光纖傳輸特性.ppt

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1、2.6光纖傳輸特性主要內容損耗色散光纖的帶寬和沖激響應光纖中的非線性效應單模光纖性能指標2.6.1損耗1、損耗的定義：當光在光纖中傳輸時，隨著傳輸距離的增加，光功率逐漸減小，這種現(xiàn)象即稱為光纖的損耗。2、損耗一般用損耗系數(shù)α表示：(單位：dB/km)損耗大小影響光纖的傳輸距離長短和中繼距離的選擇，影響光纖通信系統(tǒng)的成本3、損耗的種類吸收損耗散射損耗其他損耗吸收損耗本征吸收損耗是由于光纖材料本身吸收光能量產生的。主要存在紅外波段的分子振動吸收和紫外波段的電子躍遷吸收。紅外吸收對長波長有影響，紫外吸收對短波長有影響。雜質吸收損耗主要是由于光纖中含有的各種過渡金屬離子和氫氧根（OH-）離子在光的

2、激勵下產生振動，吸收光能量造成。（OH-）離子的吸收對光通信的長波長影響比較大（主要在1.38um)。散射損耗散射損耗是指在光纖中傳輸?shù)囊徊糠止庥捎谏⑸涠淖儌鬏敺较颍瑥亩挂徊糠止獠荒艿竭_收端所產生的損耗。主要包含瑞利散射損耗、非線性散射損耗和波導效應散射損耗。瑞利散射損耗是由于光纖材料折射率分布小尺寸的隨即不均勻性所引起的本征損耗。瑞利散射損耗與波長的四次方成反比，即波長越短，損耗越大。因此對短波長窗口影響較大。非線性散射損耗是當光強度大到一定程度時，產生非線性喇曼散射和布里淵散射，使輸入光信號的能量部分轉移到新的頻率成分上而形成損耗。因此非線性散射損耗是隨傳播頻率變化的。在常規(guī)光纖中

3、由于半導體激光器發(fā)送光功率較小，該損耗可忽略。但在DWDM系統(tǒng)中，由于總功率很大，就必須考慮其影響。波導效應散射損耗是由于光纖波導結構缺陷引起的損耗，與波長無關。光纖波導結構缺陷主要由熔煉和拉絲工藝不完善造成。其他損耗主要是連接損耗和彎曲損耗和微彎損耗。連接損耗是由于進行光纖接續(xù)是端面不平整或光纖位置未對準等原因造成接頭處出現(xiàn)損耗。其大小與連接使用的工具和操作者技能有密切關系。彎曲損耗是由于光纖中部分傳導模在彎曲部位成為輻射模而形成的損耗。它與彎曲半徑成指數(shù)關系，彎曲半徑越大，彎曲損耗越小。微彎損耗是由于成纜時產生不均勻的側壓力，導致纖芯與包層的界面出現(xiàn)局部凹凸引起。連接與耦合損耗：軸偏角

4、度偏彎曲損耗（宏彎損耗和微彎損耗）單模光纖中的宏彎損耗：a)光纖中的模場分布b)彎曲光纖中的模場分布微彎損耗宏彎損耗彎曲損耗是光信息傳輸所受衰減的主要原因之一，它與光纖敷設的彎曲半徑有關，最小彎曲半徑常作為光纖的一項參數(shù)給出。彎曲半徑應超出光纖包層直徑的150倍；對短期應用，應超過包層直徑的100倍。如果包層直徑為125μm的話，這兩個數(shù)值分別19mm和13mm。利用光纖的彎曲損耗特性，可以在光纖鏈路上引入一些可控的衰減。在需要對光進行可控衰減時，通過將光纖繞上幾圈就可以實現(xiàn)，所繞圈數(shù)和半徑均可控制衰減量。4光纖的損耗波譜曲線損耗dB/km一般測試曲線長波長窗口瑞利散射波導缺陷吸收紫外吸收

5、紅外吸收短波長窗口光纖通信所使用的三個低損耗窗口:0.85um約為2.5dB/km1.31um約為0.5dB/km1.55um約為0.2dB/km2.6.2光波導中信號失真1什么是色散，色散的分類名詞：色散信號在光纖中是由不同的頻率成份和不同的模式成份攜帶的，這些不同的頻率成份和模式成份有不同的傳播速度，使得光纖輸出波形在時間上產生展寬。色散種類：模內色散（色度色散）和模間色散，偏振模色散（單模光纖中）。2模內色散（色度色散）模內色散包括材料色散和波導色散材料色散：纖芯的材料的折射率隨波長的變化導致色散。折射率隨波長的變化,使不同波長的群速度不同，造成時延差,發(fā)生脈沖展寬。在1.27um處

6、最小波導色散：原因是由于光纖中只有80%的光功率在纖芯中傳播，20%在包層中傳播，由于包層中傳播速率大于纖芯，就出現(xiàn)色散。波導色散的大小取決于光纖的設計色度色散3偏振模色散4模間色散模間色散產生的原因：即使在同一頻率的光，不同的模式群速率不一樣，也產生色散。它主要取決于光纖的折射率分布。模間色散主要存于多模光纖中。5光纖各種色散對傳輸?shù)挠绊懀篍-E+E-E+模間色散材料色散偏振模色散6色散效應對高速通信系統(tǒng)的影響10Gb/s40Gb/s7階躍型光纖的模式色散在階躍型光纖中，當光線端面的入射角小于端面臨界角時，將在纖芯中形成全反射。若每條光線代表一種模式，則不同入射角的光線代表不同的模式，不

7、同入射角的光線，在光纖中的傳播路徑不同，而由于纖芯折射率均勻分布，纖芯中不同路徑的光線的傳播速度相同，因此不同路徑的光線到達輸出端的時延不同，從而產生脈沖展寬，形成模式色散。漸變型光纖中光線的傳播路徑是近似于正弦形曲線，其中正弦幅度大的光線傳播距離長，而正弦幅度小的光線傳輸路程短，但由于漸變型光纖纖芯折射率分布在軸心處最大并沿徑向逐漸減小，所以正弦幅度最大的光線由于離軸心遠，折射率小而傳播速率高，而正弦幅度最小的光線由于