第2章光纤2课件.ppt

?1 ?2 ?3 特点：要有显著的FWM现象发生，必须要求频率及波矢匹配（相位匹配）。小的色散光纤，相位匹配易于满足，FWM越加严重，故应在色散与FWM之间取折衷。 减小影响：增加信道间隔、适当加大色散、非等间隔信道、减小光功率、 相邻信道正交偏振（破坏相位匹配） 四波混频FWM 光孤子的定性描述 光纤的色散是使光信号的脉冲展宽，而光纤中还有一种非线性的特性，这种特性会使光信号的脉冲产生压缩效应。 光纤的非线性特性在光的强度变化时使频率发生变化，从而使传播速度变化。在光纤中这种变化使光脉冲后沿的频率变高、传播速度变快；而前沿的频率变低、传播速度变慢。这就造成脉冲后沿比前沿运动快，从而使脉冲受到压缩变窄。 如果有办法使光脉冲变宽和变窄这两种效应正好互相抵消，光脉冲就会像一个一个孤立的粒子那样形成光孤子，能在光纤传输中保持不变，实现超长距离、超大容量的通信。 * 无论光纤结构多么完美，不包含任何杂质，总存在本征吸收。 * 热激励造成的结构不完善包括：分子缺损、原子团高密度聚合和氧原子缺损。 * 光的散射 :光束通过不均匀媒质时，部分光束将偏离原来方向而分散传播，从侧向也可以看到光的现象，叫做光的散射。 J.W.S.瑞利研究了线度比波长要小的微粒所引起的散射，并于1871年提出了瑞利散射定律：特定方向上的散射光强度与波长λ的四次方成反比；一定波长的散射光强与(1＋cosθ)成正比，θ为散射光与入射光间的夹角，称散射角。凡遵守上述规律的散射称为瑞利散射。根据瑞利散射定律可解释天空和大海的蔚蓝色和夕阳的橙红色。 瑞利散射可以解释天空为什么是蓝色的。白天，太阳在我们的头顶，当日光经过大气层时，与空气分子(其半径远小于可见光的波长)发生瑞利散射，因为蓝光比红光波长短，瑞利散射发生的比较激烈，被散射的蓝光布满了整个天空，从而使天空呈现蓝色，但是太阳本身及其附近呈现白色或黄色，是因为此时你看到更多的是直射光而不是散射光，所以日光的颜色（白色）基本未改变——波长较长的红黄色光与蓝绿色光（少量被散射了）的混合。当日落或日出时，太阳几乎在我们视线的正前方，此时太阳光在大气中要走相对很长的路程，你所看到的直射光中的蓝光大量都被散射了，只剩下红橙色的光，这就是为什么日落时太阳附近呈现红色，而天空的其它地方由于光线很弱，只能说是非常昏暗的蓝黑色。如果是在月球上，因为没有大气层，天空即使在白天也是黑的。 海水对不同波长的光的吸收、反射和散射的程度也不同。光波较长的红光、橙光、黄光，射人海水后，随海洋深度的增加逐渐被吸收了。一般说来，在水深超过100米的海洋里，这三种波长的光大部分能被海水吸收，并且还能提高海水的温度。而波长较短的蓝光和紫光遇到较纯净的海水分子时就会发生强烈的散射和反射，于是人们所见到的海洋就呈现一片蔚蓝色或深蓝色了。近岸的海水因悬浮物质增多，颗粒较大，对绿光吸收较弱，散射较强，所以多呈浅蓝色或绿色。 * 高阶模比低阶模容易发生宏弯损耗 * 弯曲损耗随模场直径增加而增加 * 材料色散、 波导色散由于信号不是单一频率所引起 * * * * * 光纤材料石英玻璃的折射率对不同的传输光波长有不同的值，许多不同波长的太阳光通过棱镜以后可分成七种不同颜色就是一个证明。 * * 具体说入射光的波长越长，进入到包层的光强比例就越大，传输路径距离越长。由上述原因所形成的脉冲展宽现象叫做波导色散。以上“材料色散”和“波导色散”都与光波长有关，所以又统称为“波长色散”。 通常各种色散的大小顺序是模式色散材料色散波导色散，因此多模光纤的传输带宽几乎仅由模式色散所制约。在单模光纤中由于没有模式色散，所以它具有非常宽的带宽。色散的单位是指单位光源光谱宽度、单位光纤长度所对应的光脉冲的展宽（延时差）。 * * * * 偏振模色散不能避免，只能最小化。 由于光纤存在PMD，已经给10Gb/s链路带来了严重限制。而在40Gb/s速率上，任何器件也有少量的PMD。 通常所说的PMD是多少，指的是（统计）平均值。 PMD是一个随机变量，其瞬时值随波长、时间、温度、移动和安装条件的变化而变化，导致光脉冲展宽量不确定，其影响相当于随机的色散。它与波长色散发生的机制虽然不同，但是对系统性能具有同样的影响，因此也有人将偏振模色散称作单模光纤中的“多模色散”。 现在高速光纤通信的真正的拦路虎是偏振模色散。它是由于光纤的几何形状不对称造成的，而这个问题又是光纤制造和使用上不可避免的。 * * 修正单模光纤的包层结构也可使零色散波长左移，甚至进一步在两个波长上优化，构成色散平坦光纤（DFF） * 修正单模光纤的包层结构也可使零色散波长左移，甚至进一步在两个波长上优化，构成色散平坦光纤（DFF） * * 因此，色散直接限制了系统带宽。目前，对于高速光链路，如