光纤结构和类型资料讲解.ppt

紫外吸收和红外吸收这两种吸收带从不同方向伸展到可见光区。光纤中固有吸收很小，在0.8~1.6μm波段，小于0.1dB/km，在1.3~1.6μm波段，小于0.03dB/km。 （2）杂质吸收 光纤中的杂质主要有过渡金属和氢氧根(OH-)离子。 这些杂质是早期实现低损耗光纤的障碍。由于技术的进步，目前过渡金属离子含量已经降低到其影响可以忽略的程度。 由氢氧根离子(OH-)产生的吸收峰出现在0.95μm、1.24 μm和1.39 μm波长，其中以1.39μm的吸收峰影响最为严重。 目前氢氧根离子(OH-)的含量已经降低到10-9以下，1.39μm吸收峰损耗也减小到0.5dB/km以下。 (二) 散射损耗 散射损耗是指在光纤中传输的一部分光由于散射而改变了传输方向，从而使一部分光不能传输到终端所产生的损耗。 散射损耗主要是瑞利散射损耗和波导散射损耗。 （1）瑞利散射损耗 瑞利散射损耗是由材料微观密度不均匀引起的。瑞利散射损耗与波长λ四次方成反比，可用经验公式表示为 （dB/km） 瑞利散射系数 A [（dB/km）·μm4 ]取决于纤芯与包层折射率差Δ。 当Δ分别为0.2%和0.5%时，A分别为0.86和1.02。 （dB/km） 瑞利散射损耗是光纤的固有损耗，它决定着光纤损耗的最低理论极限。 如果Δ=0.2%，在1.55μm波长，光纤最低理论极限为0.149 dB/km。 dB/km （2）波导散射损耗 波导散射损耗是由于光纤结构缺陷(如气泡)引起的散射产生的。 结构缺陷散射产生的损耗与波长无关。 瑞利散射损耗曲线和波导散射损耗曲线如图所示。 (3) 辐射损耗 辐射损耗是由于光纤中的传导模在光纤的弯曲部分转换成辐射模而造成的。如图。 若在直的光纤中有一满足全反射条件的光线，它代表一个传导模，当它入射至光纤弯曲部分时，由于光纤的弯曲，它的入射角变得小于全反射临界角，于是这条光线不再满足全反射条件，而是折射到包层中取了，造成了辐射损耗，也称为弯曲损耗。 弯曲损耗与光纤的弯曲半径成指数关系，弯曲半径越大，弯曲损耗越小，一般认为，当弯曲曲率半径大于 10 cm 时，弯曲损耗可以忽略不计。 3 光纤的损耗波谱曲线 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 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。 单模光纤损耗谱，示出各种损耗机理 小结 1、单模光纤损耗曲线图 2、单模光纤色散损耗曲线图 G.652、 G.653、 G.655 的色散参数 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 二、多模光纤的色散 1、长度为 L 突变型多模光纤的色散为 （弱导光纤） 2、长度为 L 渐变型多模光纤的色散为 n(0)：纤芯轴线的折射率 三、单模光纤的色散 1、色散系数 理想单模光纤没有模式色散，只有材料色散和波导色散。材料色散和波导色散总称为波长色散，它是时间延迟随波长变化产生的结果。 单模光纤的波长色散用D(λ) 度量，其单位是，即单位波长间隔（1nm）的两个频率成分在光纤中传播1km时 所产生的群时延差。在工程中将称为色散系数。即定义为： 经过复杂推导，合理简化，得到单位长度的单模光纤色散系数为 色散系数 D 单位是 2、单模光纤色散系数 上式右边第一项 Dm 为材料色散; 上式右边第二项 DW 为波导色散。 （1）、材料色散 Dm 其值由实验确定, SiO2材料的近似经验公式为 计算和实验发现： 石英光纤在波长λ=1273nm处，Dm=0， λ1273nm，Dm为负值； λ1273nm， Dm为正值。 （2）、波导色散DW 计算和实验得出, 普通单模光纤的波导色散系数 DW 在波长 0~1.8 μm 范围都是负值。 其绝对值则 由 纤芯半径、相对折射率差及折射率的分布规律确定。 一般讲，纤芯半径越小，折射率差越大，波导色散也越负。但与波长的变化不大。 3、单模光纤色散特性 在一定的波长范围内，波导色散与材料色散具