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1、淺談光纖的色散□劉繼賢中南大學(xué)鐵道校區(qū)現(xiàn)代教育技術(shù)中心410075光纖有兩個(gè)重要性質(zhì)即損耗和色散。損耗關(guān)系到通信系統(tǒng)傳輸距離的長短和中繼站間隔距離的選擇是首要的特性。損耗的波譜曲線關(guān)系到光波波長的選擇。而色散會使輸入脈沖在傳輸過程中展寬產(chǎn)生碼間干擾增加誤碼率從而限制通信容量。因此研究光纖的色散合理設(shè)計(jì)光纖的剖面結(jié)構(gòu)改善其傳輸特性制造優(yōu)質(zhì)的、色散小的光纖對增加通信系統(tǒng)的容量加大傳輸距離發(fā)展新型光纖通信技術(shù)都是極為重要的。為了研宄如何減小色散需要了解色散的概念、來源、表示方法及色散對通信系統(tǒng)傳輸信號的影響以便在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及實(shí)際應(yīng)用中采取相應(yīng)的措施減
2、少色散的影響。下面就以上問題進(jìn)行論述。1色散的概念及分類1.1光纖中色散的概念由于信號在光纖中是由不同的頻率成分和不同的模式成分來攜帶的這些不同的頻率成分和模式成分有不同的傳播速率從而引起色散。也可以從波形在吋間上展寬的角度去理解也就是說光脈沖在通過光圖7電感L的漆包線直徑不宜過小否則用于集中供電的網(wǎng)絡(luò)上時(shí)L容易被燒毀。下面給出一組經(jīng)驗(yàn)值供大家制作時(shí)參考:L用0.6mm漆包線在3.5mm的圓柱上繞9匝脫胎而成。在550MHz系統(tǒng)上使用吋C取4pF調(diào)整L的間距可使扣在10chZ9ch之間變化在300MHz系統(tǒng)上使用時(shí)C取6pF調(diào)整L的間距可使fO
3、在6chl0ch之間變化。R取400Q時(shí)在fl）頻道上的陷波幅度為10dBR取200Q時(shí)fD的陷波幅度為6dB。本陷波器在一般的屮頻段凸起的網(wǎng)絡(luò)上都可使用仴有的網(wǎng)絡(luò)情況較特殊其屮頻段隆起的范圍較寬有可能從增補(bǔ)1頻道至增補(bǔ)10頻道這種情況下圖7電路的陷波帶寬將不夠這時(shí)可采用兩個(gè)并聯(lián)諧振回路串接并使這兩個(gè)回路諧振點(diǎn)錯殲通?？勺寖蓚€(gè)回路分別諧振于Z3ch和Z8ch具體參數(shù)見圖8若R用可調(diào)電阻則可做成一個(gè)幅度可調(diào)的寬帶陷波器寬帶陷波器的插入損耗較大一般為11.5dB左右。上述陷波器可直接焊接在去掉電路板的分配器的引腳上以便在線路上靈活插入龍海市區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)
4、及村級有圖8線電視網(wǎng)絡(luò)十線普遍存在屮頻段凸起這一問題并長期無法解決致使系統(tǒng)帶內(nèi)總有幾個(gè)頻道圖像質(zhì)量差甚至無法收看自本人將中頻段陷波器推廣后這一問題得到了有效解決全市有線電視傳輸質(zhì)量普遍得到提高。3結(jié)朿語奮線電視網(wǎng)絡(luò)幅頻特性的好壞直接影響到系統(tǒng)的整體質(zhì)量以上僅就電纜網(wǎng)絡(luò)普遍存在的幅頻失真問題提出了一些解決辦法然而最有?III妥罡鏡慕餼靄旆a故嵌韻低辰泄飫賂腦臁R蛭低徹飫賂腦旌蠓糯篤骷妒臀拊雌骷擁募妒饗約跎俜凳A嫻幕芻嵯嚶跣=卦氡取13.壞鞅取11.寸鞅取8.春先尾釓謀鵲認(rèn)低稱淥副暌步蟠筇岣咭屹宋頤怯1）譴實(shí)鋇氖被韻低辰泄飫賂腦觳14.x克跣：扛齬
5、飩詰愕母哺前刖堆細(xì)窨ij品糯篤骷妒U庋緄母髦質(zhì)A娌拍芙椚階畹拖薅扔邢叩縭酉低車牟〕鮒柿坎拍艿玫礁拘緣奶岣摺J嶄迦掌?20002112058屮國有線電視??技術(shù)交流纖傳播期間其波形隨時(shí)間發(fā)中展寬這種現(xiàn)象稱為光纖的色散。1.2光纖色散的分類通常把光纖中的色散分為三種類型:模式色散、模內(nèi)色散和偏振色散。而模內(nèi)色散又分為材料色散和波導(dǎo)色散。1.2.1模式色散多模光纖中即使是同一波長模式不同傳播速度也不同它所引起的色散稱為模式色散?；蛘哒f不同模式的光在光纖中傳輸時(shí)的傳輸常數(shù)不同從而使傳輸同樣長的距離后不同模式的光波之間產(chǎn)生了群吋延差如圖1所示。假設(shè)這根光
6、纖可以傳輸3個(gè)模式其中高次模到達(dá)輸出端所需的時(shí)間較長結(jié)果是入射到光纖的窄脈沖由于不同模式到達(dá)的時(shí)間不同或者說群時(shí)延不同從而在輸出端發(fā)生了脈沖展寬。圖1必須指出單模光纖只存在一個(gè)模式?jīng)]有模式色散所以模式色散是多模光纖才有的。對于其屮最高次模和最低次模的光根據(jù)理論分析模間最大時(shí)延差Tsn1Zen1n2-11ZcA式中:nl為光纖纖芯的折射率n2為光纖包層的折射率c為真空光速Z為光線沿光纖軸向傳輸?shù)木嚯x△為相對折射率差。由上式看出階躍光纖的最大模間時(shí)延差與△成正比。若Zlkmnll.5A0.01取C3xlO5km/s則is50ns/km相應(yīng)帶寬B=1
7、2TslOMHz??km這說明階躍光纖的模式色散大能傳輸?shù)膸捫?。根?jù)理論分析拋物型漸變折射率分布多模光纖屮的時(shí)延差TGnlZ2cA2這說明漸變折射率分布多模光纖屮模間時(shí)延差與A2成正比。同樣當(dāng)Zlkm時(shí)nll.5A0.01則TG0.25ns/km相應(yīng)帶寬為B12TG2GHz??km。所以在同樣條件下漸變折射率分布多模光纖的吋延差只有階躍光纖的0.25500.5而傳輸容量比階躍光纖高出200倍。1.2.2模內(nèi)色散模內(nèi)色散亦稱顏色色散或多色色散。主要是由于光源有一定帶寬從而使信號在光中會有不同的波長成分而引起的?；蛘哒f信號的不MJ頻率分量具有不同
8、的群速度結(jié)果導(dǎo)致光脈沖的展寬。模內(nèi)色散包括材料色散和波導(dǎo)色散。1材料色散材料色散發(fā)生在模式內(nèi)部。由于光纖纖芯材料使得組成同一個(gè)模式波形的不同頻率以不同
