現(xiàn)代光纖通信技術2-光纖(編輯修改稿)
2025-02-17 15:41 本頁面
【文章內容簡介】 167。 色散類型?模間色散 ：不同模式對應有不同的模折射率，導致群速度不同和脈沖展寬 （僅多模光纖有）?波導色散 ：傳播常數(shù)隨頻率變化?材料色散 ：折射率隨頻率變化?偏振模色散 PMD波長色散波長色散色散的種類及其產(chǎn)生原因39167。 模式色散 是由于光纖 不同模式 在同一波長下傳播速度 不同，使傳播時延不同而產(chǎn)生的色散。167。 只有多模光纖才存在模式色散，它主要取決于光纖的折射率分布。模式色散40167。 波導色散 DW由于光纖中某一導模在不同光波長下， 相位常數(shù)（傳播常數(shù) β ） 不同，群速度 不同而引起的色散。167。 波導色散取決于波導的結構參數(shù)和波長。167。 波導色散的影響依賴于光纖設計參數(shù)，如纖芯半徑和芯－包層折射率差。根據(jù)光纖的這種特性，可改變光纖的色散情況，進行 色散位移 （非零色散位移光纖） 。 波導色散41167。材料色散 DM是由于光纖的 折射率隨波長而改變 ，實際光源不是純單色光，模內不同波長成分的光，其時間延遲不同而產(chǎn)生的。167。這種色散取決于材料折射率的波長特性和光源的譜線寬度。167。合理設計成將零色散波長移到 1550nm的色散移位光纖，使 1300nm和 1550nm處色散皆為零的色散平坦光纖，或 1550nm處具有負色散值的色散補償光纖材料色散42單模光纖材料色散和波導色散隨波長的變化關系零色散零色散波長波長17ps/m1550nmD=DM+DWW43167。 在理想的單模光纖中，基模是由兩個相互垂直的簡并偏振模組成。如果由于某種因素使這兩個 偏振模有不同的群速度 ，出纖后兩偏振模的迭加使得信號脈沖展寬，從而形成偏振模色散 (PMD) 。167。 PMD是一個統(tǒng)計量，它對傳輸有線電視 (CATV)的模擬系統(tǒng)和長距離、高速率的數(shù)字系統(tǒng)，例如海底光纜系統(tǒng)的影響是不可忽視的。當數(shù)據(jù)傳輸速率小于 10Gbit/s時，基本上不必考慮它的影響。 偏振模色散44167。 在多模光纖中 模式色散 是主要的，材料色散相對較小，波導色散一般可以忽略。167。 單模光纖 波導色散 的作用不能忽略，它與材料色散 有同樣的數(shù)量級。167。 波導色散的影響依賴于光纖設計參數(shù)，如纖心半徑 a，芯－包層折射率差。由此可改變光纖的色散系數(shù)。 ? ?色散的種類及其產(chǎn)生原因45?損耗定義 : 光纖的損耗特性光纖損耗是通信距離的固有限制，在 很大程度上決定著傳輸系統(tǒng)的中繼距離 ，損耗的降低依賴于工藝的提高和對石英材料的研究。若 Pin是入纖的功率，則出纖功率 Pout為：這里 ?代表光纖損耗， L是光纖長度，習慣上光纖的損耗通過下式用dB/km來表示：46示例n 對于理想的光纖，不會有任何的損耗，對應的損耗系數(shù)為 0dB/km ，但在實際中這是不可能的。實際的低損耗光纖在 900nm 波長處的損耗為 3dB/km ，這表示傳輸 1km 后信號光功率將損失 50％， 2km 后損失達 75％ (損失了6dB)。之所以可以這樣進行運算，是因為用分貝表示的損耗具有 可加性 。47第二傳輸窗口第一傳輸窗口1300 1550850紫外吸收紅外吸收瑞利散射損 耗 (dB/km)波 長 (nm)OH離子吸收峰光纖損耗譜特性損耗主要機理：材料吸收、瑞利散射和輻射損耗第三傳輸窗口在 ?m處最小損耗約為48光纖的損耗機理 (1)n 材料吸收n 物質的吸收作用將傳輸?shù)墓饽茏兂蔁崮?，從而造成光功率的損失。吸收損耗有三個原因，一是本征吸收，二是雜質吸收，三是原子缺陷吸收。n 光纖材料的固有吸收叫做 本征吸收 ，它與電子及分子的諧振有關。對于石英 (SiO2)材料，固有吸收區(qū)在紅外區(qū)域和紫外區(qū)域。n 紅外區(qū)的中心波長在 8μm ～ 12μm 范圍內， 對光纖通信波段影響不大。對于短波長不引起損耗，對于長波長光纖引起的損耗小于 1dB/km。n 紫外區(qū)中心波長在 附近，尾部拖到 lμm 左右，已延伸到光纖通信波段 (即 ～ 的波段 )。在短波長范圍內，引起的光纖損耗小于 1dB／ km。在長波長范圍內，引起的光纖損耗小 ／ km。n 原子缺陷吸收 是由于加熱過程或者由于強烈的輻射造成， 玻璃材料會受激而產(chǎn)生原子的缺陷，引起吸收光能，造成損耗。49光纖的損耗機理 (1)n 材料吸收n 由于一般光纖中含有鐵、錨、鎳、銅、錳、鉻、釩、鉑等過渡金屬和水的氫氧根離子，這些雜質造成的附加吸收損耗稱為 雜質吸收 。n 金屬離子含量越多，造成的損耗就越大。降低光纖材料中過渡金屬的含量可以使其影響減小到最小的程度（目前，光纖中雜質吸收主要由于水的氫氧根離子的振動） 。n OH離子吸收： OH鍵的基本諧振波長為 ?m ，與 SiO鍵的諧振波長相互影響，在光纖通信波段內產(chǎn)生一系列的吸收峰，影響較大的是在 、 、 ?m ，峰之間的低損耗區(qū)構成了光纖通信的三個窗口。n 減低 OH離子濃度，減低這些吸收峰 ?全波光纖（ AllWave 康寧）50光纖的損耗機理 (2)n 瑞利 (Rayleigh)散射 是一種基本損耗機理。n 由于光纖材料密度的微觀變化以及各成分濃度不均勻，使得光纖中
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