【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(gè)焦散面 之間彎曲前進(jìn)。 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(dāng)光射線落入 NA以內(nèi)，形成全反射，有形成導(dǎo)波的可能。 V normalized frequency： V=(2?an1/?0)(2△ )1/2 式中 a為波導(dǎo)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(shí)，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(shí)，即認(rèn)為導(dǎo)波截止。 normalized cutoff frequency： 導(dǎo)波截止時(shí)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(jī)理和特性，為光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 2022/6/4 46 光纖的傳輸損耗 : loss 在光發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間由光纜吸收、反射、散射、和輻射的信號功率被認(rèn)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(jìn)了光纖通信的實(shí)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(jī)理 光纖的損耗機(jī)理可大致分為 吸收損耗 和 散射損耗 。 物質(zhì)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(zhì)材料的本征吸收 :物質(zhì)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(guān)，對于 SiO2石英系光纖， 本征吸收有兩個(gè)吸收帶，一個(gè)是紫外吸收帶，一個(gè)是紅外吸收帶。 b 雜質(zhì)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(zhì)時(shí)，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(dǎo)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(dǎo)散射損耗： 光纖芯直徑不一致引起模式的轉(zhuǎn)換或模式耦合； 2022/6/4 49 c 非線性散射損耗： 物質(zhì)在外加強(qiáng)電場作用下會(huì)出現(xiàn)非線性效應(yīng)（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(zhì)在強(qiáng)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(zhì)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(jié)構(gòu)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(jìn)一步加大。 2022/6/4 50 單模光纖損耗譜， 示出各種損耗機(jī)理 0 . 0 10 . 0 50 . 10 . 51510501 0 00 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6實(shí)驗(yàn)波 導(dǎo) 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(dāng)一個(gè)窄線寬 、 高功率信號沿光纖傳輸時(shí) ， 將產(chǎn)生一個(gè)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(yīng)的一個(gè)簡單方法是將聲波想象為一個(gè)把入射光反射回去的移動(dòng)布拉格光柵 ， 由于光柵向前移動(dòng) ， 因此反射光經(jīng)多普勒頻移到一個(gè)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(nèi)變動(dòng) 。