第二章_光纤传输理论.pptVIP

但是，实际上制造的光纤并不理想，工艺再好、制造过程精度再高，多少还是造成折射率分布各向异性，从而使得两个偏振模的传输常数不相等，βx≠βy ，沿光纤传输时产生相位差，两个垂直偏振模不再简并，引起偏振的变化。 §2-4 单模光纤 单模光纤中存在两个相互独立且偏振面相互正交的简并模式。由于结构不完善，光纤对两个简并模式具有不同的有效折射率，它们在光纤中以不同的相速度传播，即双折射效应： b = k(ny - nx) 或者 Bf = ny - nx (低双折射光纤) 10-8 Bf 10-3 (高双折射光纤) HE11偏振态相互正交的两个简并模 §2-4 单模光纤 双折射对光纤通信的影响： 沿光纤传输时，偏振态不断变化，对相干光通信有影响（相干光通信的极化方向要求不变）； 产生极化色散（由于nx≠ny，两个偏振模传输速度不一样）。 拍长Lb的概念： 两个偏振模的相位差达到2 π 的光纤长度定义为Lb。 归一化双折射B： §2-4 单模光纤 当两个简并模相位差为2π整数倍时，则光的偏振态与入射点相同，此时称该点处出现“拍”，两个拍之间的间隔就是所定义的拍长。 实际中，由于受到应力影响，双折射系数沿轴并非常量，因此线偏振光很快变成任意偏振光。 单模光纤中的特有现象：光偏振态呈周期变化 d = 0 d p/2 d = p/2 d p/2 d = 2p LB §2-4 单模光纤 §2-4 单模光纤 3．单模光纤的分类 ITU-T (国际电信联盟－电信标准化机构)建议规范了G.651、 G.652、 G.653、G.654和G.655四种单模光纤。 （1）G.652光纤 G.652光纤，也称常规单模光纤，是指色散零点（即色散为零的波长）在1310nm附近的光纤。 （2）G.653光纤 G.653光纤也称色散位移光纤（DSF），是指色散零点在1550nm附近的光纤，它相对于G.652光纤，色散零点发生了移动，所以叫色散位移光纤。 （3）G.654光纤 G.654光纤是截止波长（大于1310nm）单模光纤。其设计重点是降低1550nm的衰减，其零色散点仍然在1 310nm附近，因而1550nm窗口的色散较高，为17~20ps/nm·km。G.654光纤主要应用于海底光纤通信。 （4）G.655光纤 由于G.653光纤的色散零点在1 550nm附近，DWDM系统在零色散波长处工作易引起四波混频效应。为了避免该效应，将色散零点的位置从1 550nm附近移开一定波长数，使色散零点不在1 550nm附近的DWDM工作波长范围内。这种光纤就是非零色散位移光纤（NDSF）。 §2-4 单模光纤 （5）G.651光纤 G.651光纤称为渐变型多模光纤，这种光纤在光纤通信发展初期广泛应用于中小容量、中短距离的通信系统中。 G.653光纤是为了优化1 550nm窗口的色散性能而设计的，但它也可以用于1310nm窗口的传输。由于G.654光纤和G.655光纤的截止波长都大于1310nm，所以G.654光纤和G.655光纤不能用于1310nm窗口。 §2-4 单模光纤 光纤的性能参数很多，可以归纳为三大类。 一、几何特性和光学特性 1. 几何特性 光纤的几何特性包括纤芯直径、包层直径、纤芯/包层同心度、不圆度和光纤翘曲度等。 （1）纤芯直径 纤芯直径主要是对多模光纤的要求。ITU-T规定，多模光纤的芯直径为50/62.5±3μm。 §2-5 光纤的性能参数(传输特性) （2）包层直径 包层直径指光纤的外径，ITU-T规定，多模及单模光纤的包层直径均要求为125±3μm。 目前，光纤生产制造商已将光纤外径规格从125.0±3μm提高到125.0±1μm。 （3）纤芯/包层同心度和不圆度 纤芯/包层同心度是指纤芯在光纤内所处的中心程度。 目前光纤制造商已将纤芯/包层同心度从≤0.8μm的规格提高到≤0.5μm的规格。 不圆度包括芯径的不圆度和包层的不圆度。 ITU-T规定，芯径不圆度≤6%，包层不圆度(包括单模)＜2%。 注：纤芯/包层同心度对接续损耗的影响最大。 §2-5 光纤的性能参数(传输特性) 2. 光学特性 光纤的光学特性有折射率分布、最大理论数值孔径、模场直径及截至波长等。 （1）折射率分布 多模光纤的折射率分布，决定光纤带宽和连接损耗，单模光纤的折射率分布，决定工作波长的选择。 （2