光纤通信第01章浅析.ppt

拉丝 1.8.2 光缆的构造  光缆的基本结构 1—加强件；2—缆芯；3—外护层 1．室外光缆 中心管式光缆、层绞式光缆和骨架式光缆 （1）中心管式光缆 层绞式光缆结构 骨架式光纤 2．室内光缆 多用途室内光缆、分支光缆和互连光缆 48芯多用途室内光缆结构 6芯分支光缆结构 单纤互连光缆 双纤互连光缆 3．特种光缆 海底光缆 电力系统光缆 野战军用光缆 作业 P45 2、3、8、10 归一化频率V V无纲量，决定光纤可以支持传播多少个模 每个模式都有唯一的一个可以达到的极限V值，使得 ，从而使得该模式截止 当V≤2.405时，发生高阶模截止。 例题1: 一个阶跃折射率光纤，在波长1300nm时，归一化频率V=26.6.如果纤芯半径是25μm，请问其数值孔径多大？ 解： 当V值较大时，可以用V值表示多模阶跃光纤中模数M，估算多模阶跃光纤可支持的总模数公式为 例题2： 考虑一个多模阶跃光纤，纤芯直径为62.5μm，包层-纤芯折射率差为1.5%。如果纤芯折射率为1.480，估算在工作波长为850nm时，光纤的归一化频率，以及光纤支持的总模数。 解： 1.4 光纤的损耗 衡量光纤损耗特性的参数为衰减系数（损耗系数）?，定义为单位长度光纤引起的光功率衰减，其表达式为 ?（?）为在波长?处的衰减系数，Pi为输入光纤的光功率，Po光纤输出的光功率，L为光纤的长度 1.4.1 引起光纤损耗的因素 吸收损耗（本征吸收） 散射损耗（瑞利散射） 其它损耗（弯曲损耗） 又可以归纳为 本征损耗 制造损耗 附加损耗 1.4.2 光纤的损耗特性曲线——损耗谱 三类损耗相加就可以得到总的损耗，它是一条随波长而变化的曲线，称做光纤的损耗特性曲线——损耗谱（或衰减谱） 右图为石英光纤损耗谱 1.5 光纤的色散 1.5.1 光纤色散的概念 产生基于两方面的因素： 进入光纤中的光信号不是单色光 光纤对于光信号的色散作用 送进光纤的不是单色光是两方面的原因 光源发出的并不是单色光 调制信号有一定的带宽 光功率降低为峰值的一半所对应的波长范围即为光源的线宽或谱宽。 线宽即可用波长范围??表示，也可用频率范围??f来表示 它们的关系为 ?、f分别是光源的中心波长和中心频率 1.5.2 光纤色散的种类  模式色散 材料色散 波导色散 偏振模色散 1.5.3 光纤色散的表示法  特定模式传输群速度 单位长度光纤的群时延 最大时延差?? 描述光纤中速度最快和最慢的光波成分的时延之差。时延差越大，色散就越严重。 1.5.3 光纤色散的表示法  色散系数D (?) 单位线宽光源在单位长度光纤上的时延差 ?? (?)为单位长度光纤上的时延差，单位是ps/km；??是光源的线宽，单位为nm 光纤的带宽 B为光脉冲为高斯形时，单位长度光纤的基带3dB带宽；??是光脉冲传输1km的时延差，单位是ns/km 1.6 光纤中的非线性光学效应 1.6.1 受激散射效应  受激散射效应是光通过光纤介质时，有一部分能量偏离预定的传播方向，且光波的频率发生改变，这种现象称为为受激散射效应。 受激布里渊散射 受激拉曼散射 1．受激喇曼散射 分子内部粒子间的相对运动导致分子感应电偶极矩随时间的周期性调制，从而对入射光产生散射作用。 设入射光的频率为?l，介质的分子振动频率为?v，则散射光的频率为?s?=??l???v和?as?=??l+?v，这种现象称做受激喇曼散射。 2．受激布里渊散射 入射的频率为?p的泵浦波将一部分能量转移给频率为?s的斯托克斯波，并发出频率为??的声波 ??=??p??s 1.6.2 折射率扰动  石英光纤折射率受信号光强所调制的非线性现象叫克尔效应。 在较高光功率下，则应考虑光强度引起的光纤折射率的变化，它们的关系为 n?=?n0+n2P/Aeff n0为线性折射率，n2为非线性折射率系数，P为入射光功率，Aeff为光纤有效面积 折射率扰动主要引起四种非线性效应： 自相位调制（SPM） 交叉相位调制（XPM） 四波混频（FWM） 光孤子形成 1.7 单 模 光 纤 单模光纤是指在给定的工作波长上只传输单一基模的光纤。 适用于长距离、大容量的光纤通信系统 1.7.1 单模光纤的结构特点  光纤的芯径较小，一般其芯径为4?m～10?m 单模光纤的折射率分布形式 1.7.2 单模光纤的基本分析  等效近似的方法进行分析