第三章光纤的传输特性_损耗色散成缆.ppt

通常把调制信号经过光纤传播后，光功率下降一半(即3dB)时的频率(fc)的大小，定义为光纤的带宽(B)。由于它是光功率下降3dB对应的频率，故也称为3dB光带宽。可用式(3-33)表示。 光功率总是要用光电子器件来检测，而光检测器输出的电流正比于被检测的光功率，于是： 从式(3-34)中可以看出，3dB光带宽对应于6dB电带宽。 1. 色散与带宽的关系 既然脉冲展宽、色散和带宽描述着光纤的同一个特性，那么它们之间必然存在着一定的联系。 2. 模式畸变带宽和波长色散带宽 由于总色散包括模式色散、材料色散和波导色散，所以光纤的总带宽也可表示为： 式中：BM是由模式色散引起的模式畸变带宽；Bc是由材料色散和波导色散引起的波长色散带宽。 波长色散带宽定义为： 式中：Δλ是光源的谱线宽度，单位是nm；L是光纤的长度，单位是km；D(λ)是材料色散和波导色散的色散系数(即波长色散系数)，单位是ps/(nm·km)，其中材料色散占主导地位。 3. 链路总带宽对通信容量的影响 光纤链路总带宽与光纤长度之间的关系要分光纤链路中间有无接头。对于无接头的一个制造长度的光纤总带宽BT与其单位公里带宽B的关系如下： BT=B·L-γ 式中：L是光纤的制造长度(km)，γ为带宽距离指数，它的取值与光纤的剖面分布及模耦合状态有关，一般在0.5～1.0之间(多模光纤取0.5～0.9，单模光纤γ＝1)。 3.3.1 光缆特性 1. 拉力特性 光缆能承受的最大拉力取决于加强构件的材料和横截面积，一般要求大于1km光缆的重量，多数光缆在100～400kg范围。 3.3 成缆对光纤特性的影响 2. 压力特性 光缆能承受的最大侧压力取决于护套的材料和结构，多数光缆能承受的最大侧压力在100～400kg/10cm。 3. 弯曲特性 弯曲特性主要取决于纤芯与包层的相对折射率差Δ以及光缆的材料和结构。 4. 温度特性 光纤本身具有良好的温度特性。 3.3.2 成缆对光纤特性的影响 1. 成缆的附加损耗 不良的成缆工艺，把光纤制成光缆后，会带来附加损耗，称之为成缆损耗。 2. 成缆可以改善光纤的温度特性 套塑光纤或带有表面涂层的光纤，它的损耗随温度变化如图3.14中虚线所示。 图3.14 光纤和光缆的温度特征 把光纤制成光缆，温度特性会得到相当大的改善，如图3.14中的实线所示。 3. 机械强度增加 这一点是很显然的。一般光纤的断点强度约为1～5kg，而由于光缆结构中加入了加强构件、护套、甚至铠装层等，因此其断点强度远大于上述值；不仅如此，光缆的抗侧压、抗冲击和抗扭曲性能都有明显增强。 目前，ITU-T(国际电信联盟－电信标准化机构)分别对G.651光纤、G.652光纤、G.653光纤、G.654光纤、G.655光纤的主要参数特性进行了标准化。 G.651光纤称为渐变型多模光纤，这种光纤在光纤通信发展初期广泛应用于中小容量、中短距离的通信系统中。 3.4 典型光纤参数 G.652光纤称为常规单模光纤，其特点是在波长1.31μm处色散为零，系统的传输距离一般只受损耗的限制。 G.653光纤称为色散位移光纤，其特点是在波长1.55μm处色散为零，损耗又最小。 G.654光纤称为截止波长光纤，其特点是在波长1.31μm处色散为零，在1.55μm处色散为17～20ps/nm·km，和G.652光纤相同。 G.655光纤称为非零色散位移光纤，是一种改进的色散位移光纤。 3.1 光纤的损耗特性 3.2 光纤的色散特性 3.3 成缆对光纤特性的影响 3.4 典型光纤参数 第三章 光纤的传输特性 3.1.1 吸收损耗 吸收损耗是由制造光纤材料本身以及其中的过渡金属离子和氢氧根离子(OH－)等杂质对光的吸收而产生的损耗，前者是由光纤材料本身的特性所决定的，称为本征吸收损耗。 3.1 光纤的损耗特性 1. 本征吸收损耗 本征吸收损耗在光学波长及其附近有两种基本的吸收方式。 (1) 紫外吸收损耗 紫外吸收损耗是由光纤中传输的光子流将光纤材料中的电子从低能级激发到高能级时，光子流中的能量将被电子吸收，从而引起的损耗。 (2) 红外吸收损耗 红外吸收损耗是由于光纤中传播的光波与晶格相互作用时，一部分光波能量传递给晶格，使其振动加剧，从而引起的损耗。 2. 杂质吸收损耗 光纤中的有害杂质主要有过渡金属离子，如铁、钴、镍、铜、锰、铬等和OH－。 3. 原子缺陷吸收损耗 通常在光纤的制造过程中，光纤材料受到某种热激励或光辐射时将会发生某个共价键断裂而产生原子缺陷，此时晶格很容易在光场的作用下产生振动，从而吸收光能，引起损耗，其峰值吸收波长约为630nm左右。 3.1.2