《光波技术基础part5》-精选·课件.ppt

解决方案 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 光纤放大器 色散补偿 均衡技术 长距离传输 Pause C波段（1530~1565nm）和L波段（1565~1625nm） NZ-DSF光纤的衰减和色散特性 在工作波长范围内， 具有非零但较小色散，具有很低损耗 利用色散补偿技术，补偿信号经历光纤传输后的总色散 利用光纤放大技术，补偿光传输后的幅度衰减 单模光纤折射率剖面 单模光纤折射率剖面 采用内包层（n2)、外包层（n3)的作用 减小基模损耗 单模条件要求V2.405,但此时LP01模的能量将显著扩大至包层(~百分之十几);为了减小基模在包层里的损耗,在纤芯外需要一层高纯度、低损耗的内包层 n1 n2 n3 n1 n2 n3 （2）得到纤芯半径较大的单模光纤 实现单模传输的主要途径是减小纤芯或数值孔径。但细的纤芯和小的数值孔径会加剧非线性效应的影响。采用多层结构（如W型光纤）可使LP01模保持低的传输损耗而LP11模则有很大的传输损耗，可缓和这一矛盾。 在近截止状态下，LP11模的大部分能量存在于包层中，如果内包层很薄，光场可以从折射率较低的内包层渗入折射率较高的外包层（反之很难）而被很快衰减。 单模光纤折射率剖面 采用内包层（n2)、外包层（n3)的作用（续） （3）增大有效面积（或MFD） 外包层可以把光场从中心吸引出来一部分，从而增大有效面积 大有效面积（LEAF）光纤折射率分布 三角形纤芯和内环的作用是将零色散波长移向1550nm 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 G.652: 零色散波长:1300nm 1550色散:~16~17ps/nm.km 模场直径：8.6~9.5um 有效面积:~60?m2 G.653: 零色散波长:1550nm 模场直径：7.8~8.5um 有效面积:~60?m2 G.655: 1550nm色散:2~6ps/nm.km 模场直径：8~9um 有效面积:~60?m2 LEAF: 1550nm色散:2~6ps/nm.km 模场直径：9.2~11um 有效面积:~72?m2 DCF 1550nm色散:~ -80ps/nm.km 有效面积:~20?m2 常用单模光纤的主要参数 几种常用光纤的特性 五、近似方法 一、高斯近似（变分法） 二、等效阶跃折射率光纤近似 单模光纤近似解法－基本构想 1、对于单模弱导光纤 阶跃折射率分布时： 无界抛物线分布时： 均有 ，Ez,Hz可忽略 尽管折射率分布相差极大，但场的r向分布函数相差不大，均是钟罩形，可见，基模场分布函数对折射率分布不敏感。β2的稳定性表明，β对场分布函数也不敏感（但并不意味着?2β/?ω2也不敏感） 2、我们有理由，可以用已知解析解的单模弱导光纤去近似任意折射率分布的单模弱导光纤：用无界抛物线分布的解时，称为高斯近似；用阶跃分布时的解时，称为等效阶跃折射率光纤近似 单模光纤近似解法－高斯近似 一、判据问题 任何一种近似首要考虑的就是判据问题，不同判据将导致不同的结果 高斯近似的任务：确定模场半径w和β 对于w至少可能采用三种判据（它们本身并不限于高斯近似） （1）β2稳定性判据：由 确定w，再带回β2表示式确定β （2）最大激发效率判据：恰当选择w，使高斯场与实际场分布达到最佳匹配，即用该高斯光束激励光纤中的基模，应达到最大激发效率。关键：先求得实际场（用数值法）。等同于前述的高斯拟合 （3）波动方程判据：选择w使标量波动方程左边接近零 对于β总满足 将已确定的w（即模场分布）代入该式即可确定β 单模光纤近似解法－高斯近似 二、β稳定性判据解 1、变分形式的β表达式 圆柱坐标系下 基模场 令 有： 代入折射率分布表达式（通用） 单模光纤近似解法－高斯近似 由 得： 根据 （折射率分布）由上式确定模场半径w，然后代入(A)式确定传播常数β 单模光纤近似解法－高斯近似 对于无界抛物线光纤： 有： 与精确解一致 三、用已知结果验证 * § 3-3单模光纤 阶跃折射率单模光纤 单模光纤的高斯拟合和模场直径 单模光纤的