光纤传输技术课件.ppt

光纤损耗谱特性第二传输窗口第一传输窗口13001550850紫外吸收红外吸收瑞利散射0.22.5损耗(dB/km)波长(nm)OH离子吸收峰损耗主要机理：材料吸收、瑞利散射和辐射损耗第三传输窗口在1.55?m处最小损耗约为0.2dB/km色散的概念色散的种类色散的描述几种光纤中的色散脉冲展宽与带宽3.2光纤的色散与带宽什么是光纤的色散？色散是光纤的一个重要的传输特性，指的是光信号沿着光纤传输过程中，由于不同成份的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。光纤中传送的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分构成的，它们有不同的传播速度，将会引起脉冲波形的形状发生变化。也可以从波形在时间上展宽的角度去理解，也就是光脉冲在光纤中传输，随着传输距离的加大，脉冲波形在时间上发生了展宽，这种现象称为光纤的色散。模式色散、模间色散、色度色散、材料色散、模内色散、波导色散、偏振模色散色散的种类最早实用化的是常规单模光纤SMF(G.652光纤)，零色散波长在1310nm，曾大量敷设，在光纤通信中扮演者重要的角色。对光纤损耗机理的研究表明，光纤在1550nm窗口损耗更低，可以低于0.2dB/km，几乎接近光纤本征损耗的极限。如果零色散移到1550nm，则可以实现零色散和最低损耗传输的性能，为此，人们研制了色散位移光纤DSF(G.653光纤)。设计思路是通过结构和尺寸的适当选择来加大波导色散，使零色散波长从1310nm移到1550nm。单模光纤的发展与演变光纤器件可分为无源和有源两大类。01两者的主要区别在于，器件在实现本身功能的过程中，其内部是否发生光电能量转换。02若发生光电能量转换，则称其为有源光器件，主要有（半导体）光源、光放大器和光电检测器。03若未发生光电能量转换，即使也需要一些电信号的介入，也称为无源光器件。04第四部分光纤无源器件01光无源器件是要消耗光信号的一定能量而实现光信号的连接、能量分路／合路、波长复用／解复用、光路转换、能量衰减、反向阻隔等功能的器件。02光纤无源器件是具有上述一种功能的元器件的总称。光无源器件的功能0103050204自聚焦透镜光纤定向耦合器光隔离器与光环行器光纤光栅光纤连接器光无源器件的分类一、自聚焦透镜的特点4.1自聚焦透镜01传统透镜是通过控制透镜表面的曲率，利用产生的光程差使光线汇聚成一点。02自聚焦透镜：利用折射率渐变使光线偏折，端面准直、耦合成像特性，小巧可微型化，便于加工，可以弯曲传像、具有独特的成像特性。?二、几种重要的自聚焦透镜及其应用聚焦对于1/4节距的自聚焦透镜，当从一端面输入一束平行光时，经过自聚焦透镜后光线会汇聚在另一端面上。这种端面聚焦的功能是传统曲面透镜所无法实现的。准直：准直是聚焦功能的可逆应用两个自聚焦透镜组合，分别用做准直和聚焦，这样我们可在两个自聚焦透镜之间加入多种光学器件，例如：滤波片、偏振片、法拉第旋光器等等，来构成多种光学无源器件。2、耦合：由于自聚焦透镜可以通过端面完成聚焦功能，加之其简单的圆柱外型，使得它在进行光能量连接及转换中有着很广泛的用途。例如:光纤和光源、光纤和光电探测器以及光纤和光纤之间的耦合等等。?图8中L1为光源或光纤到自聚焦透镜端面的距离，Z为自聚焦透镜的长度，L2为自聚焦透镜端面到光纤的距离。为了使光源或光纤发出的光经过自聚焦透镜聚焦后能够有效地耦合进光纤，需要调节L1和L2的距离来达到最佳耦合效率。但是，在实际耦合过程中，耦合效率要小于其理论值，其原因是耦合效率与器件的结构和使用方法有直接的关系。光纤耦合器的作用1光纤耦合器的分类2光纤耦合器的结构3光纤耦合器的制作方法和耦合机理4光纤耦合器的性能参数54.2光纤定向耦合器02光耦合器是将光信号进行分路或合路、插入及分配的一种器件。01在光纤通信系统或光纤测试中，经常遇到需要从光纤的主传输信道中取出一部分光作为监测、控制等使用，有时也需要把两个不同方向来的光信号合起来送入一根光纤中传输。这都需要光纤耦合器来完成。光耦合器的作用0504020301按结构大致可分为：分立光学元件组合型、全光纤型、平面波导型等。按端口形式可分为：X型（2×2）、Y型（1×2）、星型（N×N）和树型（1×N,N2）耦合器。按光纤型号可分为：多模耦合器和单模耦合器。按工作带宽可分为：单工作窗口的窄带耦合器、单工作窗口的宽带耦合器和双工作窗口的宽带耦合器。按功能可分为：光功率分配耦合器和光波长分配耦合器。二、光纤耦合器的分类三、光纤耦合器的结构棱镜式定向耦合器：采用分立光学元件（如棒