光纤的特性ppt课件

第二章光纤的特性 2 1引言光纤传输损耗 色散和偏振是光纤最重要特性参量 它在很大程度上决定了中继站之间的距离 1 2 2光纤的损耗 损耗 吸收损耗 散射损耗 本征吸收 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 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 2 光纤损耗的来源 1 2 水峰 3 2 3光纤色散 光纤色散是光纤最重要特性参量之一 它在很大程度上决定了信号传输质量 4 脉冲与脉冲线宽 为光源的线宽 为脉冲的脉宽 5 2 3 1引言 光纤色散 在光纤中传输的光脉冲 受到由光纤的折射率分布 光纤材料的色散特性 光纤中的模式分布以及光源的光谱宽度等因素决定的 延迟畸变 使该脉冲波形在通过光纤后发生展宽 1 多模色散 2 波导色散 3 材料色散 4 偏振色散 波长色散 6 群延时t 7 色散对光纤传输系统的影响 在时域和频域的表示方法不同 如果信号是模拟调制的 色散限制带宽 Bandwith 如果信号是数字脉冲 色散产生脉冲展宽 Pulsebroadening 所以 色散通常用3dB光带宽f3dB或脉冲展宽 表示 用脉冲展宽表示时 光纤色散可以写成 2n 2m 2w 1 2 n 模式色散 m 材料色散 w 波导色散所引起的脉冲展宽的均方根值 8 群速与群延时 群速的表示 群延时 群速Vg行进单位长度所花费的时间 即 9 光纤内的群延时 ps nm 10 材料色散参量 ps nm km 材料色散参量 11 波导色散 短波长 0 82 m处材料色散M 110 波导色散M 2ps nm km材料色散 难调整波导色散 比较容易调整 12 偏振模弥散 水平偏振基模与垂直偏振基模的群速不同造成的脉冲即 x y 13 多模光纤色散 SI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 14 举例 n1 1 48 n2 1 473 L 0 3km 0 0047 15 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模式运载 因不同偏振态光的群速不同导致的脉冲展宽 各种色散导致脉冲展宽的特点 16 各种光纤的综合性能和用途 17 2 4单模光纤的设计 2 4 1引言多模光纤色散 18 单模光纤的色散 19 常规SI单模光纤 SMF SingleModeFiber ZMD 零色散点 ZMD 1 3 m 0 1 55 mD 17ps nm km 0 2dB km 20 零色散位移光纤 DSF ZeroDispersionShiftedFiber ZMD 1 55 m 21 非零色散位移光纤 NonzeroDispersionShiftedFiber 22 单模光纤色散比较 23 2 4 2截止条件 24 2 4 3色散特性 25 2 5偏振保持光纤简介 2 5 1引言轴对称单模光纤 两个线偏振正交模式或两个圆偏振正交模式偏振模色散 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 使两个偏振模的传输常数不同 这样产生的时间延迟差称为偏振模色散或双折射色散 偏振态改变发生偏振色散保偏光纤 维持光波偏振态的偏振保持光纤 26 偏振模色散 取决于光纤的双折射 由 x y nxk nyk得到 27 双折射参量的定义 保偏光纤 PMF 传输相位差 28 拍长LB 高双折射率 HB 保偏光纤 BF 10 5 低双折射率 LB 保偏光纤 BF 10 6 保偏光纤 PMF 29 2 5 2保偏光纤结构类型 PolarizationMaintainingFiber 30 2 5 3高双折色光纤的制作方法 石英管或预制棒研磨法 MCVD法 管套棒法光刻腐蚀法气相腐蚀法 31 光纤的制造 预制棒法 相似折射率分布的直径2cm左右 长1m预制棒 再拉成长度10km 0 125mm细直径的光纤 特点是可制造折射率分布复杂的光纤 32 光纤的制造 预制棒法 33