光纖通信第02章(編輯修改稿)
2025-01-18 22:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 2112112)1(NALcLnnnncLnnncLnn?????????? ?所以 最高次模和最低次模的單位長度時(shí)延差稱為 最大時(shí)延差 ，即模式色散 Δ 為最大值 n?? ? 211m ax 2 NAcnn ???? ? 由此可見，光纖的模式色散時(shí)延差與相對折射 率差成正比，相對折射率差越大時(shí)延差越大，故希望相對折射率差越小越好。 漸變型光纖的模式色散 漸變型光纖的子午線軌跡近似為正弦波，由于 折射率的分布 使得各光線到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)間幾乎相同，因此漸變型光纖的模式色散很小幾乎為零。 漸變型光纖模式色散的計(jì)算公式為： ?? G?,)0(2?? ?? ? ,22)0(cggn???2g 2?g （ 2）材料色散 材料色散是指由于構(gòu)成光纖的材料的折射率隨傳輸光波的頻率而變化，導(dǎo)致模內(nèi)不同頻率信號的傳輸速度不同而引起的色散。 材料色散的計(jì)算公式為： Lmm ????? ?? （ 3）波導(dǎo)色散 波導(dǎo)色散是由光纖的幾何結(jié)構(gòu)所引起的色散。其產(chǎn)生原因是由于光纖的包層和纖芯折射率相差很小，光線在其交界面上產(chǎn)生全反射時(shí)，有可能有一部分光進(jìn)入包層中傳輸。在傳輸一定距離后，這部分光又有可能回到纖芯進(jìn)行傳輸，這樣傳輸將導(dǎo)致模內(nèi)各信號的速度不同，從而引起色散。 一般來說，入射光的波長越長，進(jìn)入包層的 光強(qiáng)比例就越大，波導(dǎo)色散就越大。 波導(dǎo)色散和材料色散都和入射光的波長有關(guān)，故又統(tǒng)稱為 波長色散 。 （ 5）三種色散的比較 模式色散 材料色散 波導(dǎo)色散 對于階躍型光纖 ,模式色散占主要地位 ,其次是 材料色散和波導(dǎo)色散。 對于漸變型光纖，模式色散和波導(dǎo)色散可以忽略，主要考慮材料色散。 對于理想單模光纖，無模式色散，只有材料色散和波導(dǎo)色散。 光纖總色散等于一般可用公式 222wmn ???? ???????計(jì)算 從多模階躍型光纖到多模漸變型光纖到單模光纖，色散依次減小。 六、光纖的損耗特性 光纖的損耗系數(shù)定義為單位長度光纖光功率衰減的分貝數(shù) )/(log10oi kmdBppL?? 光纖的損耗大致可分為光纖本身具有的 固有損耗 和由使用條件造成的 附加損耗 兩部分。固有損耗包括吸收損耗和散射損耗；附加損耗包括耦合損耗、彎曲損耗和接續(xù)損耗等。 1. 吸收損耗 吸收損耗是指由于組成光纖的材料及其中的雜 質(zhì)對光波的吸收，使一部分光能轉(zhuǎn)變?yōu)樯⑹У臒崮埽瑥亩斐晒夤β实膿p失。 吸收損耗包括本征吸收損耗、雜質(zhì)吸收損耗和原子缺陷吸收損耗。 2. 散射損耗 散射損耗是指由遠(yuǎn)小于波長的不均勻（如折射率的不均勻性、摻雜離子濃度不均勻等）引起光的散射而造成的損耗。 散射損耗包括 瑞利散射損耗 和 結(jié)構(gòu)不完善散射損耗 。 3. 附加損耗 （ 1）彎曲損耗 （ 2）接續(xù)損耗 （ 3）耦合損耗 4. 實(shí)用光纖的損耗 光纖的總損耗 α 與波長的關(guān)系可以用下式表示： )()()(4 ????? UVIRCWBA ?????其中： A為瑞利散射損耗系數(shù)， B為結(jié)構(gòu)缺陷散射損耗系數(shù)， CW(λ),IR(λ),UV(λ)分別為雜質(zhì)吸收、紅外吸收和紫外吸收產(chǎn)生的損耗。 從多模階躍光纖到多模漸變型光纖到單模光纖，損耗依次減小。 七、傳輸帶寬 光纖的 色散和帶寬 描述的是光纖的同一特性。其中色散特性是在時(shí)域中的表現(xiàn)形式，即光脈沖經(jīng)過光纖傳輸后脈沖在時(shí)間坐標(biāo)軸上展寬了多少；而帶寬特性是在頻域中的表現(xiàn)形式，在頻域中對于調(diào)制信號而言，光纖可以看作是一個(gè)低通濾波器，當(dāng)
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