光纤通信第二章：光纤.pptx

第二章：光纤;讨论 目录;光纤结构特性;光纤是一种高度透明的玻璃丝，由石英等材料拉制而成 光纤：芯（Core）＋同心圆状包裹层(包层Clad)＋涂覆层 特点：ncorenclad ?光在芯和包层之间的界面上反复进行全反射，并在光纤中传递下去;光纤结构特性;光纤结构特性;光纤传输理论;光纤传输理论：射线理论;数值孔径(NA) ;光纤传输理论：射线理论;光纤传输理论：射线理论;光纤传输理论：射线理论;光纤传输理论：射线理论;电磁波：;光纤传输理论：波动理论;;光纤传输理论：波动理论;光纤传输理论：波动理论;光纤传输理论：波动理论;光纤传输理论：波动理论;光纤分类;按照光纤截面折射率分布分类 阶跃型光纤 梯度型光纤(多模光纤) 双包层（W型） 三角分布--色散位移光纤(DSF G.653),非零色散位移光纤(NZ-DSF G.655);按光纤构成的原材料分类 石英系光纤 塑料包层光纤 全塑光纤;ITU-T标准光纤 G.652：普通单模光纤（SMF） G.653：色散位移光纤(DSF) G.655：非零色散位移光纤(NZ-DSF) G.657：弯曲损耗不敏感单模光纤。;光纤设计与制备;光纤中影响通信容量的三要素;;损耗主要机理：材料吸收、瑞利散射和辐射损耗;损耗机理1——材料吸收;损耗机理2——瑞利散射;损耗机理3——辐射损耗;光纤色散;模式色散：多模光纤中不同模式对应有不同的模折射率，导致群速度不同，产生时延差和脉冲展宽 波导色散 ?(?)：同一模式的传播常数随波长变化 材料色散 n(?)：材料折射率随波长变化 偏振模色散PMD;光纤色散对光纤通信系统的影响;光纤色散对光纤通信系统的影响;群速度色散(GVD);群速度与相速度;;光脉冲展宽;色散系数;单模光纤的色散;普通单模光纤的色散曲线;? ?D 正常色散区 ?20, D0 红快兰慢 光脉冲的较高的频率分量（兰移）比较低的频率分量（红移）传输得慢 ;高阶色散效应;模式双折射;双折射效应破坏了模式简并，将导致光功率在两偏振分量之间周期性地发生转换，转换周期“拍长”：;在理想的单模光纤中，基模是由两个相互垂直的简并偏振模组成。如果由于某种因素使这两个偏振模有不同的群速度，出纤后两偏振模的迭加使得信号脉冲展宽，从而形成偏振模色散。;本征光纤双折射 随机的偏振模耦合 双折射的光通信器件 ;保偏光纤PMF;讨 论;数值孔径(NA) ;光纤中影响通信容量的三要素;损耗主要机理：材料吸收、瑞利散射和辐射损耗;光纤色散;55;光纤非线性效应;光纤非线性效应;光纤玻璃材料的非线性很弱，但由于纤芯小，纤芯内场强高，作用距离长，非线性效应累积，导致对信号的严重干扰和对系统传输性能的限制。;决定非线性效应的物理参量;有效长度Leff;有效模场面积Aeff;非线性效应分类;;64;; ;67;; ; ;克尔效应;自相位调制SPM;自相位调制SPM;自相位调制SPM;互相位调制XPM;互相位调制XPM;四波混频FWM;四波混频FWM; ; ;; ; ;偏振模色散控制方法;偏振模色散控制方法;非线性效应控制方法;87;多芯少模光纤