皺紋鋼帶塑料骨架中心加強件緊套光纖( c )PE 外 護層鋁縱包鋼絲( 分散加強)高強度塑料光纖束管6 ～ 48 芯光纖( d )外護層金屬加強件塑料繞包帶帶狀光纖單元帶狀線( e )單根金屬加強件高密度 PE 護層開索鄒紋鋼護套防潮層高強度塑料束管4 ～ 48 芯光纖( f)內(nèi)金屬或高強度塑料線光纖光纖或聚乙烯填充線聚乙烯銅管聚乙烯聚丙烯內(nèi)層鋼絲鎧裝外層鋼絲鎧裝( g )隔熱襯材光纖高強度塑料線鋁管鋁扇形體鋁包鋼線( h )光纖塑料光纜 的基本型式 層絞式 把松套光纖繞在中心加強件周圍絞合而構成。 2. 護套 護套 起著對纜芯的機械保護和環(huán)境保護作用 ， 要求具有良好的抗側壓力性能及密封防潮和耐腐蝕的能力 。 光纜特性 彎曲特性 溫度特性 光纖特性測量方法 光纖的特性參數(shù)很多 ， 基本上可分為 幾何特性 、 光學特性 和傳輸特性 三類 。 時域法 是測量通過光纖的光脈沖產(chǎn)生的脈沖展寬 ， 又稱脈沖法 ； 頻域法 是測量通過光纖的頻率響應 ， 又稱 掃頻法 。 2 2221 nnac?? ?? () 。 截止波長測量 根據(jù)式 ()和式 ()， 對常規(guī) 單模光纖 ， 通過對折射率分布的測量 ， 確定纖芯半徑 a， 纖芯 和 包層 的折射率 n1和 n2， 由式 ()就可以計算出理論 截止波長 λc。 損耗測量 光纖損耗測量有兩種基本方法：一種是測量通過光纖的傳輸光功率 ， 稱 剪斷法和插入法 ；另一種是測量光纖的后向散射光功率 ， 稱 后向散射法 。 根據(jù)使用條件 光纜 可以分為： 室內(nèi)光纜 、 架空光纜 、 埋地光纜和管道光纜 等 。 中心束管式 把一次被覆光纖或光纖束放入大套管中 ， 加強件配置在套管周圍而構成 。 被覆光纖 是光纜的核心 ， 決定著光纜的傳輸特性 。 設對光纖進行拉伸應力篩選時 ， 施加的應力為 ζp， 作用時間為 tp(設為 1s)； 長期使用時 ， 容許施加的應力為 ζr， 作用時間為 tr，斷裂概率為 106km一個斷裂點 。 表 光纖特性的標準 光纜基本要求 保護光纖固有機械強度的方法 ， 通常是采用 塑料被覆 和 應力篩選 。 μm損耗最小的單模光纖 其特點是在波長 μm色散為零 ， 在 μm色散為 17~20 ps/(nmkm－1)波長 / n m0 . 0S I FG I FS M F0 . 51 . 02 . 02 . 53 . 03 . 54 . 01 . 51 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0 1 6 0 0ab cdeabcde8 5 01 3 0 01 3 1 01 3 8 01 5 5 01 . 8 10 . 3 50 . 3 40 . 4 00 . 1 9nm d B / k m( a ) ( b )1 . 8 光纖標準和應用 (GIF)光纖 應用于中小容量 、 中短距離的通信系統(tǒng) 。 單模石英光纖 的 零色散波長在 μm， 還可以把零色散波長從 μm移到 ， 實現(xiàn)帶寬最大損耗最小的傳輸 。 圖 單模光纖損耗譜， 示出各種損耗機理 0 . 0 10 . 0 50 . 10 . 51510501000 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6實驗波 導 缺 陷紫 外 吸 收瑞 利 散 射紅外吸收波長 / ? m損耗 / (dB PdzdP ???() 1. 圖 單模光纖 的損耗譜 ， 圖中示出各種機理產(chǎn)生的 損耗與波長 的關系 ， 這些機理包括 吸收損耗 和 散射損耗 兩部分 。 由于存在 偏振模色散 ， 即使在色度色散 C(λ)=0的波長 ， 帶寬也不是無限大 ， 見圖 。 同樣可以選取使 ζ2最小的最佳 ζ1。 根據(jù)式 ()， 可以選取使輸出脈沖寬度 ζ2最小的最佳輸入脈沖寬度 ζ1 單色光源 ：設 Δωλ (光源頻譜寬度 ) Δ ωs (調(diào)制帶寬 ) 且中心波長不受調(diào)制的影響 。 179。214。 201。 196。 10 nm198。 5n m161。 2n m161。km)1101001000100001. 1 1. 2 1. 3 1. 4 1. 5 1. 6161。248。 由式 ()可以計算出 3dB光帶寬 ， 圖 單模光纖 帶寬和波長的關系 。 0)()(?????ddc 光源的影響 存在色散 ［ C(λ)≠0］ 的條件下 ， 光源對 光纖脈沖展寬 的影響可以分為三種情況 。km)163。 / (ps161。 / ? m201。 1001020178。 185。 206。 201。 204。 201。 式 ()第二項為 波導色散 ，其中 δ=(n3n2)/(n1n3)， 是 W型單模光纖 的結構參數(shù) ， 當 δ=0時 ，相應于常規(guī) 單模光纖 。 由式 ()可以推導出單位長度光纖的 時間延遲 dkdc?? 1?3. 單模光纖的色散 色度色散 材料色散 和 波導色散 總稱為 色度色散 (Chromatic Dispersion )， 常簡稱為色散 ， 它是 時間延遲 隨 波長變化產(chǎn)生的結果 。 當用 分布反饋激光器 時 ， 最小 ζ約為 ns， 相應的帶寬達到 10 GHz 對于一般 多模光纖 ， 第一項是主要的 ， 其他兩項可以忽略 ， 由式 ()簡化得到 ζ模間 ≈ 212??? ?dndcL? () 圖 rms脈沖展寬 σ和 折射率分布指數(shù) g的關系 。 單位長度光纖第 q階模式群產(chǎn)生的 時間延遲 dkdcdd qq???? 1??22222 ][ 模內(nèi)模間 ????? ???????? qq() 212222211211 ])23)(25()22(412)1(4[)232)(1(2 ??????????????gggCggccCggggcLN模間?() 式