《第2章光纤的特性精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章光纤的特性精选文档.ppt（33页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第2章光纤的特性2022/9/28本讲稿第一页，共三十三页2.22.2光纤的损耗光纤的损耗损损耗耗吸收损耗吸收损耗散射损耗本征吸收本征吸收杂质离子吸收杂质离子吸收过渡族金属离子OH-紫外吸收红外吸收本征散射及其他本征散射及其他制作缺陷制作缺陷芯-包层界面不理想喇曼散射瑞利散射折射率分布不均匀气泡、条纹、结石布里渊散射2022/9/28本讲稿第二页，共三十三页光纤损耗的来源光纤损耗的来源(1)(2)水峰2022/9/28本讲稿第三页，共三十三页2.3 2.3 光纤色散光纤色散光光纤纤色色散散是是光光纤纤最最重重要要特特性性参参量量之之一一。它它在在很很大大程程度上决定了信号传输质量度上决定了信号
2、传输质量2022/9/28本讲稿第四页，共三十三页脉冲与脉冲线宽脉冲与脉冲线宽=为光源的线宽为光源的线宽，为脉冲的脉宽为脉冲的脉宽2022/9/28本讲稿第五页，共三十三页 2.3.1引言n光纤色散光纤色散：在光纤中传输的光脉冲，受到由光纤的折射在光纤中传输的光脉冲，受到由光纤的折射率分布、率分布、光纤材料光纤材料的色散特性、光纤中的的色散特性、光纤中的模式分布模式分布以及以及光源的光谱宽度光源的光谱宽度等因素决定的等因素决定的“延迟畸变延迟畸变”，使该脉，使该脉冲波形在通过光纤后发生展宽。冲波形在通过光纤后发生展宽。（1）多模色散多模色散（2）波导色散波导色散（3）材料色散材料色散（4）偏振
3、色散）偏振色散波长色散波长色散2022/9/28本讲稿第六页，共三十三页群延时t2022/9/28本讲稿第七页，共三十三页 色散色散色散色散对光纤传输系统的影响，在时域和频域的对光纤传输系统的影响，在时域和频域的表示方法不同。表示方法不同。如果信号是如果信号是模拟调制模拟调制模拟调制模拟调制的，的，色散限制带宽色散限制带宽色散限制带宽色散限制带宽(Bandwith)；如如 果果 信信 号号 是是数数数数 字字字字 脉脉脉脉 冲冲冲冲，色色色色 散散散散 产产产产 生生生生 脉脉脉脉 冲冲冲冲 展展展展 宽宽宽宽(Pulse broadening)。所所以以，色色色色散散散散通通常常用用3 3
4、dBdB光光光光带带带带宽宽宽宽f f3dB3dB或或脉脉冲冲展展宽宽表示。表示。用脉冲展宽表示时，用脉冲展宽表示时，光纤光纤色散色散色散色散可以写成可以写成 =(2n+2m+2w)1/2 n 模式色散模式色散模式色散模式色散；m材料色散材料色散材料色散材料色散；w 波导色散波导色散波导色散波导色散 所引起的脉冲展宽的所引起的脉冲展宽的均方根值均方根值均方根值均方根值。2022/9/28本讲稿第八页，共三十三页群速与群延时群速与群延时群速群速 的表示：的表示：群延时：群速群延时：群速Vg行进单位长度所花费的时间，即行进单位长度所花费的时间，即2022/9/28本讲稿第九页，共三十三页光纤内的群
5、延时光纤内的群延时ps/nm2022/9/28本讲稿第十页，共三十三页材料色散参量材料色散参量(ps/nm/km)材料色散参量材料色散参量2022/9/28本讲稿第十一页，共三十三页波导色散波导色散短波长短波长=0.82 m处处 材料色散材料色散M=110：波导色散波导色散M=2 ps/nm/km材料色散材料色散：难调整难调整波导色散波导色散：比较容易调整比较容易调整2022/9/28本讲稿第十二页，共三十三页 偏振模弥散偏振模弥散水水平平偏偏振振基基模模与与垂垂直直偏偏振振基基模模的群速不同造成的脉冲的群速不同造成的脉冲即即 x y2022/9/28本讲稿第十三页，共三十三页 多模光纤色散多
6、模光纤色散SI光纤的模式色散光纤的模式色散 GRIN(=2)光纤的的模式色散，单位长度脉冲展宽为光纤的的模式色散，单位长度脉冲展宽为2022/9/28本讲稿第十四页，共三十三页举例举例n1=1.48,，n2=1.473；L0.3km=0.00472022/9/28本讲稿第十五页，共三十三页 材料色散、波导色散是由于光脉冲由同一模式运材料色散、波导色散是由于光脉冲由同一模式运载，因光源有线宽，而不同波长光的群速不同导致载，因光源有线宽，而不同波长光的群速不同导致的脉冲展宽。的脉冲展宽。模式色散是由于光脉冲由同一波长光的不同模模式色散是由于光脉冲由同一波长光的不同模式运载，因不同模式的群速不同导致
7、的脉冲展宽。式运载，因不同模式的群速不同导致的脉冲展宽。偏振模色散是由于光脉冲由同一波长光的同一偏振模色散是由于光脉冲由同一波长光的同一模式运载，因不同偏振态光的群速不同导致的脉模式运载，因不同偏振态光的群速不同导致的脉冲展宽。冲展宽。各种色散导致脉冲展宽的特点各种色散导致脉冲展宽的特点2022/9/28本讲稿第十六页，共三十三页各种光纤的综合性能和用途各种光纤的综合性能和用途2022/9/28本讲稿第十七页，共三十三页2.4单模光纤的设计单模光纤的设计n2.4.1引言n多模光纤色散多模光纤色散2022/9/28本讲稿第十八页，共三十三页单模光纤的色散单模光纤的色散图图2.4.1石英玻璃的材料
8、色散石英玻璃的材料色散DMDW图图2.4.2单模光纤的波导色散单模光纤的波导色散2022/9/28本讲稿第十九页，共三十三页常规常规SI单模光纤单模光纤(SMF-Single Mode Fiber)ZMD：零色散点零色散点ZMD1.3 m 0=1.55 m D17ps/nm/km 0.2dB/km 2022/9/28本讲稿第二十页，共三十三页零色散位移光纤零色散位移光纤(DSF-Zero Dispersion Shifted Fiber)ZMD1.55 m2022/9/28本讲稿第二十一页，共三十三页非零色散位移光纤非零色散位移光纤(Nonzero Dispersion Shifted Fib
9、er)2022/9/28本讲稿第二十二页，共三十三页单模光纤色散比较单模光纤色散比较2022/9/28本讲稿第二十三页，共三十三页2.4.2截止条件截止条件2022/9/28本讲稿第二十四页，共三十三页2.4.3色散特性色散特性2022/9/28本讲稿第二十五页，共三十三页2.5偏振保持光纤简介偏振保持光纤简介n2.5.1引言引言n轴对称单模光纤：两个轴对称单模光纤：两个线偏振线偏振正交模式或两个正交模式或两个圆偏振圆偏振正交模式正交模式n n偏振模色散偏振模色散偏振模色散偏振模色散：实际光纤不可避免地存在一定缺陷，如纤芯：实际光纤不可避免地存在一定缺陷，如纤芯椭圆度和内部残余应力，使两个偏振
10、模的传输常数不同，椭圆度和内部残余应力，使两个偏振模的传输常数不同，这样产生的时间延迟差称为这样产生的时间延迟差称为偏振模色散或双折射色散偏振模色散或双折射色散偏振模色散或双折射色散偏振模色散或双折射色散。偏振态改变偏振态改变 发生偏振色散发生偏振色散n保偏光纤：维持光波偏振态的偏振保持光纤保偏光纤：维持光波偏振态的偏振保持光纤2022/9/28本讲稿第二十六页，共三十三页n n偏振模色散偏振模色散取决于光纤的取决于光纤的双折射双折射，由，由=x-ynxk-nyk得到得到2022/9/28本讲稿第二十七页，共三十三页双折射参量的定义双折射参量的定义 保偏光纤保偏光纤(PMF)传输相位差传输相位
11、差2022/9/28本讲稿第二十八页，共三十三页拍长拍长LB高双折射率高双折射率(HB)保偏光纤保偏光纤:BF10-5低双折射率低双折射率(LB)保偏光纤保偏光纤:BF10-6保偏光纤保偏光纤(PMF)2022/9/28本讲稿第二十九页，共三十三页2.5.2保偏光纤结构类型保偏光纤结构类型(Polarization Maintaining Fiber)2022/9/28本讲稿第三十页，共三十三页2.5.3高双折色光纤的制作方法高双折色光纤的制作方法n石英管或预制棒研磨法（石英管或预制棒研磨法（MCVD法）法）n管套棒法管套棒法n光刻腐蚀法光刻腐蚀法n气相腐蚀法气相腐蚀法2022/9/28本讲稿第三十一页，共三十三页光纤的制造预制棒法光纤的制造预制棒法相相似似折折射射率率分分布布的的直直径径 2cm左左右右，长长1m预预制制棒棒，再再拉拉成成长长度度10km，0.125mm细细直直径径的的光光纤纤。特特点点是是可可制制造造折折射射率率分分布布复复杂的光纤。杂的光纤。2022/9/28本讲稿第三十二页，共三十三页光纤的制造预制棒法光纤的制造预制棒法2022/9/28本讲稿第三十三页，共三十三页