光纖通信第2講光纖(參考版)
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【正文】 。 理解非線性布里淵效應(yīng)的一個(gè)簡(jiǎn)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 。 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(zhǎng) / ? m損耗 / (dB 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。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(chǎng)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(duì)于入射波的非彈性散射。 2. 散射損耗 所謂散射， 是指光通過(guò)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。因此必須制造高純度的石英材料。 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。 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 。 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。 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(hào)功率被認(rèn)為是 損耗 ，通常用 dB表示。 損耗限制系統(tǒng)的 傳輸距離 ，色散限制系統(tǒng)的傳輸容量 。 normalized cutoff frequency： 導(dǎo)波截止時(shí)的歸一化頻率稱(chēng)為歸一化截止頻率，用Vc 表示。 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(zhǎng)， n1表示光纖纖芯的折射率， △是相對(duì)折射率差。 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 。 2022/6/4 43 常用 q→2 的光纖上式可簡(jiǎn)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(chēng) 梯度光纖 ，記為 GIF。 在 q→∞ ， (r/a) →0 的極限條件下，該式表示突變型多模光纖的折射率分布。這種漸變折射率分布使纖芯內(nèi)的射線的 連續(xù)偏轉(zhuǎn)軌跡如同正弦波振蕩一樣 . 由圖可見(jiàn)，各個(gè)角度的射線經(jīng)連續(xù)偏轉(zhuǎn)后，總是匯集到一點(diǎn)， 這表明漸變光纖的色散很小。 NA(r)= ?n(r)2 n22 僅當(dāng)光射線落入位置 r處的 NA(r)以?xún)?nèi)，形成全反射，才有形成導(dǎo)波的可能。這種特性使光線趨于留在纖芯內(nèi) 連續(xù)折射 ，因此迫使光線保持在光纖中。 2022/6/4 38 漸變型 光纖 (Gradedindex fiber)的射線光學(xué)分析 ?o ?id zrirmp纖 芯 n ( r )r? ?* zr0d r光在漸變折射率多模光纖中的傳播 2022/6/4 39 階躍光纖 stepindex fiber o n2 n1 r b a 纖芯 包層 纖芯直徑 :2a=50?3?m 包層直徑 :2b=125?3?m : △ = (n1n2)/n1 纖芯與包層均采用相同的基礎(chǔ)材料SiO2,然后各摻入不同的雜質(zhì) ,使得 n1略高于 n2. ： (1)子午射線 :穿越光纖軸線 ,截面投影是一條直線 (2)斜射線 :不穿越光纖軸線 ,截面投影是焦散面 折射率分布示圖 2022/6/4 40 漸變光纖 graded index fiber 一種 纖芯折射率為離光纖軸距離的函數(shù)的光纖 。 入射角小的光線情況正相反，其路程較短，但速度較慢。 ?o ?id zrirmp纖 芯 n ( r )r? ?* zr0d r2022/6/4 37 漸變型 光纖 (Gradedindex fiber)的射線光學(xué)分析 漸變型多模光纖 具有自聚焦效應(yīng)，不僅不同入射角相應(yīng)的光線會(huì)聚在同一點(diǎn)上， 而且這些光線的時(shí)間延遲也近似相等 。 2022/6/4 36 漸變型 光纖 (Gradedindex fiber)的射線光學(xué)分析 漸變型多模光纖 的光線軌跡是傳輸距離
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