光纤的分类及比较(包括各种单模光纤的色散及衰减特性)课件.pptVIP

问题讲述流程1光纤的分类及应用场合2光纤的色散特性3光纤的衰减特性4对各种单模光纤特性的比较（给出G654光纤的特性）

1光纤的分类及应用场合

单模光纤的分类目前，光纤主要分为两大类，单模光纤和多模光纤。按照ITU的规范，单模光纤的分类如下：

多模光纤的分类多模光纤的分类：从性能上讲A1类光纤比A2，A3，A4光纤特性好的多。多模光纤主要用于短距离的局域网、数据链路及传感等方面。

光纤纤芯包层模型FibrecoreSiO+GeO22?10μmn1?1.443SiOCladding2?125±2?mμmn2?1.44护套层涂覆层包层纤芯单模：8~10mm125mm多模：50mm

传感器光纤?保偏光纤?熊猫?领结?椭圆?光敏光纤PhotosensitiveFiberforFiberGratings

1光纤的分类及应用场合中继光缆低损耗，宽带宽；市内，城市间，长途海底光缆低损耗，宽带宽，高机械性能，高可靠性；海底用户光缆高密度，宽带宽，中低损耗；计算机网，光纤到户应用场合局内光缆体积小，重量轻，柔软；局域网无金属光缆低损耗，抗电磁干扰；电力，石化，交通复合光缆低损耗；电力…...

2光纤的损耗（衰减）特性

光纤的损耗（衰减）特性光波在光纤中传输时随着传输距离的增加而光功率逐渐下降，这就是光纤的传输损耗（也可叫传输衰减）。形成光纤损耗的原因有很多，有来自光纤本身的损耗（吸收损耗、散射损耗），也有光纤与光源的耦合损耗以及光纤之间的连接损耗，还有光纤弯曲损耗以及纤芯与包层中的损耗。

光纤本身损耗的分类本征吸收损耗：光波通过光纤材料时的损耗吸收损耗杂质吸收损耗：材料的不纯净以及工艺的不完善造成的附加吸收损耗（过渡金属离子吸收以及水的氢氧根离子的吸收）瑞利散射：光纤材料折射率线性散射损耗随机性变化引起散射损耗材料不均匀引起的散射非线性散射损耗（与石英光纤的振动激发态有关）

光纤损耗（衰减）的定义光纤衰减是对光信号在光纤中传输时能量损失的一种度量，单位为dB，在工作波长为λ时的衰减A定义为：pA(l)=10lgp1(dB)2p、p分别为光纤注入端和输出端的光功率。12（dB与dBm）

光纤损耗（衰减）的定义若光纤是均匀的，则还可以用单位长度的衰减即衰减系数α来表示：1p1al=Al=1dBkm()()10lg(/)LLp2

3光纤的色散特性

光纤中的色散光脉冲注入光纤后，长距离传输后脉冲的宽度被展宽光纤的色散严重影响了系统的误码性能，并限制了通信系统的容量和通信距离

光纤色散的分类:z模间色散(ModeDispersion)z材料色散(ChromaticDispersion)z波导色散(waveguidedispersion)z偏振模色散(PolarizationModeDispersion)

模间色散在多模光纤中，各个模式走不同的路径，高阶模走的路程长，低阶模走的路程短，因此到达光纤终端的时间先后不同，造成脉冲展宽，如下图所示。这种由于传输模式引起的色散叫做模间色散。（即使谱线很窄，模间色散也很大。）

模间色散图

单模光纤中的色散在单模光纤中不存在多种模式，也就没有模间色散，但脉冲展宽现象依然存在，这是由于光脉冲信号有一定的频谱宽度（光脉冲有不同的频率成分），不同工作波长的光信号在光纤中将有不同的传播群速度，造成光脉冲的展宽。这种现象叫群速度色散，它一般小于模间色散。其主要由材料色散和波导色散所决定。

单模光纤色散对信号的影响

材料色散n材料色散由光纤材料自身特性造成的。石英玻璃的折射率，严格来说，并不是一个固定的常数，而是对不同的传输波长有不同的值。而光纤通信实际上用的光源发出的光，并不是只有理想的单一波长，而是有一定的波谱宽度。n当光在折射率n的为介质中传播时，其速度v与空气中的光速C之间的关系为：nv=C/nn光的波长不同，折射率n就不同，光传输的速度也就不同。因此，当把具有一定光谱宽度的光源发出的光脉冲射入光纤内传输时，光的传输速度将随光波长的不同而改变，到达终端时将产生时延差，从而引起脉冲波形展宽。

波导色散n由于光纤的纤芯与包层的折射率差很小，因此在交界面产生全反射时，就可能有一部分光进入包层之内传输，另一部分在纤芯中传输。进入包层内的光在传输一定距离后，又可能回到纤芯中继续传输。由于纤芯和包层的折射率不同造成脉冲展宽的现象称为波导色散。n光脉冲射入光纤后，由于不同波长的光传输路径不完全相同，所以到达终点的时间也不相同，从而出现脉冲展宽。具体来说，入射光的波长越长，进入包层中的光强比例就越大，这部分光走过的距离就越长。这种色散是由光纤中的光波导引起的，由此产生的脉冲展宽现象叫做波导色散。

波导色散n1n2虚反