第5章光纤的特征参数与测试技术.ppt

2000.3 SG 13 /GII presentation 第五章 光纤的特征参数与测试技术 § 5.1 光纤的损耗 § 5.1 光纤的损耗 光纤的损耗分类 §5.1.1 光纤材料的吸收损耗 光纤的损耗谱 Optical Fiber Attenuation §5.1.2 散射损耗 瑞利散射的机制 2.受激喇曼散射与受激布里渊散射 § 5.1.3 光纤的弯曲损耗 损耗机理 1. 宏弯损耗 2.过渡弯曲损耗 损耗分析 3. 微弯曲损耗 §5.2 光纤的色散与带宽 色散定义 §5.2.1 阶跃型弱导光纤的色散 1. 材料色散 群速度色散 (GVD) 2. 波导色散 总色散 G.652标准单模光纤 G.653单模光纤(DSF) G.655单模光纤(NZ-DSF) 3. 模间色散 4. 偏振模色散 (PMD) 色散值计算 §5.3 单模光纤模场半径 功率传输函数定义模场半径wT 最大激发效率定义模场半径Wη 确定Wη的四种数学等效方法 模场半径的其它定义 模场半径定义的比较 §5.4 单模光纤截止波长 §5.5 光纤参数测试技术 ITU-T 建议的测试方法 §5.5.1 注入条件与稳态分布 扰模器、滤模器和包层模剥除器 §5.5.2 损耗的测量 §5.5.3 折射率分布的测量 2. 近场扫描法 3. 端面反射法 §5.5.4 带宽测量* 2. 色散的测量* §5.5.5 数值孔径的测量 §5.5.6 模场半径的测量 §5.5.7 截止波长的测量 1. 折射率近场法 根据光纤折射光(辐射模) 功率与折射率n(r)成正比而建立起来的测试方法。 测量方法: 利用透镜将光束会聚成很小的光点入射光纤端面,入射最大角θ‘max由输入光栏控制,θ’max远大于光纤数值孔径角,以在光纤中激励起导模、漏模和辐射模; 将光纤的一端浸入折射率匹配液盒之中,可使部分漏模与辐射模逸出光纤,形成一个空心光锥; 利用一个遮光盘挡住漏模光,同时限定折射角θ“min, 由探测器接收辐射模功率P(r) 该方法比折射近场法要差一些 工作原理：基于端面菲涅尔反射的功率反射系数R和折射率n(r)有着确定的关系，通过测试R或反射功率P(r)来确定n(r)： 1. 脉冲展宽测量* 针对色散位移光纤在1.55μm色散为零，会产生四波混频，导致信道间发生串扰，不利于多信道的WDM系统的问题，如果有微量色散，FWM干扰反而还会减小。针对这一特点，人们研制了非零色散光纤（NZ－DSF）。非零色散光纤实质上是一种改进的色散位移光纤，其零色散波长不在1.55μm，而是在1.525μm或1.585μm处。非零色散光纤削减了色散效应和四波混频效应，而标准光纤和色散移位光纤都只能克服这两种缺陷中的一种，所以非零色散光纤综合了标准光纤和色散位移光纤最好的传输特性，既能用于新的陆上网络，又可对现有系统进行升级改造，它特别适合于高密度WDM系统的传输，所以非零色散光纤是新一代光纤通信系统的最佳传输介质。 在1530－1565nm窗口有较低的损耗 工作窗口较低的色散，一定的色散抑制了非线性效应（四波混频）的发生。 可以有正的或负的色散——海底传输系统 正色散SPM效应压缩脉冲，负色散SPM效应展宽脉冲。 为DWDM系统的应用而设计的 G.655单模光纤的应用 结论: 适用于10Gb/s以上速率DWDM传输， 是未来大容量传输，DWDM系统用光纤的理想选择。 三种光纤色散情况比较 正常色散区 反常色散区 单模光纤的色散优化设计 1550 nm 1320 1550 nm G.653 色散位移光纤：让损耗和色散最低点都在1550 nm 办法：材料色散不变，通过改变 折射率剖面形状来增大波 导色散，使零色散点往长 波长方向移动 普通商用光纤 色散位移光纤 G.656 色散平坦光纤 在较大的范围内保持相近的色散值，适用于波分复用系统 普通商用光纤 色散平坦光纤 色散补偿光纤 (DCF) 色散补偿光纤 传输光纤 0 100 50 100 150 200 传播长度 总色散 (ps/km·nm) TX RX 正负色散率搭配使系统累积色散为零 缺点：(1) 高损耗； (2) 短波长过补偿、长波长欠补偿，不宜用于WDM系统 中途谱反转技术 非线性 器件 等长、色散性质相同的光纤 利用光纤光栅(FBG)进行色散补偿 注：FBG是一种可以反射特定波长的光栅器件 在多模光纤中,脉冲展宽主要决定于多模群延时差Δτm 产生原因来自于各个不同导模的群速不相同 模间色散并不是由于频率不同引起的,故称其为 单色弥散似乎更为合适 基模两个相互正交的偏振模的传播速度不同导致光脉冲的展宽，称之为偏振模色散. 通常其大小为： 0.5 ps