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光纤的结构及分类 光纤导光原理 光纤的模式理论 光纤的损耗特性 光纤的色散 光纤的非线性效应 常用光纤;;;2、光纤的分类;;3、光缆制造;目的：去掉光纤原料中的杂质，以降低 杂质吸收。;熔炼制棒;;;拉丝; 光纤经过涂覆后虽然已具有了一定的抗张强度，但还是经不起施工中的弯折、扭曲和侧压等外力作用，为了使光纤能在各种环境中使用，必须把光纤与其他元件组合起来构成光缆，使其具有良好的传输性能以及抗拉、抗冲击、抗弯、抗扭曲等机械性能。;2、光缆护套;按成缆光纤类型 ?? 多模光纤光缆和单模光纤光缆 ?? 按缆芯结构 ?? 中心束管、层绞、骨架和带状 ?? 按加强件和护层 ?? 金属加强件、非金属加强、铠装 ?? 按使用场合 ?? 长途/室外、室内、水下/海底等 ?? 按敷设方式 ?? 架空、管道、直埋和水下;4、光缆的结构（成缆方式）;;层绞式结构光缆;骨 架 式 结 构 光 缆;§2.2 光纤导光原理;;;Snell定律;;3、模式及时延差;最大时延差;;提高带宽的方法： ;二、 GI光纤射线分析;n3;光线在介质中的传输轨迹应该用射线方程表示 ;对平方律分布，有 ;§2.3 光纤的模式理论;;?;;谐方程;当;在纤芯中;;求u、w、β的值;;弱导近似;传导模和辐射模;求;求;（1） ?????模和 ?????? 模 ;（2） ??????模 ;（3） ??????模 ;当 ??????时，截止状态下 ??????的特征方程整理后为 ;;图2.12 最低阶模式的传播常数作为V的函数的曲线;光纤中的场和模式;最低阶模式;线偏振模;通过变换得到直角坐标系中的横向场分量为;在多模阶跃光纤中，多个导模同时传输，光纤的归一化频率V愈大，导模数愈多，导模数M可按下式计算;模功率分布 ;单模光纤 ;; ;§2.4光纤的损耗特性 (衰减特性Attenuation） ;一、光纤损耗的系数;二、 吸收损耗：;（1） 红外吸收;（2）紫外吸收;（1）光纤中含有铁、镍、铜、锰、铬、钒、铂等过渡金属造成的附加吸收损耗称为杂质吸收。 金属离子含量越多，造成的损耗就越大。 降低光纤材料中过渡金属的含量可以使其影响减小到最小的程度。 为了使由这些杂质引起的损耗小于1dB/km， 必须将金属的含量减小到 10-8以下。这样高纯度石英材料的生长技术已经实现。 ;;3、原子缺陷吸收;吸收损耗：; ;;;;;2、微弯损耗;;光纤的损耗谱;光纤损耗测试 ;光时域反射计;§2.5 光纤的色散(Dispersion);;（2）材料色散;色散使得脉冲的宽度被展宽，传输速率降低;;群速;3）群时延差;a)材料色散系数 ;波导色散是由于传播常数是光波长的函数。在考虑导波色散时近似认为光纤的材料折射率与波长无关。用归一化的传播常数b来表示群时延，其定义为：;对于最低阶模（主模）HE11，b（V）可表示为：;单模光纤的最佳设计 ;色散位移光纤(DSF Dispersion-Shifted Fiber);3、偏振模色散PMD (Polarization Mode Dispersion);双折射沿着光纤长度方向发生变化： ①每一个偏振模传播的速率稍有差别 ②偏振方向也会发生旋转 在经过距离L后两种偏振模式分量所产生的时延差为：;PMD与系统传输速率 以及最大传输距离的关系;光纤的带宽 ;光纤带宽时域响应；; 【例 1】设已知单模光纤色散系数为6 ps/(nm·km)，而光源谱线宽为３nm，求光纤带宽。 ;令τ′为高斯形脉冲波在g(t)/g(0)=1/e时的全宽，由高斯形脉冲波的表达式可得 ，式中σ为高斯波形的宽度参数， 称为脉冲均方根(rms)宽度，在系统设计时用此参数以表征光纤色散，经推证可得光纤带宽的第二个计算式为 ;光纤带宽以km为单位，但当光纤长度为L km时， 其全长总带宽并不一定与长度L成反比。  ; 【例 8.2】设多模光纤中继段长为23km， 测得其全长总带宽为134 MHz，求光纤每千米带宽。  ; 光纤色散对光脉冲传输的影响 ;chirp高斯脉冲;宽光源光谱;§2.6光纤的非线性效应 ;受激拉曼散射（SRS—stimulated Raman scattering） ;阈值功率;（1）自相位调制（SPM—self-phase modulation）;（2）交叉相位调制（XPM）;（3）四波混频（FWM）;;§2.7常用光纤;;单模光纤类型;ITU-T G.651 TELECOMMUNICATION (03/93)STANDARDIZATION SECTOROF ITU TRANSMISSION MEDIA C