第2章 光纤讲义.pptVIP

光信号的传输特性;光源;第二章 光信号的传输特性;2.1 光纤概述 2.2 光纤的损耗特性 2.3 光纤的色散特性及色散限制 2.4 光纤中的非线性光学效应;2.1 光纤概述;2.1.1 光纤的结构;根据芯区折射率径向分布的不同，可分为：;-数值孔径(NA)：;以不同入射角进入光纤的光线将经历不同的途径，虽然在输入端同时入射并以相同的速度传播，但到达光纤输出端的时间却不同，出现了时间上的分散，导致脉冲严重展宽。;1. 阶跃光纤;1. 阶跃光纤;2. 渐变光纤;麦克斯韦方程与波动方程;麦克斯韦方程与波动方程;波动方程的近似解;波动方程的近似解;波动方程的近似解;确定传输模式的参数。可由波动方程导出。;模折射率（有效折射率）：;按照光纤传输模式的多少分： 单模光纤 多模光纤 按照光纤截面折射率分布分： 阶跃型光纤 梯度型光纤(多模光纤) 双包层（W型） 三角分布--色散位移光纤(DSF G.653),非零色散位移光纤(NZ-DSF G.655);ITU-T标准光纤 G.652：普通单模光纤（SMF） G.653：色散位移光纤(DSF) G.655：非零色散位移光纤(NZ-DSF),产品：康宁LEAF；长飞：大保实 特种光纤: 保偏光纤（PMF） 色散补偿光纤（DCF） 掺铒光纤（EDF）等;光纤的种类;模场直径MFD;三种主要类型光纤的比较;2.1.3 光纤的结构设计与制造;光纤光缆的制作;光纤制造工艺简介;2. 光纤的拉制工艺;3.成缆;塑料光纤;光纤性能是有限制的，随着信道数据率和传输距离的增加，光纤不再是一个透明管道. 传输特性 损耗(dB/km)，直接影响中继距离； 色散(ps/nm.km)，将引起光脉冲展宽和码间串扰 ，最终影响通信距离和容量； 非线性效应 ;2.1 光纤概述 2.2 光纤的损耗特性 2.3 光纤的色散特性及色散限制 2.4 光纤中的非线性光学效应;;示例;第二传输窗口;光纤的损耗机理(1);光纤的损耗机理(2);光纤的损耗机理(3);损耗测量;2. 背向散射法;2.1 光纤概述 2.2 光纤的损耗特性 2.3 光纤的色散特性及色散限制 2.4 光纤中的非线性光学效应;2.3.1 光纤的色散特性;群速色散(GVD);群速度; 群时延是频率的函数，因此任意频谱分量传播相同距离所需的时间都不一样。 ;光脉冲展宽(1);光脉冲展宽(2);光脉冲展宽(3);光脉冲展宽(4);光脉冲展宽(5);单模光纤的色散;单模光纤的色散;Dispersion of “Standard” Single-Mode Fiber;波导色散DW对D(?2)的影响依赖于光纤设计参数，如纤芯半径和芯－包层折射率差?。根据光纤的这种特性，可改变光纤的色散情况，进行色散位移。;G.653色散位移光纤;G.653色散位移光纤;G.655非零色散位移光纤;SMF, G.652, 标准单模光纤 DSF, G.653, 色散位移光纤 NZ-DSF, G.655, 非零色散位移光纤 DFF, 色散平坦光纤 LEAF, 大有效面积光纤 DCF, 色散补偿光纤 NDF, 负色散光纤;NZ-DSF;单模光纤的发展与演变总结(1);单模光纤的发展与演变总结(2);单模光纤的发展与演变总结(3);高阶色散效应;模式双折射;对于典型的单模光纤： 保偏光纤：;Polarisation Maintaining Fiber;光纤色散对系统的限制;2.1 光纤概述 2.2 光纤的损耗特性 2.3 光纤的色散特性及色散限制 2.4 光纤中的非线性光学效应﹡;2.4 光纤中的非线性光学效应;2.4.1 概述; 光纤中的非线性效应可分为两类:;非线性效应概述; 所有这些非线性中的任意一种效应引起信号损伤时，需要获得一些附加功率，以维持BER与原先无非线性效应时一样。这部分附加功率（以分贝为单位）就是相应非线性效应的功率代价。;1. 有效长度Leff：;2. 有效面积Aeff:;2.4.2 受激非弹性散射; 在高功率传输时，光纤中的受激喇曼散射和受激布里渊散射能导致相当大的损耗，一旦入射光功率超过阈值，散射光强将呈指数增长---散射是一种阈值行为。;二、受激布里渊散射（SBS）（1）;峰值增益gB?5?10-11m/W，这样Pth可低至1mW，特别是在1550nm最低损耗处，将极大地限制光波系统的注入功率。但以上估计忽略了与入射光有关的谱宽效应，在典型系统中阈值功率可增大至10mW或更高。不过还应注意消除。;4、减小SBS对系统影响的主要措施 减低入纤功率（减小中继间隔？） 增加光源线宽（色散限制？）;三、受激喇曼散射（SRS）（1）;三、受激喇曼散射（SRS）（2）;?1