光导纤维传输原理及特性.ppt

*〈1〉芯层（或模场）尺寸失配衰减相邻两光纤的纤芯层（或模场）直径尺寸不同产生失配引起的光纤接续衰减，可由下式计算：单模光纤：Lc1＝20log[（Wr2＋Ws2）/2WrWs](dB)多模光纤：Lc1＝20logDs/Dr(dB)式中：Wr—接收光纤模场半径Ws—发射光纤模场半径Ds—发射光纤纤芯直径Dr—接受光纤纤芯直径光纤接头衰减#2022*〈2〉数值孔径失配衰减：相邻两光纤数值孔径值不同时，产生数值孔径失配接续衰减，可由下式计算：Lc2＝10log[(N?A)S/(N?A)r](dB)式中：（N?A)S--发射光纤数值孔径(N?A)r---接受光纤数值孔径光纤接头衰减#2022*3折射率分布失配产生的衰减相邻两光纤折射率分布形式不同。例如：一个为阶跃分布，一个为梯度分布，由此产生的折射率失配衰减。可由下式计算：Lc3＝10log[gs(gr+1)/gr(gs+1)(dB)式中：gs—发射光纤折射率分布指数；gr—接受光纤折射率分布指数光纤接头衰减#2022*光纤接头衰减4端面间隙衰减相邻两光纤端面连接时，中间存在一定距离的间隙d，由此产生的衰减。可由下式计算：多模光纤：Lc4＝20log{[Df/2]/[Df/2+dtg(sin-1NA/nｆ)]}单模光纤：Lc4＝10log{[(1+2Z2)2+Z2]/(1+4Z2)}式中：W—模场半径d—间隙距离Df—光纤直径N?A—数值孔径Z＝λd/2πnfw2nf—光纤折射率*光纤接头衰减〈5〉轴线倾角衰减两相邻光纤间在接续时端面轴线上存在一个倾斜角度θ，而引起的衰减。*〈5〉轴线倾角衰减可由下式计算：多模光纤：Lc5＝10log[1-2θ/π(N?A)](dB)单模光纤：Lc5＝4.34[πnfwθ/λ]2(dB)光纤端面倾斜角是严重影响连接损耗的原因之一。实验结果表明，多模梯度型光纤相对折射率差Δ大时，端面倾角允许范围较大，当Δ=0.4—1%时，倾角为θ=2°时，连接衰减在0.3—0.5dB之间变化。光纤接头衰减#2022*〈6〉横向偏移或同心度误差引起的衰减两相邻光纤间在接续时在端面上存在横向偏移或同心度误差而引起的衰减。可由下式计算：多模光纤：Lc6＝10log{1-[2x(1-x2/Df2)1/2/πDf]-π/2（sin-1x/Df）}(dB)单模光纤：Lc6＝4.34(x/w0)2(dB)式中：X—光纤间的横向偏移距离Df---光纤芯层直径w0---光纤模场半径光纤接头衰减*〈7〉菲涅尔反射衰减菲涅尔反射又称二次反射，两根光纤对接时，端面之间可能没有紧密接触而留有一些空隙。间隙中介质一般是空气，其折射率n0与光纤纤芯的折射率nf是不同的。这样，在两个光纤的端面上光传输时便会产生菲涅尔反射，引起光传输损耗。．Lc7＝20log{1-[(nf-n0)/（nf+n0）]2}式中：nf—光纤芯层折射率n0—空气的折射率，为1光纤接头衰减#2022*石英光纤的衰减谱单击此处添加大标题内容*α=+B+CW(λ)+IR(λ)+UV(λ)式中，A为瑞利散射系数，B为结构缺陷散射产生的损耗，CW(λ)、IR(λ)和UV(λ)分别为杂质吸收、红外吸收和紫外吸收产生的损耗。实用光纤的损耗谱根据以上分析和经验，光纤总损耗α与波长λ的关系可以表示为*注入条件与稳态分布在介绍光纤损耗测试之前，讨论一下光功率的注入与稳态传输及其实现和判断是很有必要的，因为几乎所有参数的测试都无一例外地要涉及到这些问题。光功率进入光纤有两种注入方式：稳态注入：稳态注入又称限制注入。通过适当的光学系统，使注入光本身接近于光纤的稳态分布，即仅激励损耗较低的低阶模，因为只有低阶模才能够在光纤中远距离传输。满注入：就是要激励所有的导模，所以又叫全激励。损耗测量*只有在稳态模式分布的条件下，才能得到惟一代表光纤本征特性的α值。获得稳态模式分布有三种方法：建立NAb≈NAf的光学系统；建立稳态模式模拟器，一般包括扰模器、滤模器和包层模消除器；用一根性能和被测光纤相同或相似的辅助光纤，代替光纤耦合长度的作用，这种方法在现场应用得非常方便。*扰模器：是一种用强烈的几何扰动来实现模式强耦合的装置。图示为一种扰模器结构，是将光纤在一系列圆棒之间作正弦形