光纤通信通信演示文稿光纤通信.ppt

3．光纤通信使用的波段 （1）短波长窗口（近红外窗口） 波长范围是0.80～0.90 ?m，通常使用0.85 ?m。 （2）长波长窗口（近红外窗口） 波长范围是1.25～1.35 ?m及1.50～1.60 ?m，通常使 用1.31 ?m及1.55 ?m。 目前的光纤通信系统多采用长波长窗口。 2.3.3 截止波长 1．定义 截止波长是光纤中只能传导基模的最低工作波长。 若工作波长高于截止波长，则高次模截止，仅仅传导基模，此时光纤称为单模光纤；若工作波长低于截止波长，则高次模传导，此时光纤称为多模光纤。 （1）理论截止波长?ct 其中Vc ≡ 2.4048 (2-31) 光纤的单模工作条件为?≥?ct 光纤的多模工作条件为?＜?ct （2）2 m长涂覆光纤实测截止波长?c （3）22 m长光缆实测截止波长?cc （4）一个中继段光缆的有效截止波长?ce 以上四种截止波长的关系是 ?ct＞?c＞?cc＞?ce (2-32) 3．确定截止波长的目的 是为了确实保证光纤中的单模传输。 光纤越长，衰减越大，并且高阶模比低阶模衰减得更快，因此，若两光纤的a, n1, n2, ?, ?in都分别相同，则短光纤比长光纤的高阶模多。若两光纤的a, n1, n2, ?in及高阶模类型均相同，则短光纤比长光纤的?大。所以，只要保证了最短光纤中是单模传输，就更可以保证任何较长光纤中也是单模传输。总之，单模工作条件是 ?≥?ct＞?c＞?cc＞?ce (2-33) 2.3.4 带宽与色散 1．光纤带宽的概念 光纤的频带特性与光纤的长度有关系，常用“带宽·距离”积来表示光纤的频带特性，其单位常使用MHz·km或GHz·km。 2．影响带宽的原因 （1）模间色散 ① 定义 同一波长光信号的不同模式成分之间的色散，称为模间色散或模式色散。模间色散只在多模光纤中存在。 ② 产生原因 多模光纤中各个模式的光传播的路径和速度不同，使得在光纤出射端各模式的到达时间不一致，产生时延差，引起光脉冲展宽。 图2-20 模间色散时延差导致光脉冲展宽的示意图 证明：抛物渐变光纤（? = 2）具有最小模间色散。 第一步：证明光纤端面轴心处入射角?in不同的入射子午光线在纤芯内都通过轴心线上的O’点。 图2-21 抛物渐变光纤子午光线模间色散时延差计算图 可以证得： 可见 长度与?in无关，这表明?in 不同的入射子午光线在纤芯内都能汇聚于O‘点。 ●第二步：证明?in不同的入射光线自O→O’的传播时间T都为 这表明T与?in 无关，不同的光线在纤芯内走完O→O路径所用的时间相同，即不存在时延差。 结论：从光纤端面轴心处同时入射的子午光线，不论其入射角?in是否相等，它们都能在抛物渐变光纤内同时汇聚于轴心线上的同一点。 ③ 模间最大时延差?M的粗略估算 ? 阶跃光纤 渐变光纤 rm = 0和rm = a的光线时延差为 ④ 模间色散带宽计算公式 ?M≈ ?3dB （ns） (2-46a) BM ≈ 441/?M （MHz） (2-46b) （2）模内色散 ① 定义 同一个导波模式的不同光波长之间的色散，称为模内色散或色度色散。 ② 产生原因 ? 光源光谱不纯; ? 光纤石英材料的折射率不是一个常数，而是随光波长的增大而减小; ? 波导结构与折射率分布等参量有关，使得不同路径光线之间的速度差是一个随传输路径变化的复杂函数。 这三方面原因导致同一个导波模式的不同波长光线之间产生时延差，引起光脉冲展宽。 (a)材料色散 光源光谱不纯以及光纤石英材料的折射率随波长而变化这两个原因，所产生的模内色散称为材料色散。材料色散可以在单模和多模光纤中存在。 材料色散时延差为 τn(L) = Dn(?)·?? ·L·10–3 （ns） (2-47a) 材料色散带宽则为 (2-48) (b) 波导色散 光源光谱不纯