光波導(dǎo)理論20124PPT教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1光波導(dǎo)理論光波導(dǎo)理論201243ncladding1ncore2nsubstract平板波導(dǎo)平板波導(dǎo)第1頁/共108頁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，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。率會(huì)變大，這部分把光限制起來。(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)小，在空氣覆蓋層部分將起到波導(dǎo)功能。功能。2. ridge waveguide:首先在襯底表面上，通過蒸發(fā)、濺首先在襯底表面上，通過蒸發(fā)、濺射、擴(kuò)散

2、、外延生長等方法制作平射、擴(kuò)散、外延生長等方法制作平板波導(dǎo)，然后刻蝕除去多余部分。板波導(dǎo)，然后刻蝕除去多余部分。3. buried waveguide:通過選擇性的擴(kuò)散、離子交換、離通過選擇性的擴(kuò)散、離子交換、離子注入、激光照射等方法，在接近子注入、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襯底表面的地方形成高折射率的波導(dǎo)層。導(dǎo)層。第2頁/共108頁單模：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3頁/共108頁第4頁/共108頁xy第5頁/共108頁設(shè)五個(gè)非陰影區(qū)的折射率分別為設(shè)五個(gè)非陰影區(qū)的折射率分別為 12345nnnnn、 、 、

3、、 ，每個(gè)區(qū)域的波數(shù)用每個(gè)區(qū)域的波數(shù)用 jk表示，表示， 它們與各分量的關(guān)系為它們與各分量的關(guān)系為 22221,2,5jxjyjzjkkkkj各區(qū)域波數(shù)分量有如下關(guān)系：各區(qū)域波數(shù)分量有如下關(guān)系： 123145xxxxyyyykkkkkkkk,1,2,5jzkj第6頁/共108頁xmnE1.xmnE 模中各場量的關(guān)系由麥克斯韋方程，有由麥克斯韋方程，有 0i,im EHHE分量方程為分量方程為002020200iiiizyzxyyxzzyxzyyzEi EyEi EiHxEEHxyHi Hn EyHn ExHn Exmm 第7頁/共108頁各電磁場分量可以用各電磁場分量可以用 寫成寫成20220

4、2202001111xyxyyyyzyzHHEHnxHEnx yHEinxHHiym 222220220yyyHHk nHxy模關(guān)于主要磁場分量 的波動(dòng)方程為 xmnEyHyH第8頁/共108頁2.xmnE 模分析根據(jù)近似分析，可寫出根據(jù)近似分析，可寫出5個(gè)區(qū)域中的磁場個(gè)區(qū)域中的磁場 yH的磁場函數(shù)形式的磁場函數(shù)形式23451()2()3()4()5cos()cos(),cos(),cos(),cos(),IVcos()yByAxAxBxxyyBABAy WxxBABy WyxxBAAx XyyABAx XyyHk xk yXxXWy WHk xeXxXyWHHk xeXxX WyHk yeX

5、xWy WHk ye 區(qū)區(qū)區(qū)區(qū),VBBAxXWy W 區(qū)第9頁/共108頁12345I VIII IIIIV VxyH HHHHzkkx2345式 中、 、 、 、分 別 為 區(qū) 域 中 磁 場 的 常 數(shù) 振 幅因 子 ， 其 下 標(biāo) 表 示 各 個(gè) 區(qū) 域 的 代 號 ， 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 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 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

6、導(dǎo)內(nèi)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)條帶四周的場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。邊界條件。yx、第10頁/共108頁把上式形式的解代入波動(dòng)方程可得把上式形式的解代入波動(dòng)方程可得222220122222202222223032222240422222505xyxyxyyxyxkkk nkk nkk nkk nkk n第11頁/共108頁3.色散方程的導(dǎo)出色散方程的導(dǎo)出2245112245arctanarctan0,1,2,3xxxABxxnnkXXqqnknk23arctanarctan0,1,2,3yyyAByy

7、kWWppkk2254221415arctanarctan1,2,3xxxABxxknknkXXmmnn23arctanarctan1,2,3yyyAByykkkWWnn第12頁/共108頁 初始相位因子為初始相位因子為225422151411arctanarctan222xxxn kn knn2311arctanarctan222yyykkmnmn當(dāng) 、 取奇數(shù)時(shí)， 取零；當(dāng) 、 取偶數(shù)時(shí)， 取1。第13頁/共108頁ymnE00202020iiiiizyxzxyxzzxzxyxzEi EHyEi ExEEHxyHn EyHi Hn ExHn Eymm 220202202001111yxxx

8、yxxzxzHHEnx yHEHnyHEinyHHixm 222220220 xxxHHk nHxy第14頁/共108頁的本征方程為的本征方程為ymnE45arctanarctan1,2,3xxxABxxkkkXXmm2232221213arctanarctan1,2,3yyyAByykknnkWWnnnn4511arctanarctan222xxxxxhkk221213222311arctanarctan222yyyyynnln kn k 初始相位因子為初始相位因子為第15頁/共108頁導(dǎo)模的電場分布導(dǎo)模的電場分布第16頁/共108頁第17頁/共108頁馬卡提里近似分析得到的條形介質(zhì)波導(dǎo)模式

9、本征值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)方程實(shí)際上是由兩個(gè)獨(dú)立的介質(zhì)平板波導(dǎo)TE模和模和TM模的模式本征方程組成的。因此，所謂馬卡提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)。所示的兩個(gè)介質(zhì)平板波導(dǎo)。 第18頁/共108頁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方向受約束的波導(dǎo)方向受約束的波導(dǎo)第19頁/共108頁xmnE模模 式分析式分析2254221

10、415arctanarctan1,2,3xxxABxxknknkXXmmnn23arctanarctan1,2,3yyyAByykkkWWnn主要電磁場分量是主要電磁場分量是Ex和和Hy，對上圖（，對上圖（a）所示波導(dǎo)，電場振動(dòng)方）所示波導(dǎo)，電場振動(dòng)方向與界面垂直，而磁場振動(dòng)方向與界面平行，這種場型相當(dāng)于向與界面垂直，而磁場振動(dòng)方向與界面平行，這種場型相當(dāng)于TM模；而對對上圖（模；而對對上圖（b）所示波導(dǎo)，電場振動(dòng)方向與界面平行，）所示波導(dǎo)，電場振動(dòng)方向與界面平行，而磁場振動(dòng)方向與界面垂直，這種場型相當(dāng)于而磁場振動(dòng)方向與界面垂直，這種場型相當(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

11、程，直接寫出的定義和平板波導(dǎo)的本征方程，直接寫出 的模式本征方程為的模式本征方程為xmnE第20頁/共108頁ymnE模式分析模式分析 45arctanarctan1,2,3xxxABxxkkkXXmm2232221213arctanarctan1,2,3yyyAByykknnkWWnnnn主要電磁場分量是主要電磁場分量是Ey和和Hx，對上圖（，對上圖（a）所示波導(dǎo)，電場振動(dòng)方）所示波導(dǎo)，電場振動(dòng)方向與界面平行，而磁場振動(dòng)方向與界面垂直，這種場型相當(dāng)于向與界面平行，而磁場振動(dòng)方向與界面垂直，這種場型相當(dāng)于TE模；而對對上圖（模；而對對上圖（b）所示波導(dǎo)，電場振動(dòng)方向與界面垂直，）所示波導(dǎo)，電場

12、振動(dòng)方向與界面垂直，而磁場振動(dòng)方向與界面平行，這種場型相當(dāng)于而磁場振動(dòng)方向與界面平行，這種場型相當(dāng)于TM模。根據(jù)模。根據(jù)m、n的定義和平板波導(dǎo)的本征方程，直接寫出的定義和平板波導(dǎo)的本征方程，直接寫出 的模式本征方程為的模式本征方程為ymnE第21頁/共108頁截止條件與單模傳輸截止條件與單模傳輸對于傳輸模式，對于傳輸模式，、區(qū)域中的衰減常數(shù)區(qū)域中的衰減常數(shù) 2345yyxx、都是正實(shí)數(shù)。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。如果它們中的某一個(gè)為零，則該模式截止。 222220122222012,34,5iyyiixxikknnikknni45nn12220141ABmknnXX第

13、22頁/共108頁對左右對稱的波導(dǎo)，對左右對稱的波導(dǎo)， ymnE模的截止波長為模的截止波長為12221421ABcXXnnm另一個(gè)截止條件為另一個(gè)截止條件為 12221221ABcWWnnn對于一個(gè)指定的模式對于一個(gè)指定的模式 ymnE或或xmnE可以取上兩式中值較小的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。那一個(gè)作為這個(gè)模式的截止波長。第23頁/共108頁1111yxEE、模單模傳輸?shù)臈l件則為模單模傳輸?shù)臈l件則為22142ABXXnn 在工作波長為定值的條件下，則單模傳輸?shù)臈l件為條形波導(dǎo)的在工作波長為定值的條件下，則單模傳輸?shù)臈l件為條形波導(dǎo)的寬度應(yīng)滿足寬度應(yīng)滿足22142ABXX

14、nn第24頁/共108頁xymnmnmnEE對于每套 和 值對應(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25頁/共108頁圓柱波導(dǎo)圓柱波導(dǎo)光纖光纖第26頁/共108頁第27頁/共108頁兩個(gè)出發(fā)點(diǎn)兩個(gè)出發(fā)點(diǎn): 第28頁/共108頁20zzEk E2+20zzHk H2+xryz包層n2纖芯n1在柱坐標(biāo)系下，有：在柱坐標(biāo)系下，有：rrzzrrzzEEEHHHaa+aaa+aEH第29頁/共108頁2222222222221111zzzzzzzzEEEErrrrrzHHHHrrrrrz 代入代入z方

15、向上的亥姆霍茲方程：方向上的亥姆霍茲方程：2222022222220222110110zzzzzzzzEEErn k ErrrrzHHHrn k Hrrrrz 第30頁/共108頁橫向分量可以由以下關(guān)系得到：橫向分量可以由以下關(guān)系得到：0022200002220020222020022200zzrzzzzrzzkEHjEk nrrkEHjEk nrrrk nHEjHk nrrHEjHk nk nrmmm 第31頁/共108頁 , ,ZErzR rZ z2222222222222021( )( )1( )( )( )( )() ( )0d Z zZ zdzdmdd R rdR rrrk nrm

16、R rdzdr 第32頁/共108頁n 第33頁/共108頁第34頁/共108頁()(),( , , , ),imitzmzimitzmUAJr eeraaE rz tWBKr eeraa()(),( , , , ),imitzmzimitzmUCJr eeraaHrz tWDKr eeraa第35頁/共108頁第36頁/共108頁 22221222011mmmmmmmmJUKWJUKWmnnUJUwKWUJUWKWkUW 2211mmmmJUKWmUJUwKWUW 弱導(dǎo)條件下：第37頁/共108頁第38頁/共108頁第39頁/共108頁221022210anknnaV22021knaU202

17、22knaW222122222nnnnVWbeff0/kneff第40頁/共108頁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41頁/共108頁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42頁/共108頁（1）

18、TE模和模和TM模模00110000()()()()()()()()J UK WJ UK WUJ UWK WUJ UWK W 或（2）EH模：模： 11()()()()mmmmJUKWUJUWKW （3）HE模：模： 112211( )()( )()( )()( )()mmmmmmmmJUKWUJUWKWUJUWKWJUKW 或 (4)LP模模線性極化模線性極化模11( )()( )()llllJ UK WUJUWKW 1TETM1EH1HElmm模和模模模第43頁/共108頁LP01LP11LP21HE11TE01TM01HE21EH11HE11LP模的分類及場分布和光斑模的分類及場分布和光

19、斑模的下標(biāo)模的下標(biāo)m m表示表示沿圓周方向光場出現(xiàn)沿圓周方向光場出現(xiàn)最大值的對數(shù)，最大值的對數(shù)，n n表表示沿半徑方向光場的示沿半徑方向光場的最大值個(gè)數(shù)。最大值個(gè)數(shù)。第44頁/共108頁LP模命名法與矢量模命名法的對應(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-1,n模、HEm+1,n模第45頁/共108頁電力線磁力線zyr( )x第46頁/共108頁第47頁/共108頁導(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包層彌散的臨界

20、狀態(tài)，此時(shí)的導(dǎo)波模徑向歸一化衰減常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)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常數(shù)數(shù)U分別記為分別記為Vc、Uc。 (1)TE、TM模的截止條件模的截止條件0()0cJ U模式模式TE01、TM01TE02、TM02TE03、 TM03TE04、 TM04截 止 頻截 止 頻率率Vc2.404835.520088.6537311.79153若干若干TE0n、TM0n模的截止頻率模的截止頻率第48頁/共108頁導(dǎo)模條件導(dǎo)模條件 cVV截止條件截止條件 cVV臨界條件臨界條件 cVV第49頁/共108頁 (2)HE

21、模的截止條件模的截止條件（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若干若干HE1n模的截止頻率模的截止頻率第50頁/共108頁（b）m22()0mcJU若干若干HEmn模的截止頻率模的截止頻率模式HEmnHE21HE22HE23HE24HE31HE32HE33HE34截止頻率Vc2.404835.520088.6537311.791533.831

22、717.0155910.1734713.32369第51頁/共108頁 (3)EH模的截止條件模的截止條件()0mcJU若干若干EHmn模的截止頻率模的截止頻率模式EHmnEH11EH12EH13EH14EH21EH22EH23EH24截止頻率Vc3.831717.0155910.1734713.323695.135628.4172411.6198414.79595第52頁/共108頁可以看出，可以看出，HE2n模與模與TE0n和和TM0n模的歸一化截止頻模的歸一化截止頻率相同，是互相簡并的。率相同，是互相簡并的。HE3n模與模與EH1n和和HE1,n+1模的歸一化截止頻率相同，模的歸一化截止

23、頻率相同，是互相簡并的。是互相簡并的。依此類推，當(dāng)依此類推，當(dāng)m3時(shí)，時(shí)，EHmn和和HEm-2,n模的歸一化截模的歸一化截止頻率相同，是互相簡并的。止頻率相同，是互相簡并的。第53頁/共108頁第54頁/共108頁現(xiàn)將較低的幾個(gè)現(xiàn)將較低的幾個(gè) 模式的歸一化截止頻率按照由高模式的歸一化截止頻率按照由高到低的順序排列如下：到低的順序排列如下：Vc=0 HE11模模Vc=2.40483 TE01、TM01、HE21模模Vc=3.83171 EH11、HE12、HE31模模Vc=5.13562 EH21、HE41模模Vc=5.52008 TE02、TM02、HE22模模Vc=6.38016 EH31

24、、HE51模模第55頁/共108頁導(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)大于歸一化截遠(yuǎn)大于歸一化截止頻率止頻率Vc、能量幾乎完全集中在纖芯中的模式狀態(tài)。、能量幾乎完全集中在纖芯中的模式狀態(tài)。 為了簡化分析，將遠(yuǎn)離截止的狀態(tài)看成為了簡化分析，將遠(yuǎn)離截止的狀態(tài)看成V 的極限情況。的極限情況。 模式遠(yuǎn)離截止的條件模式遠(yuǎn)離截止的條件 W ()mKW的漸近式為的漸近式為 ()2WmKWeW 上式對上式對m=0和和m0都適用，將其代入各模式的特征方程都適用，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。就可以得到遠(yuǎn)離截止時(shí)的特征方

25、程。第56頁/共108頁1( )0J U TE0n模和模和TM0n模遠(yuǎn)離截止時(shí)的特征方程模遠(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)的與前面截止時(shí)的u0值聯(lián)系起來可以看出：值聯(lián)系起來可以看出：TE0n、TM0n模的模的u值是限制在零階貝塞爾函數(shù)的第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)的第個(gè)根與一階貝塞爾函數(shù)的第n個(gè)根之間的。個(gè)根之間的。 第57頁/共108頁第58頁/共108頁EHmn模遠(yuǎn)離截止時(shí)特征方程模遠(yuǎn)離截止時(shí)特征方程 1( )0mJUEHmn模在遠(yuǎn)離截止時(shí)，其模

26、在遠(yuǎn)離截止時(shí)，其U的取值為的取值為(m+1)階貝塞爾函數(shù)的階貝塞爾函數(shù)的根，即根，即（m+1）n，記作：，記作：U= （m+1）n ，與截止時(shí)的情況綜合，與截止時(shí)的情況綜合考慮，考慮，EHmn模的模的U值變化范圍在值變化范圍在mn和和（m+1）n之間。之間。第59頁/共108頁HEmn模遠(yuǎn)離截止時(shí)特征方程模遠(yuǎn)離截止時(shí)特征方程 1( )0mJUHEmn模在遠(yuǎn)離截止時(shí)，其模在遠(yuǎn)離截止時(shí)，其U的取值為的取值為(m-1)階貝塞爾函數(shù)的根，階貝塞爾函數(shù)的根，即即(m-1)n，記作：，記作：U=(m-1)n，與截止時(shí)的情況綜合考慮，當(dāng)，與截止時(shí)的情況綜合考慮，當(dāng)m1時(shí)，時(shí)，HE1n模的模的U值變化范圍在值

27、變化范圍在1(n-1)和和0n之間；當(dāng)之間；當(dāng)m2時(shí)，時(shí)，HEmn模的模的U值變化范圍在值變化范圍在(m-2)n和和(m-1)n之間。之間。第60頁/共108頁 各模式各模式U值變化范圍如下表所示值變化范圍如下表所示模式名稱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61頁/共108頁第62頁/共108頁第63頁/共108頁第64頁/共108頁2 23PPV包層總第65頁/共108頁405. 2)/2(22210nnaVc)/(202. 122210nnac202. 1/ )(2221nnac)/(202

28、. 12221nnacfc單模條件單模條件: :單模光纖尺寸單模光纖尺寸: :單模光纖截止波長單模光纖截止波長: :單模光纖截止頻率單模光纖截止頻率: :僅當(dāng)波長大于截止波長時(shí)方可在光纖中實(shí)現(xiàn)單模傳輸。僅當(dāng)波長大于截止波長時(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)氖沁@時(shí)，在光纖中傳輸?shù)氖荋E11模，稱為基?；蛑髂?。緊模，稱為基?；蛑髂?。緊鄰鄰HE11模的高階模是模的高階模是TE01、TM01模和模和HE21模，其截止值模，其截止值均為均為2.405。第66頁/共108頁第67頁/共108頁016160101010101016122221.484.0 1020.0032.21.31 10T

29、ETM2.405,1.31TETMTETM2221.484.0 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為的和模。對于和模，其截止波長為即入射光波長小于1.20mm時(shí)，才能傳播。第68頁/共108頁第69頁/共108頁6116162162631632221.5 6 102 0.0022.3061.55 102221.5 6 102 0.0022.731.31 102221.5 6 102 0.0024.210.85 10Vn aVn aVn a 第70頁/共108頁11111010121111.55

30、2.306,0()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?31101012131111232111012111120.854.21,0()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?、?1頁/共108頁 單模光纖的大

31、規(guī)模應(yīng)用是技術(shù)和市場共同推動(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72頁/共108頁第73頁/共108頁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74頁/共108頁多模光纖的局限性：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對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對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75頁/共108

32、頁第76頁/共108頁 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位移單模光纖截止波長位移單模光纖波長段擴(kuò)展的非色散位移單模光纖波長段擴(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第77頁/共108頁第78頁/共108頁第79頁/共108頁B1B2B4B1.1B1.2B1.3非色散

33、位移單模光纖 截止波長位移單模光纖波長段擴(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分類的第80頁/共108頁第81頁/共108頁適當(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82頁/共108頁第83頁/共108頁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84

34、頁/共108頁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)展和市場需求不斷做出調(diào)整和平衡。第85頁/共108頁 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，但是沒有哪一家的具有絕對的優(yōu)勢。但是沒有哪一家的具有絕對的優(yōu)勢。ITU-TITU-T對這個(gè)光纖的規(guī)定尺度也是很寬松的。對這個(gè)光纖的規(guī)定尺度也是很寬松的。第86頁/共108頁 G.655A G.655B G.655C 最小色散值 0.1 1.0 1.0 最大色散值 6.0

35、10 10 符號 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 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：G.655D和G.655E。第87頁/共108頁第88頁/共108頁為了幫助網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)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，并能方便的升級為DWDM。 這種光纖應(yīng)用在DWDM中，增加了40個(gè)傳輸信道。第89頁/共108頁將工作波長范圍擴(kuò)展到S-波段第90頁/共108頁G.655AG.655B/CG.6561460 1530214（）1530 15650.16.0（）110（）1565 1625待定1.工作波長范圍擴(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