31 光纤的损耗特性 - FRONT!.PPT

性能均衡优化：宽谱范围内，综合优秀品质 低损耗 低色散斜率 大有效面积 适当色散 性能均衡 色散斜率：小 色散：适当 有效面积：大 非线性 带宽资源 DWDM系统 长距离传输 单摸光纤优化设计参数：截止波长、色散、模场直径、弯曲损耗 1550 nm 1320 1550 nm G.653 色散位移光纤： 让损耗和色散最低点都在1550 nm 办法：材料色散不变，通过改变 折射率剖面形状来增大波 导色散，使零色散点往长 波长方向移动 普通商用光纤 色散位移光纤 G.656 色散平坦光纤 20 -10 -20 -30 10 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 0 30 l ( m m) 普通光纤 l 1 总色散 l 2 色散平坦光纤 在较大的范围内保持相近的色散值，适用于波分复用系统 普通商用光纤 色散平坦光纤 色散补偿光纤 (DCF) 色散补偿光纤 传输光纤 0 100 50 100 150 200 传播长度 总色散 (ps/nm) TX RX 正负色散率搭配使系统累积色散为零 存在的问题：(1) 高损耗；(2) 非线性效应强；(3) 短波长过补 偿、长波长欠补偿 特殊设计折射率剖面 解决方案 三维折射率剖面 Corning Leaf Index Profile 几种新型光纤 康宁LEAF光纤 LEAF: Large Effective Area Fiber Sumitomo Pure Guide Index Profile 住友纯波导光纤 Lucent Truewave Index Profile 朗讯真波光纤 武汉长飞大保实光纤 ITU-T关于单模光纤的技术规范 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 衰减 (dB/km) 1600 1700 1400 1300 1200 1500 1100 波长(nm) EDFA 频带 20 10 0 -10 -20 色散(ps/nm.km) G.652 G.654 G.655 G.653 色散与损耗 几种常用光纤的特性 作业： 3.1-3.4 * 无论光纤结构多么完美，不包含任何杂质，总存在本征吸收。 * 色散的直接后果是产生码间干扰，给信号的最后判决造成困难 * * 光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的群速度不同，这些频率成分和模式到达光纤终端有先有后，使得光脉冲发生展宽，这就是光纤的色散，如图所示。色散一般用时延差来表示，所谓时延差，是指不同频率的信号成分传输同样的距离所需要的时间之差。 色散引起的脉冲展宽示意图 模式色散：不同模式不同传输速度（仅多模光纤有） 材料色散：不同频率不同折射率 波导色散：不同频率不同模场分布 偏振模色散：不同偏振态不同传输速度 色散分类 t1 t2 t3 t4 脉冲展宽导致接收端无法将相邻的脉冲分开，从而导致误码。因此，射散特性限制了光纤的传输容量。 色散描述方式 信号分量的群速率是频率/波长的函数： 即不同的频率分量间存在群时延差。信号在传输了距离L，频率分量w经历的延时为： 假设输入脉冲的谱宽Dw不太宽，那么脉冲展宽的多少可以由下式决定： 群速度色散(GVD)（ps2/km) 通常光源的谱宽用Dl来表示。根据w和l之间的关系 代入DT中，那么可以得到： 其中D(l)称为色散系数 (单位长度群延迟差): ps/(km·nm) 3.2.2 模式色散 多模光纤中不同模式的光束有不同的群速度，在传输过程中，不同模式的光束的时间延迟不同而产生的色散，称模式色散。 所谓模式色散，用光的射线理论来说，就是由于轨迹不同的各光线沿轴向的平均速度不同所造成的时延差。 1. 阶跃型光纤中的模式色散 在阶跃型光纤中，传播最快的和最慢的两条光线分别是沿轴线方向传播的光线①和以临界角θc入射的光线②，如图3.6所示。因此，在阶跃型光纤中最大色散是光线①和光线②到达终端的时延差。 图3.6 阶跃型光纤的模式色散 DL为两种模式的光程差。 2. 渐变型光纤中的模式色散 在渐变型光纤中合理地设计光纤折射率分布，使光线在光纤中传播时速度得到补偿，从而模式色散引起的光脉冲展宽将很小。 3.2.3 材料色散 由于光源的不同频率（或波长）成分具有不同的群速度，在传输过程中，不同频率的光束的时间延迟不同。由于材料折射率随光信号频率的变化而不同，光信号不同频率成分所对应的群速度不同，由此引起的色散称为材料色散。 一般情况下，材料色散往往是用材料色散系数这个物理量来衡量，材料色散系