华中科大光纤通信chapter 2 optical fiber.ppt

OE, HUST Fiber-Optic Communication Technology Dispersion Compensation by Using Chirped Bragg Grating 课堂作业 1. 如图所示为一种色散补偿方案。假设光源无啁啾，DCF（B到D）刚好可以补偿SMF（A到B）引起的脉冲展宽。问：从A点输入时，链路中A、B、C、D四点对应光脉冲宽度的大小关系如何？说明原因。 2. 某光纤通信线路长90km，光纤色散系数D＝16ps/nm?km。请计算：当工作在1550nm时，使用线宽很窄的单纵模激光器，只考虑二阶群速度色散的影响，该线路最高工作速率为多少？ Simulation 1 SPM特点 光场相位在时域的形状与光强相同。 SPM导致频率啁啾，正比于光强对时间的微分,啁啾为负啁啾(前沿红移，后沿蓝移)。 频率啁啾将导致脉冲谱宽增加。 考虑光纤色散，SPM与色散共同作用，在正常色散区，加剧脉冲展宽速度；在反常色散区减低脉冲展宽速度(但SPM将导致脉冲畸变)。在一定条件下，可以使色散效应与SPM效应互相抵消，实现脉冲无畸变传输——孤子。 Simulation 2 Simulation 3 Loss Spectrum Bitrate Distance Product Review 光纤基本参量计算：数值孔径，归一化频率，模场半径，相对折射率差 光纤损耗，损耗系数单位的转换，损耗的机理，瑞利散射的特点，光纤通信的三个工作窗口 光纤色散，色散单位的含义，群速度色散，色散位移光纤，色散补偿光纤，偏振模色散，高阶色散，色散补偿光纤实现色散补偿的原理 色散致脉冲展宽：谱宽较窄和谱宽较宽的情况，不同条件下的色散限制 非线性：SRS、SBS、SPM、XPM的产生机理及功率预算，FWM的危害和克服方法 各种光纤的特点：G.651、G.652、G.653、G.655、大有效面积光纤、DCF、全波光纤。 2.5.4 Fiber evolution G.651 G.652 G.653 G.654 G.655 G.656 DCF DCF Module RDCF LEAF Dry fiber C+L+S fiber 900 1100 1300 1500 1700 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Attenuation (dB/km) Wavelength (nm) 2 3 1 S-Band:1460–1530nm L-Band:1565–1625nm Dry Fiber(~400nm)! C-Band:1530–1565nm B*L! Fiber Loss Fiber Dispersion Fiber Nonlinearity 低速 高速 DWDM：多信道高速长距离 工作窗口向长波移动； 制作无水光纤； 使用EDFA； 色散位移光纤； 色散补偿光纤； 低PMD光纤； 非零色散位移光纤； 大有效面积光纤； 色散平坦光纤； 无水光纤； Cable Optical fibers Tube Strain relief(e.g., Kevlar) Inner jacket Sheath Outer jacket Connector and Adapter 2.3.3 Waveguide Dispersion 波导色散是负色散，此时光信号中的长波长频率成分光传播速度快，短波长则反之。 导模场实际上是在纤芯和包层中都有分布存在的，光信号的群速度取决于两者的比例大小。 长波长（低频）光比短波长（高频）光的场分布更靠近包层。 Realized by redesign the waveguide structure of fiber to enlarge 2.3.4 Dispersion Shift and Compensation 改变波导结构，在低频成份集中分布的区域（包层附近）引入较之G.652光纤更低的折射率。 因此低频成份的群速度更大，从而引入了绝对值更大的负的波导色散。 色散位移光纤 普通单模光纤 折射率剖面。 D’=-100ps/(nm ·km) L2=? ①: ② : ① SMF ② DCF D=16ps/(nm ·km) L1=50km A B C l long l short Chirped Bragg grating ? ???? l long l short G.652 2.3.5 High－Order Dispersion Really? Dispersion Slope (High-Order Dispersion) nx ny Ex Ey Pulse