光纤通信(朱宗玖)第二章.ppt

模式色散是由于不同模式的传播时间不同而产生的，它取决于光纤的折射率分布，并和光纤材料折射率的波长特性有关，如图2.13所示。 材料色散是由于光纤的折射率随波长而改变，以及模式内部不同波长成分的光(实际光源不是纯单色光)，其传播时间不同而产生的。这种色散取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的谱线宽度。 波导色散是由于波导结构参数与波长有关而产生的，它取决于波导尺寸和纤芯与包层的相对折射率差。 由于单模光纤中只传输基模，因此，理想单模光纤没有模式色散，只有材料色散和波导色散。 从前面分析中得知，阶跃光纤纤芯的折射指数为n1，纤芯的半径为n2，波导的归一化相位常数为a,导波的归一化相位常数为 波导的归一化衰减常数为得出光纤的归一化频率为整理后得 运用关系式并代入上式，得则此式用二项式订立展开，并只取前两项，得出近似式为 对于弱导波光纤，折射指数差可用近似式代替将它代入上式，得出相位常数β的解析式 2.6.2光纤色散特性的测量光纤色散测量有相移法、脉冲时延法和干涉法等。相移法，是测量单模光纤色散的基准方法。 用角频率为ω的正弦信号调制的光波，经长度为L的单模光纤传输后，其时间延迟τ取决于光波长λ。不同时间延迟产生不同的相位Φ。用波长为λ1和λ2的受调制光波，分别通过被测光纤，由Δλ=λ2-λ1产生的时间延迟差为Δτ，相位移为ΔΦ。波长色散系数就是单位波长间隔内各频率成分通过单位长度光纤所产生的色散（时间差），光纤色散系数用Δτ=Δf/ω代入上式，得到光纤色散系数：用Δτ=ΔΦ/ω代入上式，得到图2.14示出相移法光纤色散测量系统的框图。2.7光纤的其他参数特性2.7.1光纤的机械特性2.7.1光纤的温度特性2.8光缆结构及光缆施工2.8.1光缆的结构 光缆一般由缆芯、加强元件和护套两部分组成，有时在护套外面加有铠装。1.缆芯 缆芯由光纤及松套、紧套管组成，分为单芯和多芯两种。单芯型由单根经二次涂覆处理后的光纤组成；多芯型由多根经二次涂覆处理后的光纤组成，又分为带状结构和单位式结构。根据涂覆的次数，缆芯的结构有紧套结构和松套结构两种，如图2.16所示。紧套结构如图2.16(a)所示，光缆中光纤无自由移动的空间。在光纤与套管之间有一个缓冲层，其目的是减小外力对光纤的作用。缓冲层一般采用硅树脂，二次涂覆用尼龙12。这种光纤的优点是：减少了外应力对光纤的作用，结构简单，测量和使用方便。松套结构如图2.16(b)所示，光纤在光缆中有一定的自由移动空间，可在松套管中自由活动，有利于减少外界机械应力对涂覆光纤的影响，增强了光缆的弯曲性能。优点是机械性好，具有很好的耐压能力；温度性好；松套管中充有油膏，因此防水性好；可靠性好，便于成缆。2.加强原件 由于光纤材料比较脆弱，容易断裂，为了使光缆便于敷设安装时所外加的外力等，因此在光缆中要加一根或多根加强元件位于中心或分散在四周。加强元件的材料可用钢丝或非金属的纤维――增强塑料(FRP)等。3.护套 光缆的护层主要是对已经成缆的光纤芯线起保护作用，避免由于外部机械力和环境影响造成对光纤的损坏。光缆的护层可分为内护层和外护层。那护层一般用聚乙烯和聚氯乙稀等；外护层可根据敷设条件而定，可采用由铝带和聚乙烯组成的LAP外护套加钢丝铠装等。2.8.2光缆的分类1.按缆芯结构分 按缆芯结构特点的不同，光缆可分为层绞式光缆即经典光缆、带状结构光缆、骨架式光缆和单元结构光缆。如图2.17所示。(1)经典结构光缆 经典结构光缆是将若干根光纤芯线以强度元件为中心绞合在一起的一种结构。(2)带状结构光缆 带状结构光缆是将4～12根光纤芯线排列成行，构成带状光纤单元，再将这些带状单元按一定方式排列成缆，这种光缆的结构紧凑，采用此种结构可作成上千芯的高密度用户光缆。(3)骨架结构光缆 骨架结构光缆是将单根或多根光纤放入骨架的螺旋槽内，骨架的中心事强度元件，骨架的沟槽可以是V型、U型和凹型。(4)单元结构光缆 它将几根至十几根光纤新鲜集合成一个单位，再由数个单位以强度元件为中心绞合成缆，这样光缆的芯线数一般适用于几十芯。2.按线路敷设方式分 按光缆线路敷设方式，光缆可分为架空光缆、管道光缆、直埋光缆、隧道光缆和水底光缆等。3.按使用环境与场合分 按使用环境与场合，光缆主要