光波導(dǎo)第五章-免費(fèi)閱讀
【正文】 ? 啁啾光纖布拉格光柵：纖芯折射率變化周期隨長(zhǎng)度線(xiàn)性增大，所以反射的不是一個(gè)波長(zhǎng)，而是一組隨折射率周期變化的波長(zhǎng)。設(shè)要求系統(tǒng)傳輸速率為，考察色散系數(shù)的影響： 1) 寬譜光源，傳輸距離 ? 取色散系數(shù) D= 10 ps / ，在光源譜寬為 時(shí)，傳輸距離 L 10km。 ?色散引起的脈沖展寬是數(shù)字光纖通信容量的基本限制。 yxyxyx nnvcvckB ??????0??00 kkB yx ??? ?????? ?? /2BL （ ） 單模光纖產(chǎn)生雙折射的原因 1. 橫截面不是理想圓 —— 幾何雙折射，其值大小取決于纖芯的橢圓偏心率 e : ? 例如要求拍長(zhǎng) LB ? 50m，對(duì)應(yīng) ?? = ?/m。前三項(xiàng)屬于波長(zhǎng)色散，后一項(xiàng)屬于模式色散； ? 單模光纖的 傳播相位常數(shù) 與芯層和包層的傳輸常數(shù)有關(guān)， ? 忽略折射率剖面色散和偏振模色散，則單模光纖總色散為： 其中材料色散： 材料色散與芯層的傳輸常數(shù)有關(guān)。 啁啾 參數(shù)是由光源自身帶來(lái)的， ?2 是光纖產(chǎn)生的。021。 02 ??02 ??反常色散： 頻率增大時(shí)群時(shí)延減?。ㄈ核俣仍龃螅? ???dd g?2式（ ）適用于各種脈沖波形傳輸，不同脈沖波形有不同表示形式，工程使用主要考慮高斯脈沖波形的傳輸。0。 （ ） ???ddv1gg ??群時(shí)延 模式色散 —— 階躍光纖子午光線(xiàn)色散 ? 由光線(xiàn)沿軸向路徑的差異產(chǎn)生信號(hào)到達(dá)時(shí)間差； ? 最快光線(xiàn)（零級(jí)模式）： ? 最慢光線(xiàn)（臨界模式）： ? 不同模式具有不同相位常數(shù)（不限于子午面），光脈沖能量被分配到不同模式上，與波的不同頻率成分以不同速度傳播產(chǎn)生的作用一樣，因而廣義地稱(chēng)為色散。第五章 光纖中的信號(hào)傳輸 ?多模波導(dǎo)的傳輸帶寬 ?色散 ? 群時(shí)延與色散 ? 模式色散 ? 波長(zhǎng)色散 ? 材料色散 ? 單模光纖色散 ?色散對(duì)通信容量的限制 ?色散補(bǔ)償 相速度和群速度 ? 單色平面波的相速度是單一頻率，不能傳送信號(hào)，必須通過(guò)調(diào)制。 0?θ122211m a x s in nnnθθ??? ?當(dāng)： %1?? km/ns50??%?? km/ns15??低相對(duì)折射率差光纖產(chǎn)生的色散小 —— 減小 ? 的原因。 0? ?zj??e x p 是光纖的傳遞函數(shù) 由傅立葉逆變換得到 電場(chǎng)的時(shí)域表示： ? ? ? ? ? ? ????? ? dezjAtzE tjF ??? ? ???? e x p。 波長(zhǎng)色散 引起的脈沖展寬 光信號(hào)在光纖中傳播單位距離后產(chǎn)生的群延遲時(shí)間： ??? ddv g // ?? 1dkdcddkdkd ???? ???? 1?????ddc22???? /2?k又因ck /???? ?? 00相位常數(shù)： cddk 1??群時(shí)延是波長(zhǎng)函數(shù)，不同波長(zhǎng)分量傳播相同距離所需時(shí)間不一樣，其后果是光脈沖傳播的展寬。 00 ?????gvzt?1) 寬度隨傳輸距離增加 。 ? ? ? ? ???????? ????2021 1e x p,0 TtJCAtzA? ? ? ?2/1220222020 2ln42ln41 ????????????????????????? ??TzTCzTTF W H M??2/12202220201 1????????????????????????? ??TzTzCTT ??（ ） （ ） 1) 有初始啁啾的高斯脈沖在傳播過(guò)程中保持為高斯脈沖； 2) 光源啁啾和光纖群時(shí)延共同影響脈沖展寬： – C?2 ? 0， C?2 同號(hào)，展寬加快； – C?2 0， C?2 反號(hào)，初始階段脈沖被壓縮，然后隨距離增加而展寬；因初始階段 C與 ?2 的作用互相抵消，但 ?2隨距離增加， 脈沖展寬 作用加大。 令： ? ?1001 nkdkdN ? ? ?2002 nkdkdN ?? ? ? ? ? ??? Wgm a t DDλD ??? ? ???? ddNcdkdNcD m a t 101212 ???? 波導(dǎo)色散： 與工作模式 LP01模的歸一化工作參數(shù) b和歸一化頻率 V有關(guān)，反映導(dǎo)波模式引起的色散。光源為?m，光纖半徑 a = ?m， ?=，則可以計(jì)算出橢圓長(zhǎng)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(chǎng) ? ?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
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