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双折射现象 一束入射到介质中的光经折射后变为两束光，称为双折射。 折射后的两束光都是线偏光，一束遵循折射定律，称为寻常光（o光, ordinary ray ）,另一束不遵循折射定律， 称为非常光（e光, extraordinary ray ）。 能够产生双折射的材料，都是具有各向异性结构的。 3）波导色散　　光纤中传输的某一模式，它由一定的频带(或波长)范围的光组成，各频率的光传播系数和速度不同而引起的色散称为波导色散(τb)。与模式色散、材料色散相比，波导色散很小。　　从以上分析看出，由模式色散（τm）、材料色散(τc)、波导色散(τb)引起的总色散，可用光纤传输脉冲展宽表示 　　多模光纤中，模式色散是主要的，而单模光纤只有材料色散和波导色散。一般情况下，单模光纤以材料色散为主，波导色散比材料色散小两个数量级。 2.光纤色散对光信号的影响　　光纤的色散导致光信号的波形失真，表现为脉冲宽度，它是光纤的时域特性。对于数字通信系统来讲，光信号的脉冲展宽是一项重要的指标。脉冲展宽过大就会引起相邻脉冲间隙减小，相邻脉冲将会产生部分重叠而使再生中继器发生判决错误，从而使误码率增加，如图2.16所示。 　展宽引起的码间干扰示意图 色散大小的比较 (1) 单模光纤的色散: 材料色散和波导色散 (2) 多模光纤的色散: 多模色散材料色散波导色散 零色散波长 17ps/nm.km@1550nm D=DM+DW 3.光纤色散表示法 　　可用不同方法来表示光纤的色散。常用的有最大时延差Δτ，脉冲展宽σ和光纤带宽B。　　最大时延差描述光纤中速度最快和最慢的光波成分的时延之差。脉冲展宽和光纤带宽描述光纤色散对传输信号的影响。将一段光纤看做一个网络，可用时域法和频域法分析其色散特性。当在时域分析时，色散影响用脉冲展宽表示；而在频域分析时，则采用传输带宽表示。 单模光纤的双折射 分类: 1. 线双折射: 光纤对两个正交的线偏振光有???0. (1)几何双折射:由于光纤截面的非圆性引起的. 最典型的是纤芯的椭圆度引起的双折射。当纤芯直径不均匀时，沿长轴和短轴方向振动的两线偏振基模的相位常数?x??y, 产生线双折射. (2)应力双折射: 通过光弹效应引起的. 光纤材料本身是各向同性的介质, 因而不同偏振方向的光场所遇到的折射率是相同的. 但当光纤受力时, 便引起了弹性变形, 通过光弹效应, 该形变又引起折射率的变化, 使材料变为各向异性, 从而产生双折射. 影响: 由于存在双折射, 两模式的群速度不同, 因而会在光纤中引起偏振色散; 双折射的存在还会导致光纤输出偏振态不稳定. 这些双折射效应都会对光纤通信质量构成严重影响. 2. 圆双折射:光纤对两个左右旋转的圆偏振光有???0. (1)场致圆双折射: 如果沿光纤的轴向施加外磁场B, 则通过光纤的偏振光的偏振方向将发生旋转. (2)扭转产生的圆双折射: 光纤绕其中心轴转动, 由于剪切应力的作用, 会在光纤中引起圆双折射. 3. 椭圆双折射: 光纤对两个正交的线偏振光和两个左右旋转的圆偏振光都有???0. 2.2 石英光纤的构造和制备 石英光纤的基本构造 纤芯：SiO2+GeO2 包层：SiO2 多包层：SiO2+硼或氟 涂覆层：环氧树脂、硅橡胶等 5?50?m 125 ?m 光纤外径250 ?m 过程：制作预制棒→拉丝→涂覆 (1)制作预制棒 MCVD—改进的化学汽相沉积法 PCVD－等离子体激活化学汽相沉积法 OVD－棒外汽相沉积法 VAD－轴向汽相沉积法 2. 石英光纤的制备 原料：液态卤化物：四氯化硅、四氯化锗、氟里昂等 MCVD法的特点：在石英反应管（趁底管）内沉积内包层和芯层的玻璃，整个系统处于封闭的超提纯状态下。 MCVD法制备光纤预制棒示意图 掺杂试剂 典型预制棒 长1m,直径2cm 第一步：熔制光纤的内包层玻璃。 主体材料：液态SiCl4；掺杂试剂：CF2Cl2, SF6, C2F4；载运气体：O2 SiCl4+O2→SiO2+2Cl2↑ 2 CF2Cl2+ SiCl4+2O2 → SiF4+2Cl2 ↑ +2CO2 ↑ 石英管内壁上形成SiO2－SiF4玻璃层，作为光纤内包层。 第二步：熔制芯层玻璃。 主体材料：液态SiCl4；掺杂试剂：GeCl4；载运气体：O2 SiCl4+O2→SiO2+2Cl2↑ GeCl4+