第5光纤波导4技巧.ppt

不均匀性;几何效应;;;;总损耗;;;;;;;;;;;;光纤中的脉冲畸变和信息速率;光纤的色散特性 光纤色散是光纤通信的另一个重要特性。光纤的色散会使输入脉冲在传输过程中展宽，产生码间干扰，增加误码率，这样就限制了通信容量。;（1）什么是光纤的色散 光纤中传送的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分构成的，它们有不同的传播速度，将会引起脉冲波形的形状发生变化。也可以从波形在时间上展宽的角度去理解，也就是光脉冲在光纤中传输，随着传输距离的加大，脉冲波形在时间上发生了展宽，这种现象称为光纤的色散。;（2）光纤色散的表示方法 色散的大小用时延差来表示。 ① 时延 时延即指信号传输单位长度时，所需要的时间，用τ表示。;② 时延差 不同速度的信号，传输同样的距离，需要不同的时间，即各信号的时延不同，这种时延上的差别，称为时延差，用Δτ表示。 时延差可由不同的频率成分引起，也可由不同的模式成分引起。; 信号的时延差与信号源的相对带宽Δf成正比，光源的相对带宽越窄，信号的时延差就越小，则引起的色散就越小。 因此可得出结论：时延并不代表色散的大小，色散的程度应用时延差表示，时延差越大，色散就越严重。时延差的单位用PS/km·nm表示。 ;（3）光纤中的色散 模式色散：光纤中的不同模式，在同一波长下传输，各自的相位常数不同，它所引起的色散称为模式色散。 材料色散：由于光纤材料本身的折射指数n和波长λ呈非线性关系，从而使光的传播速度随波长而变化，这样引起的色散称为材料色散。 波导色散：光纤中同一模式在不同的频率下传输时，其相位常数不同，这样引起的色散称为波导色散。 材料色散和波导色散都属于频率色散。在多模光纤中，频率色散和模式色散都存在；而在单模光纤中，只存在频率色散（包括材料色散和波导色散）。;① 单模光纤中的色散 由于单模光纤中只有基模传输，只有材料色散和波导色散。而这两种色散都是由相位常数随频率变化而引起的 ; 当波长约在1.31μm附近时，材料色散和波导色散相互抵消，使光纤中总色散为零，因此称其为零色散波长。;② 多模光纤的色散 当光纤的单模传输条件被破坏，将有多个导波模式传输，这样，除了材料色散和波导色散以外，还有模式色散。在多模光纤中，一般模式色散占主要地位。;阶跃折射率光纤中的畸变;;;;单模光纤中畸变;;1.色散位移单模光纤 色散位移光纤（DSF）Dispersion-Shifted Fiber, DSF） ：就是将零色散点从1.3μm移到1.55μm处的光纤。 对于单模光纤，只存在材料色散和波导色散。在1.55μm处，如果能够使单模光纤的材料色散和波导色散互相补偿，即可使在这个波长上单模光纤的总色散为零。 目前采用的主要方法是通过改变光纤的结构参数，加大波导色散值，实现1.55μm处的低损耗与零色散。;2.非零色散光纤 非零色散光纤是指光纤的工作波长不是在1.550μm的零色散点，而是移到1.530～1.560μm范围内，在此区域内的色散值较小，约为8～10 ps/km·nm。;3.色散平坦光纤（Dispersion-Flattened Fiber, DFF）：1.3～1.6μm之间色散变化很小。 光纤在整个光纤通信的长波段（1.3～1.6μm）都保持低损耗和低色散，即研制了一种新型光纤——色散平坦光纤（DFF） ;;色散平坦光纤的折射率分布; 色散平坦光纤的折射率分布如上图所示，可以在1.350μm和1.620μm两个不同波长上达到零色散，而且在这两个零色散点之间，可保持色散值比较小的色散平坦性，如图5-27所示。 ;;4.色散补偿光纤 色散补偿又称为光均衡，它主要是利用一段光纤来消除光纤中由于色散的存在使得光脉冲信号发生的展宽和畸变。能够起这种均衡作用的光纤称为色散补偿光纤（DCF）。;脉冲展宽与传输光纤长度之间的关系