光波導(dǎo)理論4PPT課件

1、條形波導(dǎo)條形波導(dǎo)1. strip-loaded waveguide:(a)在平板波導(dǎo)表面部分地加載介質(zhì)，在平板波導(dǎo)表面部分地加載介質(zhì)，加載介質(zhì)部分的波導(dǎo)的等效折射率加載介質(zhì)部分的波導(dǎo)的等效折射率會(huì)變大，這部分把光限制起來(lái)。會(huì)變大，這部分把光限制起來(lái)。(b)加載金屬部分的等效折射率會(huì)減加載金屬部分的等效折射率會(huì)減小，在空氣覆蓋層部分將起到波導(dǎo)功小，在空氣覆蓋層部分將起到波導(dǎo)功能。能。2. ridge waveguide:首先在襯底表面上，通過(guò)蒸發(fā)、濺射、首先在襯底表面上，通過(guò)蒸發(fā)、濺射、擴(kuò)散、外延生長(zhǎng)等方法制作平板波導(dǎo)，擴(kuò)散、外延生長(zhǎng)等方法制作平板波導(dǎo)，然后刻蝕除去多余部分。然后刻蝕除去多余部分

2、。3. buried waveguide:通過(guò)選擇性的擴(kuò)散、離子交換、離子通過(guò)選擇性的擴(kuò)散、離子交換、離子注入、激光照射等方法，在接近襯底注入、激光照射等方法，在接近襯底表面的地方形成高折射率的波導(dǎo)層。表面的地方形成高折射率的波導(dǎo)層。第1頁(yè)/共107頁(yè)圓柱波導(dǎo)（光纖）圓柱波導(dǎo)（光纖）單模：8 10mm多模：50mm125mm纖芯包層涂覆層護(hù)套層強(qiáng)度元件內(nèi)護(hù)層光纖纜芯外護(hù)層第2頁(yè)/共107頁(yè)條形波導(dǎo)的波動(dòng)方程分析馬卡梯里（Marcatili）近似第3頁(yè)/共107頁(yè)xy第4頁(yè)/共107頁(yè)設(shè)五個(gè)非陰影區(qū)的折射率分別為 12345nnnnn、 、 、 、 ，每個(gè)區(qū)域的波數(shù)用 jk表示， 它們與各分量的

3、關(guān)系為 22221,2,5jxjyjzjkkkkj各區(qū)域波數(shù)分量有如下關(guān)系： 123145xxxxyyyykkkkkkkk,1,2,5jzkj第5頁(yè)/共107頁(yè) 模式分析xmnE1.xmnE 模中各場(chǎng)量的關(guān)系由麥克斯韋方程，有 0i,im EHHE分量方程為002020200iiiizyzxyyxzzyxzyyzEi EyEi EiHxEEHxyHi Hn EyHn ExHn Exmm 第6頁(yè)/共107頁(yè)各電磁場(chǎng)分量可以用 寫(xiě)成202202202001111xyxyyyyzyzHHEHnxHEnx yHEinxHHiym 222220220yyyHHk nHxy模關(guān)于主要磁場(chǎng)分量 的波動(dòng)方程為

4、 xmnEyHyH第7頁(yè)/共107頁(yè)2.xmnE 模分析根據(jù)近似分析，可寫(xiě)出5個(gè)區(qū)域中的磁場(chǎng) yH的磁場(chǎng)函數(shù)形式23451()2()3()4()5cos()cos(),cos(),cos(),cos(),IVcos()yByAxAxBxxyyBABAy WxxBABy WyxxBAAx XyyABAx XyyHk xk yXxXWy WHk xeXxXyWHHk xeXxX WyHk yeXxWy WHk ye 區(qū)區(qū)區(qū)區(qū),VBBAxXWy W 區(qū)第8頁(yè)/共107頁(yè)12345I VIII IIIIV VxyH HHHHzkkx2345式 中、 、 、 、分 別 為 區(qū) 域 中 磁 場(chǎng) 的 常 數(shù)

5、 振 幅因 子 ， 其 下 標(biāo) 表 示 各 個(gè) 區(qū) 域 的 代 號(hào) ， 它 們 之 間 的 關(guān) 系 由 邊 界條 件 決 定 ； 是方 向 的 相 位 常 數(shù) ； 、 是 區(qū) 中 場(chǎng) 沿方 向和 y方 向 的 相 位 常 數(shù) ； 、 、 、分 別 是 波 導(dǎo) 四 周 、 、及 區(qū) 中 場(chǎng) 量 在 與 界 面 垂 直 方 向 上 的 衰 減 常 數(shù) 。 是兩個(gè)特定的初始相位因子，其作用是調(diào)整波導(dǎo)內(nèi)場(chǎng)量幅值的位置或空間分布的相位，以滿足波導(dǎo)條帶四周的邊界條件。yx、第9頁(yè)/共107頁(yè)把上式形式的解代入波動(dòng)方程可得222220122222202222223032222240422222505xyxy

6、xyyxyxkkk nkk nkk nkk nkk n第10頁(yè)/共107頁(yè)3.色散方程的導(dǎo)出色散方程的導(dǎo)出2245112245arctanarctan0,1,2,3xxxABxxnnkXXqqnknk23arctanarctan0,1,2,3yyyAByykWWppkk2254221415arctanarctan1,2,3xxxABxxknknkXXmmnn23arctanarctan1,2,3yyyAByykkkWWnn第11頁(yè)/共107頁(yè) 初始相位因子為初始相位因子為225422151411arctanarctan222xxxn kn knn2311arctanarctan222yyykk

7、mnmn當(dāng) 、 取奇數(shù)時(shí)， 取零；當(dāng) 、 取偶數(shù)時(shí)， 取1。第12頁(yè)/共107頁(yè)模式分析ymnE00202020iiiiizyxzxyxzzxzxyxzEi EHyEi ExEEHxyHn EyHi Hn ExHn Eymm 220202202001111yxxxyxxzxzHHEnx yHEHnyHEinyHHixm 222220220 xxxHHk nHxy第13頁(yè)/共107頁(yè)的本征方程為的本征方程為ymnE45arctanarctan1,2,3xxxABxxkkkXXmm2232221213arctanarctan1,2,3yyyAByykknnkWWnnnn4511arctanarct

8、an222xxxxxhkk221213222311arctanarctan222yyyyynnln kn k 初始相位因子為初始相位因子為第14頁(yè)/共107頁(yè)導(dǎo)模的電場(chǎng)分布導(dǎo)模的電場(chǎng)分布第15頁(yè)/共107頁(yè)第16頁(yè)/共107頁(yè)平板波導(dǎo)變換馬卡提里近似分析得到的條形介質(zhì)波導(dǎo)模式本征值方程實(shí)際上是由兩個(gè)獨(dú)立的介質(zhì)平板波導(dǎo)TE模和TM模的模式本征方程組成的。因此，所謂馬卡提里近似分析，實(shí)際上是把條形介質(zhì)波導(dǎo)分解為下圖所示的兩個(gè)介質(zhì)平板波導(dǎo)。 第17頁(yè)/共107頁(yè)BAXX axxyy bABWW1n2n3n4n5n1n平板波導(dǎo)變換平板波導(dǎo)變換(a)x方向受約束的方向受約束的波導(dǎo)；波導(dǎo)；(b)y方向受約

9、束的波導(dǎo)方向受約束的波導(dǎo)第18頁(yè)/共107頁(yè)xmnE模 式分析2254221415arctanarctan1,2,3xxxABxxknknkXXmmnn23arctanarctan1,2,3yyyAByykkkWWnn主要電磁場(chǎng)分量是主要電磁場(chǎng)分量是Ex和和Hy，對(duì)上圖（，對(duì)上圖（a）所示波導(dǎo)，電場(chǎng)振動(dòng)方）所示波導(dǎo)，電場(chǎng)振動(dòng)方向與界面垂直，而磁場(chǎng)振動(dòng)方向與界面平行，這種場(chǎng)型相當(dāng)于向與界面垂直，而磁場(chǎng)振動(dòng)方向與界面平行，這種場(chǎng)型相當(dāng)于TM模；而對(duì)對(duì)上圖（模；而對(duì)對(duì)上圖（b）所示波導(dǎo)，電場(chǎng)振動(dòng)方向與界面平行，）所示波導(dǎo)，電場(chǎng)振動(dòng)方向與界面平行，而磁場(chǎng)振動(dòng)方向與界面垂直，這種場(chǎng)型相當(dāng)于而磁場(chǎng)振動(dòng)方向

10、與界面垂直，這種場(chǎng)型相當(dāng)于TE模。根據(jù)模。根據(jù)m、n的定義和平板波導(dǎo)的本征方程，直接寫(xiě)出的定義和平板波導(dǎo)的本征方程，直接寫(xiě)出 的模式本征方程為的模式本征方程為xmnE第19頁(yè)/共107頁(yè)ymnE模式分析 45arctanarctan1,2,3xxxABxxkkkXXmm2232221213arctanarctan1,2,3yyyAByykknnkWWnnnn主要電磁場(chǎng)分量是主要電磁場(chǎng)分量是Ey和和Hx，對(duì)上圖（，對(duì)上圖（a）所示波導(dǎo)，電場(chǎng)振動(dòng)方）所示波導(dǎo)，電場(chǎng)振動(dòng)方向與界面平行，而磁場(chǎng)振動(dòng)方向與界面垂直，這種場(chǎng)型相當(dāng)于向與界面平行，而磁場(chǎng)振動(dòng)方向與界面垂直，這種場(chǎng)型相當(dāng)于TE模；而對(duì)對(duì)上圖（模

11、；而對(duì)對(duì)上圖（b）所示波導(dǎo)，電場(chǎng)振動(dòng)方向與界面垂直，而）所示波導(dǎo)，電場(chǎng)振動(dòng)方向與界面垂直，而磁場(chǎng)振動(dòng)方向與界面平行，這種場(chǎng)型相當(dāng)于磁場(chǎng)振動(dòng)方向與界面平行，這種場(chǎng)型相當(dāng)于TM模。根據(jù)模。根據(jù)m、n的的定義和平板波導(dǎo)的本征方程，直接寫(xiě)出定義和平板波導(dǎo)的本征方程，直接寫(xiě)出 的模式本征方程為的模式本征方程為ymnE第20頁(yè)/共107頁(yè)截止條件與單模傳輸對(duì)于傳輸模式，、區(qū)域中的衰減常數(shù) 2345yyxx、都是正實(shí)數(shù)。 如果它們中的某一個(gè)為零，則該模式截止。 222220122222012,34,5iyyiixxikknnikknni45nn12220141ABmknnXX第21頁(yè)/共107頁(yè)對(duì)左右對(duì)稱(chēng)的

12、波導(dǎo)， ymnE模的截止波長(zhǎng)為12221421ABcXXnnm另一個(gè)截止條件為 12221221ABcWWnnn對(duì)于一個(gè)指定的模式 ymnE或或xmnE可以取上兩式中值較小的那一個(gè)作為這個(gè)模式的截止波長(zhǎng)。第22頁(yè)/共107頁(yè)1111yxEE、模單模傳輸?shù)臈l件則為22142ABXXnn 在工作波長(zhǎng)為定值的條件下，則單模傳輸?shù)臈l件為條形波導(dǎo)的寬度應(yīng)滿足22142ABXXnn第23頁(yè)/共107頁(yè)xymnmnmnEE對(duì)于每套 和 值對(duì)應(yīng)一個(gè)模和一個(gè)模,條型波導(dǎo)中導(dǎo)波模的最大數(shù)目為1 2222222max12142345N22;ABABkWWXXnnnnnn nn成立條件：第24頁(yè)/共107頁(yè)圓柱波導(dǎo)光

13、纖第25頁(yè)/共107頁(yè)第26頁(yè)/共107頁(yè)兩個(gè)出發(fā)點(diǎn): 第27頁(yè)/共107頁(yè)20zzEk E2+20zzHk H2+xryz包層n2纖芯n1在柱坐標(biāo)系下，有：rrzzrrzzEEEHHHaa+aaa+aEH第28頁(yè)/共107頁(yè)2222222222221111zzzzzzzzEEEErrrrrzHHHHrrrrrz 代入z方向上的亥姆霍茲方程：2222022222220222110110zzzzzzzzEEErn k ErrrrzHHHrn k Hrrrrz 第29頁(yè)/共107頁(yè)橫向分量可以由以下關(guān)系得到：0022200002220020222020022200zzrzzzzrzzkEHjEk

14、nrrkEHjEk nrrrk nHEjHk nrrHEjHk nk nrmmm 第30頁(yè)/共107頁(yè) , ,ZErzR rZ z2222222222222021( )( )1( )( )( )( )() ( )0d Z zZ zdzdmdd R rdR rrrk nrm R rdzdr 第31頁(yè)/共107頁(yè)n 第32頁(yè)/共107頁(yè)第33頁(yè)/共107頁(yè)()(),( , , , ),imitzmzimitzmUAJr eeraaE rz tWBKr eeraa()(),( , , , ),imitzmzimitzmUCJr eeraaHrz tWDKr eeraa第34頁(yè)/共107頁(yè)第35頁(yè)/共

15、107頁(yè) 22221222011mmmmmmmmJUKWJUKWmnnUJUwKWUJUWKWkUW 2211mmmmJUKWmUJUwKWUW 弱導(dǎo)條件下：第36頁(yè)/共107頁(yè)第37頁(yè)/共107頁(yè)第38頁(yè)/共107頁(yè)221022210anknnaV22021knaU20222knaW222122222nnnnVWbeff0/kneff第39頁(yè)/共107頁(yè)11111201( )( )( )21( )( )( )22lim( )cos()421lim( )( )! 2mmmmmmmxmmxJxJxJxmJxJxJxxmJxxxxJxm微分公式：遞推公式：大宗量近似：小宗量近似：第40頁(yè)/共107

16、頁(yè)1111101( )( )( )21( )( )( )21lim( )(1)!2(1)lim( )2ln()(0)1.781mmmmmmxmxmmmxKxKxKxmKxKxKxxKxexmxmKxmx 微分公式：遞推公式：大宗量近似：小宗量近似：第41頁(yè)/共107頁(yè)（1）TE模和TM模00110000()()()()()()()()J UK WJ UK WUJ UWK WUJ UWK W 或（2）EH模： 11( )()( )()mmmmJUKWUJUWKW （3）HE模： 112211()()()()()()()()mmmmmmmmJUKWUJUWKWUJUWKWJUKW 或 (4)LP模

17、線性極化模11( )()( )()llllJ UK WUJUWKW 1TETM1EH1HElmm模和模模模第42頁(yè)/共107頁(yè)模LP01LP11LP21HE11TE01TM01HE21EH11HE11LP模的分類(lèi)及場(chǎng)分布和光斑模的分類(lèi)及場(chǎng)分布和光斑模的下標(biāo)模的下標(biāo)m m表示表示沿圓周方向光場(chǎng)出現(xiàn)沿圓周方向光場(chǎng)出現(xiàn)最大值的對(duì)數(shù)，最大值的對(duì)數(shù)，n n表表示沿半徑方向光場(chǎng)的示沿半徑方向光場(chǎng)的最大值個(gè)數(shù)。最大值個(gè)數(shù)。第43頁(yè)/共107頁(yè)LP模命名法與矢量模命名法的對(duì)應(yīng)關(guān)系LP命名法矢量模命名法LP0n模(m=0)HE1n模LP1n模(m=1)TE0n模、TM0n模、HE2n模LPmn模(m2)EHm-

18、1,n模、HEm+1,n模第44頁(yè)/共107頁(yè)電力線磁力線zyr( )x第45頁(yè)/共107頁(yè)第46頁(yè)/共107頁(yè)導(dǎo)波模截止導(dǎo)波模截止 導(dǎo)波模截止是指電磁能量已經(jīng)不能集中在纖芯中傳播而向?qū)Р＝刂故侵鸽姶拍芰恳呀?jīng)不能集中在纖芯中傳播而向包層彌散的臨界狀態(tài)，此時(shí)的導(dǎo)波模徑向歸一化衰減常數(shù)包層彌散的臨界狀態(tài)，此時(shí)的導(dǎo)波模徑向歸一化衰減常數(shù)W=0，我們將此時(shí)的歸一化頻率，我們將此時(shí)的歸一化頻率V和歸一化和歸一化常數(shù)常數(shù)U分別記為分別記為Vc、Uc。 (1)TE、TM模的截止條件0()0cJ U模式模式TE01、TM01TE02、TM02TE03、 TM03TE04、 TM04截 止 頻截 止 頻率率V

19、c2.404835.520088.6537311.79153若干TE0n、TM0n模的截止頻率第47頁(yè)/共107頁(yè)導(dǎo)模條件 cVV截止條件 cVV臨界條件 cVV第48頁(yè)/共107頁(yè) (2)HE模的截止條件（a）m=1 10()0ccUJ U1,Um0,模式模式HEHE1111 HEHE1212HEHE1313HEHE1414HEHE1515截止頻率截止頻率V Vc c0 03.83173.83171 17.015597.0155910.1734710.1734713.3236913.32369若干HE1n模的截止頻率第49頁(yè)/共107頁(yè)（b）m22()0mcJU若干HEmn模的截止頻率模式H

20、EmnHE21HE22HE23HE24HE31HE32HE33HE34截止頻率Vc2.404835.520088.6537311.791533.831717.0155910.1734713.32369第50頁(yè)/共107頁(yè) (3)EH模的截止條件()0mcJU若干EHmn模的截止頻率模式EHmnEH11EH12EH13EH14EH21EH22EH23EH24截止頻率Vc3.831717.0155910.1734713.323695.135628.4172411.6198414.79595第51頁(yè)/共107頁(yè)可以看出，HE2n模與TE0n和TM0n模的歸一化截止頻率相同，是互相簡(jiǎn)并的。HE3n模與

21、EH1n和HE1,n+1模的歸一化截止頻率相同，是互相簡(jiǎn)并的。依此類(lèi)推，當(dāng)m3時(shí)，EHmn和HEm-2,n模的歸一化截止頻率相同，是互相簡(jiǎn)并的。第52頁(yè)/共107頁(yè)第53頁(yè)/共107頁(yè)現(xiàn)將較低的幾個(gè) 模式的歸一化截止頻率按照由高到低的順序排列如下：Vc=0 HE11模Vc=2.40483 TE01、TM01、HE21模Vc=3.83171 EH11、HE12、HE31模Vc=5.13562 EH21、HE41模Vc=5.52008 TE02、TM02、HE22模Vc=6.38016 EH31、HE51模第54頁(yè)/共107頁(yè)導(dǎo)波模遠(yuǎn)離截止導(dǎo)波模遠(yuǎn)離截止所謂遠(yuǎn)離截止時(shí)的導(dǎo)波模是指歸一化頻率V遠(yuǎn)大于

22、歸一化截止頻率Vc、能量幾乎完全集中在纖芯中的模式狀態(tài)。 為了簡(jiǎn)化分析，將遠(yuǎn)離截止的狀態(tài)看成V 的極限情況。 模式遠(yuǎn)離截止的條件 W ()mKW的漸近式為 ()2WmKWeW 上式對(duì)m=0和m0都適用，將其代入各模式的特征方程就可以得到遠(yuǎn)離截止時(shí)的特征方程。第55頁(yè)/共107頁(yè)1( )0J U TE0n模和TM0n模遠(yuǎn)離截止時(shí)的特征方程 U值是一階貝塞爾函數(shù)的根1n=3.83171、7.01559、10.17347、13.32369 與前面截止時(shí)的u0值聯(lián)系起來(lái)可以看出：TE0n、TM0n模的u值是限制在零階貝塞爾函數(shù)的第n個(gè)根與一階貝塞爾函數(shù)的第n個(gè)根之間的。 第56頁(yè)/共107頁(yè)第57頁(yè)/

23、共107頁(yè)EHmn模遠(yuǎn)離截止時(shí)特征方程 1( )0mJUEHmn模在遠(yuǎn)離截止時(shí)，其U的取值為(m+1)階貝塞爾函數(shù)的根，即（m+1）n，記作：U= （m+1）n ，與截止時(shí)的情況綜合考慮，EHmn模的U值變化范圍在mn和（m+1）n之間。第58頁(yè)/共107頁(yè)HEmn模遠(yuǎn)離截止時(shí)特征方程 1()0mJUHEmn模在遠(yuǎn)離截止時(shí)，其U的取值為(m-1)階貝塞爾函數(shù)的根，即(m-1)n，記作：U=(m-1)n，與截止時(shí)的情況綜合考慮，當(dāng)m1時(shí)，HE1n模的U值變化范圍在1(n-1)和0n之間；當(dāng)m2時(shí)，HEmn模的U值變化范圍在(m-2)n和(m-1)n之間。第59頁(yè)/共107頁(yè) 各模式U值變化范圍如

24、下表所示模式名稱(chēng)TE0n模TM0n模EHmn模HEmn模m=1m2U值截止0nmn1(n-1)(m-2)n遠(yuǎn)離截止1n(m+1) n0n(m-1)n第60頁(yè)/共107頁(yè)第61頁(yè)/共107頁(yè) 給定V值, V=Vc, 則Vc越大導(dǎo)模數(shù)越多;反之亦然。 當(dāng)Vc2.405時(shí), 在光纖中只存在HE11模,其它導(dǎo)模均截止, 為單模傳輸。第62頁(yè)/共107頁(yè) 縱坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化頻率的變化范圍為01，對(duì)應(yīng)于模折射率n=n2和n=n1。 橫坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化頻率V2.40483時(shí)，只有混合模HE11可以存在，這也就是光纖單模工作時(shí)的基?；蛑髂＃渌叽文６际墙刂沟?。光纖是否單模工作，與芯徑、工作頻率和折射率平方差的平方根有關(guān)

25、；基?；蛑髂Ｊ腔旌夏E11，它沒(méi)有截止頻率，而其他模式都有截止頻率。第63頁(yè)/共107頁(yè)較大的V值，可以認(rèn)為模式個(gè)數(shù)MV2/2；而且包層中傳播的光功率與總光功率的關(guān)系為 圖中的曲線可用于計(jì)算光纖的波導(dǎo)色散，其值與d/d或d/d有關(guān)2 23PPV包層總第64頁(yè)/共107頁(yè)405. 2)/2(22210nnaVc)/(202. 122210nnac202. 1/ )(2221nnac)/(202. 12221nnacfc單模條件: :單模光纖尺寸: :單模光纖截止波長(zhǎng): :單模光纖截止頻率: :僅當(dāng)波長(zhǎng)大于截止波長(zhǎng)時(shí)方可在光纖中實(shí)現(xiàn)單模傳輸。這時(shí)，在光纖中傳輸?shù)氖荋E11模，稱(chēng)為基模或主模。緊鄰

26、HE11模的高階模是TE01、TM01模和HE21模，其截止值均為2.405。第65頁(yè)/共107頁(yè)第66頁(yè)/共107頁(yè)016160101010101016122221.484.0 1020.0032.21.31 10TETM2.405,1.31TETMTETM2221.484.0 1020.0031.202.405cccVk n aVn aVVVmn amVmm c由可得，而和模的歸一化截止頻率，顯然故不能傳輸波長(zhǎng)為的和模。對(duì)于和模，其截止波長(zhǎng)為即入射光波長(zhǎng)小于1.20mm時(shí)，才能傳播。第67頁(yè)/共107頁(yè)第68頁(yè)/共107頁(yè)6116162162631632221.5 6 102 0.0022

27、.3061.55 102221.5 6 102 0.0022.731.31 102221.5 6 102 0.0024.210.85 10Vn aVn aVn a 第69頁(yè)/共107頁(yè)11111010121111.552.306,0()2.405(,)HEccmVV HEVV TETMHEm當(dāng)時(shí)，所以光纖中只能傳輸導(dǎo)波模。2211010121231111101211.312.73,0()2.405(,)3.832(,)HETETMHEcccmVV HEV TETMHEVV HEEHm01當(dāng)時(shí)，所以光纖中能傳輸?shù)哪Ｊ接小?31101012131111232111012111120.854.21,

28、0()2.405(,)3.832(,)5.136()HETETMHEHEEHHEccccmVV HEV TETMHEV HEEHHEVV EHm0131當(dāng)時(shí)，所以光纖中能傳輸?shù)哪Ｊ接?、?0頁(yè)/共107頁(yè)光纖的演變光纖的演變 多模光纖的首先出現(xiàn)有其歷史必然性 單模光纖的大規(guī)模應(yīng)用是技術(shù)和市場(chǎng)共同推動(dòng)的結(jié)果 發(fā)光二極管：光斑直徑大 接續(xù) 業(yè)務(wù)需求量 激光器制造技術(shù)的突破 大容量業(yè)務(wù) 。第71頁(yè)/共107頁(yè)多模光纖多模光纖 最常用的多模光纖為芯徑50和62.5um的兩種光纖，主要用于通信系統(tǒng)； 還有其他各種芯徑的多模光纖用于不同的場(chǎng)合（如40um、100um等）； 包層直徑一般為125um，即常見(jiàn)

29、多模光纖為：50/125、62.5/125； 根據(jù)芯徑的不同還有其他直徑的包層，如200/230等。第72頁(yè)/共107頁(yè)階躍多模光纖最大的不足：模色散漸變折射率多模光纖可以彌補(bǔ)這個(gè)不足！第73頁(yè)/共107頁(yè)多模光纖的局限性：多模光纖的局限性：1. 殘余的色散和模噪聲限制了漸變折射率光纖的性能；2. 需要高精度的制備工藝； 新一代多模光纖通過(guò)對(duì)制備工藝的革新和光纖結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，新一代多模光纖通過(guò)對(duì)制備工藝的革新和光纖結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，性能得到了大幅提升，成為短距離通信系統(tǒng)的理想選擇。性能得到了大幅提升，成為短距離通信系統(tǒng)的理想選擇。（50/125um）第74頁(yè)/共107頁(yè)單模光纖單模光纖 單模光纖避免了

30、模色散、模噪聲和多模傳輸附帶的其他效應(yīng)，所以單模光纖傳輸信號(hào)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于多模光纖，能夠?qū)崿F(xiàn)高速率、大容量、遠(yuǎn)距離傳輸。 纖芯直徑和芯/包折射率差決定了光纖的單模狀態(tài)； 常規(guī)單模光纖纖芯直徑為8-10um，包層直徑為125um第75頁(yè)/共107頁(yè) ITU-T IEC GBG.652 (G.652.A、 G.652.B、 G.652.C、 G.652.D)G.653G.654G.655 (G.655.A、 G.655.B、 G.655.C)G.656B1 (B1.1、 B1.2、 B1.3）B2B4非色散位移單模光纖非色散位移單模光纖截止波長(zhǎng)位移單模光纖截止波長(zhǎng)位移單模光纖波長(zhǎng)段擴(kuò)展的非色散位移

31、單模光纖波長(zhǎng)段擴(kuò)展的非色散位移單模光纖色散位移單模光纖色散位移單模光纖非零色散位移單模光纖非零色散位移單模光纖單模光纖分類(lèi)第76頁(yè)/共107頁(yè)第77頁(yè)/共107頁(yè)第78頁(yè)/共107頁(yè)B1B2B4B1.1B1.2B1.3非色散位移單模光纖 截止波長(zhǎng)位移單模光纖波長(zhǎng)段擴(kuò)展的非色散位移單模光纖色散位移單模光纖非零色散位移單模光纖GB/T 9771.1 GB/T 9771.2GB/T 9771.3GB/T 9771.4GB/T 9771.5G.652.A/BG.654G.652.C/DG.653G.655IECGBITU-T大體上是按光纖的色散特性來(lái)分類(lèi)的第79頁(yè)/共107頁(yè)第80頁(yè)/共107頁(yè)零色散

32、位移光纖零色散位移光纖 G.653B2GB/T 9771.4 零色散波長(zhǎng)位于1550nm 現(xiàn)在基本不生產(chǎn)：適當(dāng)?shù)纳⒖梢砸种乒饫w的非線性效應(yīng)！因此該光纖不能用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)。是一定歷史時(shí)期的產(chǎn)物。第81頁(yè)/共107頁(yè)非零色散位移光纖非零色散位移光纖 G.655B4GB/T 9771.5 隨著波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生，成為長(zhǎng)途骨干網(wǎng)的首選光纖； 零色散波長(zhǎng)偏移1550nm；第82頁(yè)/共107頁(yè)技術(shù)背景u傳輸網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)向高速率、大容量、長(zhǎng)距離發(fā)展；u40Gbit/s系統(tǒng)發(fā)展面臨的技術(shù)難題：1.色度色散管理技術(shù)；2.偏振模色散（PMD）；3.光信噪比；4.非線性效應(yīng)；5.封裝技術(shù)第83頁(yè)/共10

33、7頁(yè)大有效面積大有效面積低色散斜率低色散斜率（大功率輸入）（寬的工作范圍）色散優(yōu)化色散優(yōu)化由于同時(shí)無(wú)法兼顧光纖的有效面積和色散斜率，所以G.655光纖大體上沿著兩個(gè)方向發(fā)展，并且根據(jù)技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求不斷做出調(diào)整和平衡。第84頁(yè)/共107頁(yè) 不同廠家生產(chǎn)的不同廠家生產(chǎn)的G.655G.655光纖各不相同，光纖各不相同，但是沒(méi)有哪一家的具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。但是沒(méi)有哪一家的具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。ITU-TITU-T對(duì)這個(gè)光纖的規(guī)定尺度也是很寬松的。對(duì)這個(gè)光纖的規(guī)定尺度也是很寬松的。第85頁(yè)/共107頁(yè) G.655A G.655B G.655C 最小色散值 0.1 1.0 1.0 最大色散值 6.0 10 10

34、 符號(hào) 正或負(fù) 正或負(fù) 正或負(fù) 15301565nm色散 最大色散與最小色散差值 5 5 最小色散值 待定 待定 最大色散值 待定 待定 15651625nm色散 符號(hào) 正或負(fù) 正或負(fù) 1550nm 衰減 最大值 0.35 0.35 0.35 1625nm 衰減 最大值 0.4 0.4 PMDQ 最大值 0.5 0.5 0.2 ITU-T G.655 光纖指標(biāo) 注：2006年3月新發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)中增加了兩個(gè)子類(lèi)：G.655D和G.655E。第86頁(yè)/共107頁(yè)第87頁(yè)/共107頁(yè)寬帶光傳輸用非零色散單模光纖寬帶光傳輸用非零色散單模光纖 G.656 （在IEC和GB中暫無(wú)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)）為了幫助網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)

35、商增加其核心網(wǎng)絡(luò)的帶寬，降低系統(tǒng)成本，2004年ITU-T宣布通過(guò)了“寬帶光傳輸用非零色散單模光纖”標(biāo)準(zhǔn)； 這種光纖可以用于CWDM而不需要進(jìn)行色散補(bǔ)償，并能方便的升級(jí)為DWDM。 這種光纖應(yīng)用在DWDM中，增加了40個(gè)傳輸信道。第88頁(yè)/共107頁(yè)將工作波長(zhǎng)范圍擴(kuò)展到S-波段技術(shù)背景第89頁(yè)/共107頁(yè)主要改進(jìn)色度色散G.655AG.655B/CG.6561460 1530214（）1530 15650.16.0（）110（）1565 1625待定1. 工作波長(zhǎng)范圍擴(kuò)展到S波段；2. SCL波段范圍內(nèi)色散更為平坦；3. 可以同時(shí)應(yīng)用于CWDM和DWDM；4. 其它參數(shù)與G.655相似。第90頁(yè)/共107頁(yè)光纖技術(shù)的發(fā)展，使人們對(duì)光纖的色