光纖通信與系統(tǒng)設(shè)計-第3章-課堂記錄版-全文預(yù)覽
【正文】 當(dāng)光在媒介中傳播時，速度 = c/n 常見物質(zhì)的折射率：空氣 ； 水 ； 玻璃 (SiO2) ； 鉆石 ； 硅 折射率大的媒介稱為 光密媒介 ，反之稱為 光疏媒介 光在不同的介質(zhì)中傳輸速度不同 基本的光學(xué)定律和定義 P. 6 繼續(xù)教育學(xué)院 n1 sinfc = n2 sin 90176。 V是判斷光波導(dǎo)可支持的模式總數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。若用 M表示多模光纖的模式總數(shù)， 當(dāng) M比較大的時候 ， M與 V之間存在近似關(guān)系： P. 10 繼續(xù)教育學(xué)院 MPP clad34?功率分布 如前所示，導(dǎo)波模的部分能量會進(jìn)入包層 ： (1) 光纖的 V值接近某個模式的截止值時，這個模式 大部分功率進(jìn)入包層； (2) 若 大量 模式存 在，包層中的 光功率所占比 例近似為： 最低階模：包層 20%；纖芯 80% P. 11 繼續(xù)教育學(xué)院 模場直徑 (MFD)：光功率為e1E0時的光場半徑寬度 (E0為軸心的光功率 )，即光纖截面的光斑尺寸。這些損耗主要包括： 1. 吸收損耗 2. 散射損耗 3. 彎曲損耗 損耗 P. 17 繼續(xù)教育學(xué)院 吸收損耗 原子缺陷吸收：光纖材料 原子結(jié)構(gòu) 的 不完整 造成 非本征吸收： 過渡金屬離子 和 氫氧根離子 (OH－ )等 雜質(zhì)對光的 吸收 而產(chǎn)生的損耗 本征吸收： 材料本身 (如 SiO2) 的特性決定，即便波 導(dǎo)結(jié)構(gòu)非常完美而且材料不含任何雜質(zhì) 也會存在本征吸收 P. 18 繼續(xù)教育學(xué)院 本征吸收 (1) 紫外吸收 光纖材料的電子吸收入射光能量躍遷到高的能級，同時引 起入射光的能量損耗，一般發(fā)生在短波長范圍 晶格 (2) 紅外吸收 光波與光纖晶格相互作 用，一部分光波能量傳 遞給晶格，使其振動加 劇，從而引起的損耗 P. 19 繼續(xù)教育學(xué)院 本征吸收曲線 P. 20 繼續(xù)教育學(xué)院 非本征吸收 光纖制造過程引入的有害雜質(zhì)帶來較強(qiáng)的非本征吸收 OH－ 吸收峰 ~ 2 dB 解決方法： (1) 光纖材料化學(xué)提純，比 如達(dá)到 %的 純度 OH－ 和過渡金屬離子，如鐵、鈷、鎳、銅、錳、鉻等 (2) 制造工藝上改進(jìn)，如避 免使用氫氧焰加熱 ( 汽 相軸向沉積法 ) P. 21 繼續(xù)教育學(xué)院 原子缺陷吸收 1 rad(Si) = J/kg 光纖晶格很容易在光場的作用下產(chǎn)生振動 光纖制造 →材料受到 熱激勵 →結(jié)構(gòu)不完善 強(qiáng)粒子 輻射 →材料共價鍵斷裂 →原子缺陷 吸收光能，引起損耗 P. 22 繼續(xù)教育學(xué)院 散射損耗 光纖的密度和折射率分布不均及結(jié)構(gòu)上的不完善導(dǎo)致散射現(xiàn)象 1. 瑞利散射 2. 波導(dǎo)散射 P. 23 繼續(xù)教育學(xué)院 瑞利散射 波導(dǎo)在小于光波長尺度上的不均勻： 分子密度分布不均勻 摻雜分子導(dǎo)致折射率不均勻 導(dǎo)致波導(dǎo)對入射光產(chǎn)生本征散射 瑞利散射一般發(fā)生在短波長 本征散射和本征吸收一起構(gòu)成了損耗的理論最小值 P. 24 繼續(xù)教育學(xué)院 波導(dǎo)散射 導(dǎo)致的原因是波導(dǎo)缺陷 纖芯和包層的界面不完備 圓度不均勻 殘留氣泡和裂痕等 目前的制造工藝基本可以克服波導(dǎo)散射
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