光纖光學(xué)教學(xué)課件-第十一講-共34頁(yè)

1、二、光纖的色散7/22/20223、階躍型弱導(dǎo)光纖的色散（單模）7/22/2022在上式中：材料色散引起的群延時(shí)第一項(xiàng)；波導(dǎo)色散引起的群延時(shí)第二項(xiàng)；（一）材料色散 材料色散是折射率對(duì)波長(zhǎng)的二階導(dǎo)數(shù)，屬折射率隨波長(zhǎng)的非線(xiàn)性變化，不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為折射率隨波長(zhǎng)而變所引起的。7/22/2022對(duì)石英光纖：材料色散小于0，正常色散區(qū);長(zhǎng)波長(zhǎng)光傳播快，短波長(zhǎng)光傳播慢!（負(fù)色散值）。材料色散大于0，反常色散區(qū);短波長(zhǎng)光傳播快，長(zhǎng)波長(zhǎng)光傳播慢!（正色散值）。7/22/2022（二）波導(dǎo)色散波導(dǎo)色散引起的群延時(shí)：由色散的計(jì)算式可得：7/22/20227/22/20227/22/20221320- 材料色散的影響一

2、般大于波導(dǎo)色散： |Dm| |Dw|- 波導(dǎo)色散系數(shù)通常為負(fù)值總色散系數(shù) D Dm + Dw(單模光纖)7/22/2022標(biāo)準(zhǔn)單模光纖是指零色散波長(zhǎng)在1.3m窗口的單模光纖，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITUT）把這種光纖規(guī)范為G.652光纖。其特點(diǎn)是當(dāng)工作波長(zhǎng)在1.3m時(shí)，光纖色散很小，系統(tǒng)的傳輸距離只受光纖衰減所限制。但這種光纖在1.3m波段的損耗較大，約為0.3dB/km0.4dB/km；在1.55m波段的損耗較小，約為0.2dB/km0.25dB/km。色散在1.3m波段為3.5ps/nmkm，在1.55m波段的損耗較大，約為20ps/nmkm。這種光纖可支持用于在1.55m波段的2.5Gb/s的干

3、線(xiàn)系統(tǒng)，但由于在該波段的色散較大，若傳輸10Gb/s的信號(hào)，傳輸距離超過(guò)50公里時(shí)，就要求使用價(jià)格昂貴的色散補(bǔ)償模塊。7/22/2022大多數(shù)已安裝的光纖低損耗 大色散分布 大有效面積色散受限距離短 2.5Gb/s系統(tǒng)色度色散受限距離約600km 10Gb/s系統(tǒng)色度色散受限距離約34kmG.652+DCF方案升級(jí)擴(kuò)容成本高結(jié)論: 不適用于10Gb/s以上速率傳輸，但可應(yīng)用于 2.5Gb/s以下速率的DWDM。7/22/2022（三）色散位移光纖原理：在1.3mm1.7mm范圍內(nèi)任何波長(zhǎng)，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整光纖波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)參量（a, 和g），總可以獲得零色散，這就是色散位移光纖所依據(jù)的原理，將零色散波

4、長(zhǎng)從1.3mm移至1.55mm，可以使其與最低損耗波長(zhǎng)一致。7/22/20221550 nm13201550 nmG.653 色散位移光纖：讓損耗和色散最低點(diǎn)都在1550 nm辦法：材料色散不變，通過(guò)改變折射率剖面形狀來(lái)增大波導(dǎo)色散，使零色散點(diǎn)往長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)普通商用光纖色散位移光纖7/22/2022 標(biāo)準(zhǔn)單模光纖 (SMF) 0 1310 nm Dcrom10Gbit/s）的傳輸系統(tǒng)，偏振模色散越嚴(yán)重；由于偏振模色散的隨機(jī)性，一般僅能對(duì)偏振模色散的平均效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。7/22/20227/22/20227/22/2022偏振模色散與傳輸速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系7/22/2022光纖的演變G.651光纖：

5、工作波長(zhǎng)850nm；多模；損耗：3dB/kmG.652光纖：常規(guī)單模光纖，零色散波長(zhǎng)1310nm ；最低損耗窗口1550 nmG.653光纖：DSF，零色散波長(zhǎng)1550nm ；最低損耗窗口1550 nmG.655光纖：NDSF，Lucent：零色散波長(zhǎng)1530nm；Corning：1570nm大有效面積光纖：LEAF 降低非線(xiàn)性效應(yīng)的影響。色散補(bǔ)償光纖：全波光纖： 消除OH的吸收損耗通信窗口：由0.85、1.31、1.55到S波(1.491.53)、C波(1.531.57)、 L波(1.571.61)7/22/2022三、光纖中的脈沖展寬光脈沖：由麥克斯韋方程得到：光纖的色散：7/22/2022時(shí)域的非線(xiàn)性薛定諤方程：參照系變換：忽略光纖的高階色散：假設(shè)初始注入為高斯脈沖：應(yīng)用傅里葉變換的方法對(duì)微分方程求解：脈沖展寬脈沖形狀不變；產(chǎn)生附加相位。7/22/2022假設(shè)初始注入為啁啾高斯光脈沖：7/22/2022光纖的傳輸帶寬 光纖的傳輸帶寬不是以脈沖展寬程度來(lái)衡量，是以單位長(zhǎng)度光纖的