【正文】 為什么要采用零色散 ? 為什么零色散光纖又有害處。梯度析射率光纖如何降低群時延的原理及帶寬的汁算方法。這三個階段都是為了提高光纖的通信容量，即為降低色散而斗爭。由于沒有模式色散，單模色散又很小，所以它具有非常寬的帶寬，適用于高速率、大容量信息的傳輸。因此僅在短距離，低碼率的場合運用。 ◆ 色散是制約光纖傳輸速率的關(guān)鍵因素。對光纖介質(zhì)而言，色散可分為模式 (間 )色散與波長色散。 光纖的色散 2022/2/17 65 2022/2/17 66 單模光纖的色散計算 ? 單模光纖 G652 在 1550 nm 的色散 D = 17 ps/nm/km，光源的譜線寬度為 1nm。 ? 非零色散光纖 (真波光纖 )(G655) 在 1550nm 處，具有正或負(fù) 2～ 5ps/nm G652在 1550nm 波段， D=17ps/nm/km ? 色散位移光纖 (DSFG653) 增加波導(dǎo)色散，使 零色散波長移到 1550nm 附近 (D~0)。這里可采用下列定義式： 是從屬于階躍光纖基模的無因次色散系數(shù)。材料色散引入的時延為： ?????? ?????????? ??????? ddnncLnddvLt m 222022/2/17 59 材料色散 ? 色散概念的引入 ? )(::)(:?????????????????????ddLddddtddLLddvLtddvvcddddndndddndndddggg???????????????????時延展寬時延材料色散決定于三梭鏡的幾何色散定義為2022/2/17 60 色散、 時延、 時延的色散展寬 220)(??????dndcLddtddnncLtnkmm?????時延展寬時延代入將平面波的材料的時延與時延展寬1 ?????????????????????????????nddddLddLddddt)(?????????????????????????????????????????????ddnddnLnddLddLt1122022/2/17 61 色散、 時延、 時延的色散展寬 ? ?22221222::,22duducLddtdudLutduududduannuww?????????????????????時延展寬時延代入時延公式率將平面波導(dǎo)的歸一化頻波導(dǎo)的時延與時延展寬)( ?????? ddLddddt ??????ddLt ??2022/2/17 62 光纖的色散 材料色散引入的時延展寬則為： ? 波導(dǎo)色散：具有一定波譜線寬的光源發(fā)出的光脈沖射入 到光纖后，由于不同光波長的光其傳輸路徑不完全相同， 從而引起脈沖展寬的現(xiàn)象。此兩偏振分量的速度是隨機的，故產(chǎn)生偏振模色散。 ◆ 單模色散：主要有波導(dǎo)色散，材料色散和偏振模色散。 光纖的損耗 2022/2/17 57 全波光纖 ? 為了擴大石英光纖透明的波長范圍近年研究消除光纖中 的 OH 的吸收峰 (1390 nm ) 制成全波光纖 850 1280—1325 13501450 15301565—1625 1 2 5 3 C 4 L Allwave fiber 2022/2/17 58 7 光纖的色散 光纖的色散 ：入射到光纖的光脈沖經(jīng)光纖傳輸后，出 射端光脈沖將發(fā)生時間展寬。 ? 非線性散射損耗 ：主要由受激布里淵和受激拉曼散射引起。消除這種損耗必須改善光纖工藝。如果兩個模中一個角度小于全反射臨界角 ?max，而另一個大于 ?max,則耦合的結(jié)果將導(dǎo)致部分光功率從包層輻射出去，形成散射損耗。成為進一步降低石英光纖損耗的制約因素。 光纖的損耗 4??2022/2/17 54 石英光纖的損耗曲線 瑞利散射 雜質(zhì)吸收 2022/2/17 55 ? 石英光纖的吸收光譜曲線（如下圖所示）看出，存在三個典型的工作窗口： 820nm損耗約為 ； 1300nm損耗約為 ； 1550nm損耗約為 從下圖可看出，最低損耗出現(xiàn)在 1550nm處。瑞利散射損耗的大小與光波長 成正比，所以，長波長邊帶瑞利散射損耗可大為減小。 m? ?m?2022/2/17 53 ? 瑞利散射損耗：由于光纖內(nèi)發(fā)生瑞利散射而引起的光損耗。它包括組成光纖玻璃材料物質(zhì)本身的和材料中雜質(zhì)的吸收損耗。 ?u2022/2/17 51 ? 當(dāng) 時 ? 出現(xiàn)混合模的六個分量都不等零，記為 HEmν和 EHmν ? 光纖中的基模是 HE11 并且不存在截止頻率 ? 利用各階 Bessel 函數(shù) J1, J2, J3 等的零點，按 u 從小到大列出各階模式的截止條件如下表所示： 階躍光纖模式理論 1?m模式 HE11 TE01 TM01 HE12 EH21 TE02 TM02 EH31 HE13 EH41 EH22 零點 u值 0 Bessel 函數(shù) J1(u) J0(u) J1(u) J2(u) J0(u) J3(u) J1(u) J4(u) J2(u) 2022/2/17 52 6 光纖的損耗 ? 對光纖通信最有影響的制約因素：光纖的 損耗和色散 。 ? 一般光纖中 和 的本征傳播常數(shù)是不同的 , 但在 n1→n 2 的極限下 , 和 的 趨向完全相同。 ? 當(dāng) 時，從上式至少可以解出一對 TE01和 TM01模。239。這些根就是本征值 和 ，而對應(yīng)的 模式則分別記作 和 。 本征解的個數(shù)取決于當(dāng)時工作波長和芯徑的大小。239。39。39。 最后 ， 可以求出 確 定 所有模式的傳播常數(shù) β的本征值方程式： 再利用 Bessel 函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)的遞推關(guān)系式 ， 可導(dǎo)出二個 混合的 EH 和 HE 模 的本征值方程 。小，所以它與越越偏離光軸其析射率就當(dāng)?shù)墓獬虨榈男?，因為沿顯然比上面之間的和是沿最大群時延差在梯度光纖中最大群時延差是行進和沿階模在階躍光纖中，沿最低dsrndzndsdsrncclcncnsl???????????02m a x20m a x,c o s,????l s n1 n2 2022/2/17 42 梯度析射率 (平方律 )光纖 ? 查講義 (梯度析射率 )光纖得知芯徑 a=，在 1300nm波段，帶寬公里積為 試問用此光纖傳輸四次群 144 Mb/s NRZ信號可達(dá)多少公里 ? ? 當(dāng)輸入信號為高斯波形時 , 脈寬與帶寬關(guān)系為 ? 對四次群 NRZ—144 Mb/s 信號則有 )(/800 為光纖長度LLB ?????? ??kmM H z ?8 0 0kmLsLkmss/)(1080096916191????????????????????????