光波導(dǎo)第五章(文件)
【正文】 70nm~1350nm， ??=80nm， ??=14THz 第三窗口譜寬： 1480nm~1600nm， ??=120nm， ??=15THz 單模光纖改進(jìn) ? 零色散區(qū)在 1310 nm 處，而光纖第二窗口在 1550 nm 附近，需要將最小色散點(diǎn)偏移到 1550 nm . ? 衰減由光纖材料特性決定，所以窗口位置不能改變； ? 通過摻雜減小硅材料色散的余地很??； ? 唯有改變波導(dǎo)色散值使零色散點(diǎn)偏移。 ?雙折射拍長：兩個(gè)正交的 LP01模在光纖中傳播時(shí)產(chǎn)生2?相位差的長度；拍長越長光纖的雙折射越弱，拍長越短光纖的雙折射越強(qiáng)。 ? ? LL p22 ??? ???? ? LL p ?? ?? ?1L2 ???1L2 ???偏振模色散的測(cè)量方法 ? 波長可變的外腔激光器發(fā)出的光脈沖經(jīng)放大和偏振控制后，一部分通過環(huán)形器的一端注入被測(cè)光纖，另一部分與被測(cè)光纖反向散射光從環(huán)形器另一端輸出，經(jīng)放大濾波后進(jìn)橢偏測(cè)量儀。 色散對(duì)通信容量的限制 ?比特率 B：一個(gè)信道上每秒鐘所能傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)（ bps），表征數(shù)字傳輸運(yùn)載信息的能力； ?帶寬 BW：模擬信號(hào)可以沒有重大畸變傳輸?shù)念l率范圍； ?比特率與脈沖寬度有關(guān)，例如若脈沖寬度為 1ns，比特率就不能超過 109bps，否則脈沖重疊。 1V1V ???? ，寬譜光源：窄譜光源：脈寬展寬對(duì)信號(hào)帶寬的影響 1. 寬譜光源脈沖傳輸（ V 1），且無 初始啁啾， C = 0，則傳輸距離 L后由（ ）式： 因 ，按照 判據(jù)， ? 結(jié)論：信號(hào)帶寬與距離成反比 ? 以常規(guī)單模光纖為例，在 ?=1550nm窗口中，D=16ps/，如果光源 均方根 譜寬為 1nm，則BL。 ? 例：常規(guī)單模光纖的最低損耗窗口在 ，但色散系數(shù)可達(dá) 10 ~ 20ps/。 結(jié)論： 1. 色散制約傳輸距離； 2. 即使采用窄線寬光源無法解決。 1000 2022 50 100 長度 (km) 傳統(tǒng)光纖脈沖擴(kuò)展(ps) 長度 (km) 接收端脈沖擴(kuò)展 (ps) 2022 1000 補(bǔ)償色散 ΔtΔt ??長度 (km) 色散補(bǔ)償光纖脈沖擴(kuò)展 (ps) 2022 1000 5 15 色散補(bǔ)償光柵 ? 光纖光柵：光纖的縱向折射率呈周期性變化，在折射率改變處有部分光被反射； ? 布拉格光柵：能滿足布拉格反射條件的光波是唯一的。所以對(duì)短波產(chǎn)生的延時(shí)少，對(duì)長波產(chǎn)生的延時(shí)多；與單模光纖自身群時(shí)延相反，起補(bǔ)償作用 。 e f fB nλ ?? 2有效纖芯折射率?e f fn光柵周期??( ~ ?m ) L—— 光柵長度， 1 ~ 2mm 循環(huán)器將脈沖導(dǎo)入和導(dǎo)出光纖布拉格光柵。 2216/2 BDcL ???色散補(bǔ)償光纖 ? 由于色散對(duì)時(shí)間是穩(wěn)定的，對(duì)于有正色散特性的光纖可以用負(fù)色散特性的光纖補(bǔ)償。 ??DBL 41 /?nm1???2. 窄譜光源，如相干性極好的單縱模激光器，傳輸距離 ? 同樣色散系數(shù) D= 10 ps / ，傳輸距離 L 785 km。 采用零色散波長在 1550nm處的色散位移光纖，則傳播 L 距離后的光脈沖寬度為： ? ? 212220 21 /?????? ?????? SL? ???ddDS ?式中： 仍用 4B? ? 1判據(jù)，有： 2212 /???SBL如果光源不變 ?? =1nm， 減小色散系數(shù) S = ，則可得： kmsT b itBL ?? /. 53與非色散位移光纖相比（ ）有明顯改善 —— 色散斜率 2. 窄譜光源脈沖傳輸，即 V 1，且無 初始啁啾， C = 0，則傳輸距離 L后： ? 上式對(duì) ?0 求導(dǎo)， 取最佳值使輸出脈沖最窄： ? 按照 判據(jù)，得到 ? 結(jié)論：帶寬與距離的平方根成反比。 ? 傳輸容量定義： 傳輸系統(tǒng)比特率 B與傳輸距離 L的乘積 B?L ? 對(duì)任意形狀的脈沖用均方根脈寬表征脈沖寬度： – 工程判據(jù)：保證接收端光脈沖有不少于 95%的能量有效，光脈沖均方根寬度不大于信息比特周期的 1/4，即： ? 影響傳輸脈沖的展寬相關(guān)的兩個(gè)因素： 1) 高斯脈沖初始均方根脈寬 2) 光源譜線寬。 ? 偏振態(tài)的穩(wěn)定不影響對(duì)光功率測(cè)量，但影響干涉測(cè)量； ? 制造時(shí)利用特定的殘留應(yīng)力產(chǎn)生固有的特征偏光軸，用預(yù)應(yīng)力抵消外部因素的影響。光源為?m，光纖半徑 a = ?m， ?=，則可以計(jì)算出橢圓長短軸之比為： 2. 應(yīng)力引起雙折射（彈光效應(yīng)）：取決于制造工藝 3. 外加電場 ? ?ae82 2/32 ??? ?? ? %4121 2/32??????? ?aeba? 兩個(gè)正交模式在光纖中傳播單位距離的群時(shí)延為： ? 由此產(chǎn)生的脈沖展寬為： ? 偏振模色散統(tǒng)計(jì)特性 – ??0(?) 是只與頻率有關(guān)的平均值，而 ?( l ) 是只與位置有關(guān)，均值為零、方差為 ?2的高斯白噪聲 。 1. 傳統(tǒng)光纖 2. 色散偏移光
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