【正文】 可簡化為： n1[1(r/a)2△ ] r≦ a n( r)= n2= n1(1 △ ) r a 一般把具有這種折射率分布的光纖叫做 折射率漸變 光纖，常稱 梯度光纖 ，記為 GIF。 梯度光纖也能傳播歪斜射線，由于不斷折射，其軌跡在 兩個焦散面 之間彎曲前進。 2022/6/4 44 名詞解釋 (續(xù) ) NA numerical aperture： 表示光纖撲捉光射線能力的物理量 。僅當光射線落入 NA以內，形成全反射，有形成導波的可能。 V normalized frequency： V=(2?an1/?0)(2△ )1/2 式中 a為波導芯半徑， ?0是真空中的波長， n1表示光纖纖芯的折射率， △是相對折射率差。 說明光纖中允許傳輸?shù)哪Ｊ降臄?shù)量 ,在大模數(shù)（即 5)時，模數(shù)可近似表示為： M ? V2/2 ： 是指光纖中出現(xiàn)了輻射模時，即認為導波截止。 normalized cutoff frequency： 導波截止時的歸一化頻率稱為歸一化截止頻率，用Vc 表示。 2022/6/4 45 第二節(jié) 光纖的損耗及色散 損耗 和 色散 是光纖的最重要的傳輸特性。 損耗限制系統(tǒng)的 傳輸距離 ，色散限制系統(tǒng)的傳輸容量 。 本節(jié)討論光纖的色散和損耗的機理和特性，為光纖通信系統(tǒng)的設計提供依據(jù)。 2022/6/4 46 光纖的傳輸損耗 : loss 在光發(fā)射機和接收機之間由光纜吸收、反射、散射、和輻射的信號功率被認為是 損耗 ，通常用 dB表示。 一 .光纖損耗直接決定了通信線路無中繼的區(qū)間及中繼站間距離的長度。 目前： 800?900 nm dB/km 1310 nm dB/km 1550 nm 光纖損耗的不斷下降，促進了光纖通信的實用化。 二 .表征光纖損耗的損耗系數(shù) : ? = [10lgPi/Po]/L dB/km 式中 Po是光纖輸出端的光功率； Pi是注入光纖的光 功率； L為光功率經(jīng)過的長度。 2022/6/4 47 三 . 光纖損耗機理 光纖的損耗機理可大致分為 吸收損耗 和 散射損耗 。 物質的吸收作用將傳輸?shù)墓饽茏兂蔁崮埽瑥亩斐晒夤β蕮p失，其原因有三： a 物質材料的本征吸收 :物質材料固有的吸收 ,它基本上 確定了某一種材料吸收損耗的 下限 ，材料的固有吸收損耗與波長有關，對于 SiO2石英系光纖， 本征吸收有兩個吸收帶，一個是紫外吸收帶，一個是紅外吸收帶。 b 雜質吸收： 它是由光纖材料的不純凈而造成的附加吸收損耗。主要是金屬過度離子和水的 OH離子對光能的吸收。因此必須制造高純度的石英材料。 2022/6/4 48 c 原子缺陷吸收： 光纖材料受外界輻射而受激產(chǎn)生原子缺陷，吸收光能，造成損失。 2. 散射損耗 所謂散射， 是指光通過密度或折射率等不均勻的物質時，除了在光的傳播方向以外，在其它方向也可以看到光的現(xiàn)象。 散射損耗 ，是由于光纖的材料、形狀、折射率分布等的缺陷或不均勻，使光纖中傳導的光發(fā)生散射，由此產(chǎn)生的損耗稱為散射損耗。它可分為： a 本征散射： ．濃度不均勻引起的散射； ．摻雜不均勻引起的散射； b 波導散射損耗： 光纖芯直徑不一致引起模式的轉換或模式耦合； 2022/6/4 49 c 非線性散射損耗： 物質在外加強電場作用下會出現(xiàn)非線性效應（即出現(xiàn)新的頻率或輸入的頻率得到改變 )； ． 受激拉曼散射： 媒質在強光功率密度作用下產(chǎn)生的對于入射波的非彈性散射。 ． 受激布里淵散射： 入射光子與媒質分子發(fā)生的非彈性碰撞。 ３ .其它損耗 a 彎曲損耗 b 光纖結構損耗 綜合考慮發(fā)現(xiàn)，在 ～ ，損耗約為2db/km，在 ，損耗約為 ，在，損耗約為 ，這已接近光纖的理論極限值。 因此 ，在長波長窗口可使光纖傳輸信息的容量進一步加大。 2022/6/4 50 單模光纖損耗譜， 示出各種損耗機理 0 . 0 10 . 0 50 . 10 . 51510501 0 00 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6實驗波 導 缺 陷紫 外 吸 收瑞 利 散 射紅外吸收波長 / ? m損耗 / (dBkm－1)2022/6/4 51 光纖損耗 波譜特性 2022/6/4 52 Thank You 2022/6/4 53 受激布里淵散射 SBS 當一個窄線寬 、 高功率信號沿光纖傳輸時 ， 將產(chǎn)生一個與輸入光信號同向的聲波 ， 此聲波波長為光波長的一半 ， 且以聲速傳輸 。 理解非線性布里淵效應的一個簡單方法是將聲波想象為一個把入射光反射回去的移動布拉格光柵 ， 由于光柵向前移動 ， 因此反射光經(jīng)多普勒頻移到一個較低的頻率值 。 對于工作于 μm的二氧化硅光纖 ， 布里淵頻偏約為 11 GHz， 且決定于光纖中的聲速 ， 反射光線寬 ， 還取決于聲波的損耗 ， 它可在幾十至幾百兆赫茲的范圍內變動 。