光波導(dǎo)第五章(編輯修改稿)
2025-08-17 19:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 00 e x p。0 TtAtA脈沖振幅為 1/e時的半寬 2) 增加相位隨時間變化的調(diào)制因子： ? 線性調(diào)頻失真（頻率啁啾， chirping）：脈沖波形的瞬時角頻率發(fā)生微小變化。 ? ? ? ? ? ? tzT zt tzt 224020 22,???????????（ ） ? ?? ? ???????????2021222402 2t a n2122。TztzTztz ???正色散造成的載波畸變 負色散造成的載波畸變 入射波形 輸入高斯脈沖有初始啁啾 ?帶有初始啁啾的高斯脈沖（脈寬隨頻率變化）： C : 啁啾 參數(shù)， C ? 0為正啁啾， C ? 0為負啁啾， ?經(jīng)傳輸距離 z 后的 脈沖譜 半高寬： ? 傳播過程中保持高斯波形，但脈寬被展寬。展寬因子為： ? 若 C=0，與無 初始啁啾 （ ）式相同。 啁啾 參數(shù)是由光源自身帶來的， ?2 是光纖產(chǎn)生的。 ? ? ? ? ???????? ????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程中保持為高斯脈沖； 2) 光源啁啾和光纖群時延共同影響脈沖展寬： – C?2 ? 0， C?2 同號，展寬加快； – C?2 0， C?2 反號，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。 – 由（ ）式對 z 求導(dǎo)，得到脈沖最窄處： – 并在 Z = 2Zmin處回到原來的半高寬 T0，以后脈沖開始加寬。 ? ? ? ?22m i n 12ln4 CCz?? ? ? ?0,0 2 ?? ?C? ?20m i n 1/ CTT ?? 材料色散 ?材料折射率隨頻率而變引起群速度變化 。 ?定義歸一化材料色散系數(shù)： ?當(dāng) ? = ?0= ?m時， Ym= 0稱為零色散波長（實際為 ?m ） ? ?0 時， Ym 0 ? ?0 時， Ym 0 222?dndλYm ?A、 B、 C、 D分別表示 4種不同摻雜的石英玻璃。 ?譜寬為 ??的光信號產(chǎn)生的群時延為： ?石英光纖在 1310nm為零色散波長 。 ?光波在硅材料中傳播： ? 800nm 波長脈沖比 900nm波長脈沖晚10ns到達， ? 長波長比短波長傳輸延時短，相當(dāng)于折射率小 。 ??? ???? mYc1 單模光纖色散 ? 單模光纖的傳輸模中只有主模式 LP01模； ? 總色散由材料色散、波導(dǎo)色散、折射率剖面色散、偏振模色散構(gòu)成。前三項屬于波長色散，后一項屬于模式色散； ? 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)。 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。 ? 材料色散系數(shù)有正負， 波導(dǎo)色散總是負的， 零色散波長出現(xiàn) 在 1310 nm 處 ； ? 由于高階色散和偏振模 色散的影響，使得零色 散波長處的色散不等于 零，工程上規(guī)定了零色 散區(qū)內(nèi)的色散斜率。 ? ? ? ?2221 dV bVdVc NND Wg ?? ???? ???ddDS ?0光纖使用的光譜窗口 第二窗口譜寬： 1270nm~1350nm， ??=80nm， ??=14THz 第三窗口譜寬： 1480nm~1600nm， ??=120nm， ??=15THz 單模光纖改進 ? 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小； ? 唯有改變波導(dǎo)色散值使零色散點偏移。波導(dǎo)色散與纖芯半徑、折射率差、折射率剖面有關(guān)。 1. 傳統(tǒng)光纖 2. 色散偏移光纖 3.
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