【正文】 業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材 1．模式色散 模式色散一般存在于多模光纖中。 色散和帶寬是從不同的領(lǐng)域來(lái)描述光纖的同一特性的 。 圖 218 光纖損耗原因歸納 光纖通信技術(shù)與設(shè)備 教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材 光纖的色散特性 對(duì)于數(shù)字信號(hào) ， 經(jīng)光纖傳播一段距離后 ， 色散會(huì)引起光脈沖展寬 ， 嚴(yán)重時(shí) ， 前后脈沖將互相重疊 ，形成碼間干擾 。受激布里淵散射和受激拉曼散射，則存在于光能密度超過(guò)某一高值，光與媒介相互作用產(chǎn)生的。一般，玻璃轉(zhuǎn)變溫度高、組成復(fù)雜的，具有瑞利散射損耗大的趨勢(shì)。 引起光纖損耗的散射主要是瑞利散射，瑞利散射具有與短波長(zhǎng)的 1/λ4成正比的性質(zhì)，即 aR=A/λ4。比光波長(zhǎng)小得多的粒子引起的散射稱為瑞利散射。光纖中產(chǎn)生的散射損耗主要有瑞利散射、米氏散射、受激布里淵散射、受激拉曼散射、附加結(jié)構(gòu)缺陷和彎曲散射、泄露散射。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備 教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材 2．散射損耗 散射損耗是以散射的形式將光能輻射出光纖外的損耗。雜質(zhì)吸收是玻璃材料中含有鐵、銅等過(guò)渡金屬離子和 OH離子，在光波激勵(lì)下由離子振動(dòng)產(chǎn)生的電子階躍吸收光能而產(chǎn)生的損耗。 紫外吸收是通過(guò)光波照射激勵(lì)電子躍遷至高能級(jí)時(shí)吸收的能量。例如， SiO的吸收峰分別為 、 。本征吸收有紅外和紫外吸收。以下以石英系光纖為例分別討論各種原因所引起的損耗。造成光纖損耗的原因很多，主要是吸收損耗、散射損耗和附加損耗。 當(dāng)工作波長(zhǎng)為 λ時(shí)，在光纖上兩個(gè)相距 L km的總衰減 A（ λ），用下式表示： A（ λ）＝ α（ λ） L（ dB） 光纖通信可以說(shuō)是伴隨著光纖制造水平的不斷提高，即光纖損耗的不斷降低而發(fā)展起來(lái)的。 表 212 三類階躍型多模光纖的傳輸性能及應(yīng)用場(chǎng)合 光 纖 類 型 A2a A2b A2c A3a A3b A3c A4a A4b A4c 芯 /包直徑 /μ m 工作波長(zhǎng) /μ m 帶寬 /MHz 數(shù)值孔徑 衰減系數(shù) /dB/km 典型選用長(zhǎng)度 /m 100/140 200/240 200/280 A2a≥10 A2b=～ A2c≤10 [U1] 2022 200/300 200/380 200/230 ≥5 ≤10 1000 980/1000 730/750 480/500 ≥10 ≤40dB/ 100 應(yīng)用場(chǎng)所 短距離信息傳輸、樓內(nèi)局部布線、傳感器等 光纖通信技術(shù)與設(shè)備 教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材 光纖的特性 光纖的損耗特性 光纖的損耗將導(dǎo)致傳輸信號(hào)的衰減，所以把光纖的損耗又稱衰減。 表 211 四種梯度型多模光纖的傳輸性能及應(yīng)用場(chǎng)合 光纖 類型 芯 /包直徑/μ m 工作波長(zhǎng)/μ m 帶寬 /MHz 數(shù)值孔徑 衰減系數(shù) / dB 4 ≤6 ≤6 ≤4 250177。 15 100177。 3 ≤6 ≤6 ≤2 245177。 15 85177。 3 ≤3 ≤6 ≤2 245177。 15 177。 2 ≤3 ≤6 ≤2 245177。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備 教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材 圖 215 梯度型多模光纖結(jié)構(gòu) 圖 216 階躍型多模光纖結(jié)構(gòu) 光纖通信技術(shù)與設(shè)備 教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材 表 210 Al類多模光纖的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù) 光 纖 結(jié) 構(gòu) Ala Alb Alc Ald 纖芯直徑 /μ m 包層直徑 /μ m 芯 /包同心度 /μ m 芯不圓度 /％ 包層不圓度 /％ 包層直徑（未著色） /μ m 包層直徑（著色） /μ m 50177。 通常 ， 光纖的纖芯用來(lái)導(dǎo)光 ，包層保證光全反射只發(fā)生在芯內(nèi) ， 涂覆層則為保護(hù)光纖不受外界作用和吸收誘發(fā)微變的剪切應(yīng)力 。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備 教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材 多模光纖 多模光纖就是允許多個(gè)模式在其中傳輸?shù)墓饫w ，或者說(shuō)在多模光纖中允許存在多個(gè)分離的傳導(dǎo)模式 。nm1 表 29 色散補(bǔ)償單模光纖的性能及應(yīng)用場(chǎng)合 性能 模場(chǎng)直徑 /μ m 截止波長(zhǎng)/nm 零色散波長(zhǎng)/nm 工作波長(zhǎng)/nm 衰減系數(shù) / dBkm） ， 衰減一般為 ～。km1 要求值 1310nm:8 1550nm:11 ≤ 1270 1310和 1550 1310～ 1550 1310nm:≤ 1550nm:≤ 1310nm:0 1550nm:0 應(yīng)用場(chǎng)合 這種光纖的優(yōu)點(diǎn)是在 1310～ 1550nm工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)低色散。km1 最大色散系數(shù) / ps ?? D光纖通信技術(shù)與設(shè)備 教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材 色散平坦單模光纖的性能和應(yīng)用場(chǎng)合見(jiàn)表 28。km1 要求值 1550nm：8～11177。km1 非零色散區(qū)色散系數(shù) / ps因?yàn)榉蔷€性效應(yīng)是當(dāng)今 DWDM系統(tǒng)最大的性能約束條件。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備 教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材 （ 3）大有效面積非零色散位移單模光纖 大有效面積非零色散位移單模光纖提供更大光功率承受能力，改善了光信噪比，延長(zhǎng)了光放大器距離，增加了密集波分復(fù)用信道數(shù)等。km））可能會(huì)需要增加色散補(bǔ)償或傳輸設(shè)備的成本。 非色散位移單模光纖是專門為 1310nm系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，可降低損耗，獲得最大帶寬。km） 以下 。 光纖色散斜率已從 （ nm2 當(dāng)傳輸距離超過(guò)一定值后 ， 會(huì)使具有較大色散積累量的通路的色散值超標(biāo) ， 從而限制了整個(gè) WDM系統(tǒng)的傳輸距離 。 在長(zhǎng)途 WDM傳輸系統(tǒng)中 ， 由于色散的積累 ， 各通路的色散都隨傳輸距離的延長(zhǎng)而增大 。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備 教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材 （ 1）非零色散位移單模光纖 三種 213所示。這種光纖是在色散位移單模光纖的基礎(chǔ)上通過(guò)改變折射剖面結(jié)構(gòu)的方法來(lái)使得光纖在 1550nm波長(zhǎng)色散不為零 ， 故其被稱為 “ 非零色散位移 ” 單模光纖 。它主要用于遠(yuǎn)距離無(wú)需插入有源器件的無(wú)中繼海底光纖通信系統(tǒng)，其缺點(diǎn)是制造困難，價(jià)格昂貴。nm1 光纖通信技術(shù)與設(shè)備 教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材 表 26 1550nm截止波長(zhǎng)位移單模光纖的性能及應(yīng)用場(chǎng)合 性能 模場(chǎng)直徑 /μ m 截止波長(zhǎng) /nm 零色散波 長(zhǎng) /nm 工作波長(zhǎng)/nm 最大衰減系數(shù) / dB ? ② 以長(zhǎng)截止波長(zhǎng)來(lái)減小光纖對(duì)彎曲附加損耗的敏感 。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備 教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材 ──截止波長(zhǎng)位移單模光纖 1550nm截止波長(zhǎng)位移單模光纖是非色散位移光纖（ ITUT ） ， 其零色散波長(zhǎng)在 1310nm附近 ， 截止波長(zhǎng)移到了較長(zhǎng)波長(zhǎng) ， 在 1550nm波長(zhǎng)區(qū)域衰減極小 ， 最佳工作波長(zhǎng)范圍為 1500～ 1600nm。km1 要求值 1310nm: λ cc≤1270 λ c≤1250 λ cj≤1270 1550 1550 1550nm≤ 1525～1575nm:3.5 應(yīng)用場(chǎng)合 這種光纖的優(yōu)點(diǎn)是在 1550nm工作波長(zhǎng)衰減系數(shù)和色散系數(shù)均很小。km1 色散系數(shù) / ps 色散位移單模光纖的性能及應(yīng)用場(chǎng)合見(jiàn)表 25。 色散位移光纖的富有生命力的應(yīng)用場(chǎng)所為單信道數(shù)千里的信號(hào)傳輸?shù)暮５坠饫w通信系統(tǒng) 。 λ cc≤1270 λ c≤1250 λ cj≤1250 1300～ 1322 1280～ 1625 1310nm: 1385nm: 1550nm:～ 應(yīng)用場(chǎng)合 這種光纖的優(yōu)點(diǎn)是工作波長(zhǎng)范圍寬，即 1280～ 1625nm，故其主要用于密集波分復(fù)用的城域網(wǎng)的傳輸系統(tǒng)，它可提供 120個(gè)或更多的可用信道。km1 要求值 177。 全波單模光纖的性能及應(yīng)用場(chǎng)合見(jiàn)表 24。 4） 系統(tǒng)成本低 。 可以分配不同的業(yè)務(wù)給最適合這種業(yè)務(wù)的波長(zhǎng)傳輸 ，改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)管理 。 例如 ， 在 140nm波長(zhǎng)附近 ， 10Gbit/s速率的信號(hào)可以傳輸 200km， 而無(wú)需色散補(bǔ)償 。 2） 色散小 。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備 教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材 （ 2）低水峰單模光纖 低水峰單模光纖的優(yōu)點(diǎn)： 1） 波段寬 。nm1km1 要求值 1310nm （ ～）177。km1 最大色散系數(shù) /ps常規(guī)單模光纖的傳輸性能及其應(yīng)用場(chǎng)所見(jiàn)表 23。 這種光纖常稱為“ 常規(guī) ” 或 “ 標(biāo)準(zhǔn) ” 單模光纖 。km） 。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備 教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材 圖 210 各單模光纖對(duì)應(yīng)關(guān)系 光纖通信技術(shù)與設(shè)備 教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材 ──非色散位移單模光纖 （ 1） 常規(guī)單模光纖 常規(guī)單模光纖的性能特點(diǎn)是： ? ① 在 1310nm波長(zhǎng)處的色散為零 。 按照零色散波長(zhǎng)和截止波長(zhǎng)位移與否可將單模光纖分為五種 ， 國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門 ITUT在 2022年 10月對(duì)其中四種單模光纖已給出建議： 、 、 。 10 250177。 125177。 10 250177。 125177。 階躍型單模光纖的結(jié)構(gòu)如圖 29所示。單模光纖只能傳輸基模（最低階模），它不存在模間時(shí)延差，因此它具有比多模光纖大得多的帶寬，這對(duì)于高碼速傳輸是非常重要的。 222110 2s i n nnnNA ????? ?光纖通信技術(shù)與設(shè)備 教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材 3. 光在漸變光纖中的