第5章 光纤光学课件光纤的特征参数与测试技术精选.ppt

* * * 哪些因素限制光通信传输距离？ 一光纤长220公里，已知光纤损耗为0.3dB/km，当输出光功率为2.5 mW时，输入光功率为多少？ 为什么光纤在1.55mm的波长损耗比1.3mm波长小? 光纤的损耗能否降为零？为什么？ 三角形折射率分布光纤与平方率折射率分布光纤哪种波导色散大？为什么？ 简述光纤中三种色散的机理。在什么条件下光纤的色散为零？ 什么叫模场的“稳态分布”? 简述OTDR的工作原理。 简述折射近场法的工作原理。 简述时域法和频域法的工作原理。 课堂测验(7) 习题：5.4~5.11； 5.18~5.23 * 三种光纤色散情况比较 正常色散区 反常色散区 * 3. 模间色散 在多模光纤中,脉冲展宽主要决定于多模群延时差Δτm 产生原因来自于各个不同导模的群速不相同 模间色散并不是由于频率不同引起的,故称其为 单色弥散似乎更为合适 * 4. 偏振模色散 (PMD) 基模两个相互正交的偏振模的传播速度不同导致光脉冲的展宽，称之为偏振模色散. 通常其大小为： 0.5 ps/nm/km. 低速通信系统（10Gbps以下）通常不考虑PMD的影响. G.652光纤高速（10Gbps以上，例如40Gbps）长距离通信 需要考虑PMD的影响，研究PMD补偿技术。 * 色散值计算 标准单模光纤，普通激光二极管光谱宽度 6 nm，传输10 公里距离，色散脉冲展宽值为 : D = 17ps/nm/km × 6 nm × 10 km = 1020 ps 对于 1 Gbps速率的光脉冲，脉宽约为 1 ns. 如果脉冲展宽达到脉宽的20％，则系统将不能工作。上述情形显然不适合于1 Gbps速率，因为脉冲展宽已经达到100％；但是对于 155 Mbps速率系统没有问题，因为 其脉冲宽度为 6.5 ns，20％的展宽为1300ps。 如果采用线宽为 300 MHz的DFB激光器，在1 Gbps 调制速率下光谱被展宽 2 GHz，即光源谱宽为2,300 MHz 或 .02 nm (1500 nm波长). 则传输10 公里距离，色散脉冲展宽值为 : D = 17ps/nm/km × .02 nm × 10 km = 3.4 ps 显然这种情形下， 1 Gbps速率光通信系统没有任何问题。 * 哪些因素限制光通信传输距离？ 一光纤长220公里，已知光纤损耗为0.3dB/km，当输出光功率为2.5 mW时，输入光功率为多少？ 为什么光纤在1.55mm的波长损耗比1.3mm波长小? 光纤的损耗能否降为零？为什么？ 三角形折射率分布光纤与平方率折射率分布光纤哪种波导色散大？为什么？ 简述光纤中三种色散的机理。在什么条件下光纤的色散为零？ 课堂测验(7) 习题：5.4~5.11 * 色散值计算 标准单模光纤，普通激光二极管光谱宽度 6 nm，传输10 公里距离，色散脉冲展宽值为 : D = 17ps/nm/km × 6 nm × 10 km = 1020 ps 对于 1 Gbps速率的光脉冲，脉宽约为 1 ns. 如果脉冲展宽达到脉宽的20％，则系统将不能工作。上述情形显然不适合于1 Gbps速率，因为脉冲展宽已经达到100％；但是对于 155 Mbps速率系统没有问题，因为 其脉冲宽度为 6.5 ns，20％的展宽为1300ps。 如果采用线宽为 300 MHz的DFB激光器，在1 Gbps 调制速率下光谱被展宽 2 GHz，即光源谱宽为2,300 MHz 或 .02 nm (1500 nm波长). 则传输10 公里距离，色散脉冲展宽值为 : D = 17ps/nm/km × .02 nm × 10 km = 3.4 ps 显然这种情形下， 1 Gbps速率光通信系统没有任何问题。 * §5.3 单模光纤模场半径 模场半径是单模光纤的一个极为重要的参数。由模场半径可以导出等效阶跃光纤的构成参数,还可估算单模光纤的连接损耗、弯曲损耗以及微弯损耗和光纤的色散值, 因而被称之为单模光纤的万用参数。 单模光纤的模场半径不仅因测量方法的不同而异,而且还受模场半径定义的影响。 已提出多种模场半径的定义,应用较广泛的有:(1)功率传输函数定义模场半径wT;(2)最大激发效率定义模场半径wη;(3)近场二 阶矩定义模场半径wrms;(4)远场二阶矩定义模场半径wL。 * 功率传输函数定义模场半径wT * * 最大激发效率定义模场半径Wη 当以场分布为g(r)的光源激发单模光纤时,激发效率(耦合效率)η以及不重叠度ξ可分别表示为: f(r)是光纤的近场分布;G(q)和F(q)分别是光源和光纤的远场分布; q＝sinθ/λ0 定义g(r)为高斯分布函数: * 确定Wη的四种数学等效方法 测出光纤的近场分布f(