光纤通信-第3章-光纤的传输特性.ppt

　最小的时延是光线沿光纤轴心（即θ0＝0）传播时所需的时间，即： T 啁啾效应 直接调制激光器输出信号带有较大的啁啾，使得脉冲频谱展宽并在前后沿产生频谱红移和蓝移，在光纤色散的作用下，引起脉冲的快速展宽和信号劣化。 2.材料色散 定义归一化传播常数b为：　　　　 式中： 纤芯和包层的群折射率 弱导光纤： 同时： 得： D（λ）分为两部分，第一项是由于纤芯材料的折射率随波长的变化而变化，故称为材料色散系数，用Dm（λ）表示 材料色散系数（ps/nm.Km） 0.8　 1.0 1.2 1.4 1.6 波长（μm） 50 0 －50 －100 －150 －200 　SiO2的材料色散系数与波长的关系 一根光纤的色散系数可能是正数，也可能是负数。 材料色散： 　其中△λ是光源谱宽，L为传播的距离， τｍ为材料色散 　如果入射到光纤的是一窄脉冲，τ(λ) 用以表示群时延，则 第三章　 光纤的传输特性 ★光纤的主要特性 传输特性 损耗 色散 光学特性 折射率分布 数值孔径 芯径 外径 偏心度 椭圆度 几何尺寸 机械特性 温度特性 光纤的传输特性 ☆光纤在光纤通信系统的主要作用是完成光能量的传输，所以在光纤通信原理课程里我们最关心光纤的传输特性。 ☆光纤的传输特性主要有两部分，光纤的损耗特性和色散特性。 一、 光纤的损耗特性 光纤损耗 吸收损耗 本征吸收 杂质吸收 原子缺陷吸收 紫外吸收 红外吸收 氢氧根（OH－）吸收 过渡金属离子吸收 瑞利散射损耗 结构不完善引起的散射损耗 散射损耗 弯曲损耗 光纤弯曲损耗　 光纤微弯损耗 1.吸收损耗 本征吸收 吸收损耗 紫外吸收 红外吸收 氢氧根(OHˉ)吸收 过渡金属离子吸收 原子缺陷吸收 杂质吸收 紫外吸收： 光纤中传输的光子流将光纤材料中的电子激发到高能级时，光子流中的能量将被电子吸收，从而引起光信号的损耗。 　这种损耗对于波长小于0.4μm的紫外区中的光波表现得特别强烈，形成紫外吸收带。它的吸收损耗曲线已延伸到光纤通信波段(即0.8～1.7μm波段)。在短波长范围内，引起光纤损耗小于0.1dB/km。 红外吸收： 　光纤中传播的光波与晶格相互作用时，一部分光波量传递给晶格，使其振动加剧，从而引起光信号的损耗。 　这种吸收损耗对于红外区中2μm以上的光波表现得特别强烈。 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 0.01 0.02 0.03 0.05 0.1 0.2 0.3 0.5 1.0 紫外吸收损耗 红外吸收损耗 瑞利散射损耗 波长(μm) 损 耗 (dB) SiO2-GeO2材料制成的单模光纤，在1.55μm波长处测得的损耗仅为0.2dB/km 光纤中的铁、钴、镍、铜、锰、铬等和氢氧根(OH－) 在光纤传输的电磁场(光波)的作用下产生振动，因而吸收一部分光能，引起损耗。 　　它们的影响可以随杂质浓度的降低而减小，直到清除。降低材料中的过渡金属离子比较容易，目前已可以使它们的影响减小到最小程度。 杂质吸收： OH－振动吸收影响较大。在0.6～2.73μm的波长范围内产生若干吸收峰。当降到0.8～1.0ppb(10-9 )时，在整个0.7～1.6μm波谱范围内，其吸收峰基本消失，得到如图虚线所示的曲线。1.31μm波长 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　窗口和1.55μm波长 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　窗口不再被OH－吸 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　收峰隔开因而得到 一个很宽的低损耗　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　波长窗口，有利于 波分复用。 OH－吸收损耗 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.