光纖的色散特性PPT精選文檔

1、1 光纖的色散特性與物光纖的色散特性與物理特性理特性2光纖的色散特性n色散的定義n色散的起因n色散的分類n單模光纖的色散波譜特性n色散補(bǔ)償技術(shù)3 34一、色散的定義色散的概念 當(dāng)日光通過棱鏡或水霧時(shí)會(huì)呈現(xiàn)按紅橙黃綠青藍(lán)紫順序排列的彩色光譜。這是由于棱鏡材料對(duì)不同波長(zhǎng)（不同顏色）的光呈現(xiàn)的折射率不同，使光的傳播速度不同和折射角度不同，最終使不同顏色的光在空間上散開。5一、色散的定義n光纖色散的概念 光脈沖中的不同頻率或模式在光纖中的速度不同，到達(dá)光纖終端有先有后，使光脈沖發(fā)生展寬，這就是光纖的色散光纖的色散。色散引起的脈沖展寬示意圖6一、色散的定義色散的定義光纖色散的影響：使信號(hào)在目的端產(chǎn)生碼間

2、干擾，給信號(hào)的最后判決造成困難7 7時(shí)延：光信號(hào)在光纖中傳輸一段距離所需的時(shí)間時(shí)延差：時(shí)延差：信號(hào)的速度不同，即各信號(hào)的時(shí)延不同通常用最大時(shí)延差：最大時(shí)延差：即光纖中速度最快和最慢的光波成分的時(shí)延之差來描述。時(shí)延差越大，脈沖展寬越大，色散就越嚴(yán)重。光纖色散的表示方法一、色散的定義色散的定義8 89 9 ）（光光33. 3 30lg01dBPfPc1010為了了解光纖色散，需知道送進(jìn)光纖中的信號(hào)結(jié)構(gòu)。 首先，送進(jìn)光纖的并不是單色光并不是單色光。這由兩方面的原因引起：一是光源發(fā)出的并不是單色光；二是光信號(hào)有一定的帶寬。二、色散的起因色散的起因1111 實(shí)際光源發(fā)出的光不是單色的(或單頻的)，而是在

3、一定的波長(zhǎng)范圍。這個(gè)范圍常是光源的線寬或譜寬。二、色散的起因色散的起因00.51780800820840860 相對(duì)輸出功率相對(duì)輸出功率波長(zhǎng)波長(zhǎng)(nm)光源的譜寬光源的譜寬ff 12一般認(rèn)為光功率降低為峰值的一半峰值的一半所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍即為光源的線寬或譜寬線寬或譜寬。線寬即可用波長(zhǎng)范圍表示，也可用頻率范圍來表示。它們的關(guān)系為：式中：和分別是光源的中心波長(zhǎng)和中心頻率。ff 二、色散的起因色散的起因1313 線寬越窄，光源的相干性就越強(qiáng)。一個(gè)理想的相干光源發(fā)出的是單頻光，即具有零線寬。實(shí)際光源的線寬視光源的種類而異。二、色散的起因色散的起因14n模式色散n材料色散n波導(dǎo)色散 二、色散的種類15

4、模式色散模式色散是由于光纖不同模式在同一波長(zhǎng)下傳播速度不同，使傳播時(shí)延不同而產(chǎn)生的色散。只有多模光纖才存在模式色散，它主要取決于光纖的折射率分布。 模式色散，用光的射線理論來說，就是由于軌跡不同的各光線沿軸向的平均速度不同所造成的時(shí)延差。二、色散的種類模式色散16階躍型光纖中模式色散示意圖 光線端面的入射角小于端面臨界角時(shí)，將在纖芯中形成全反射。不同入射角的光線，在光纖中的傳播路徑不同路徑不同，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傳播速度相同，因此不同路徑的光線到達(dá)輸出端的時(shí)延不同，從而產(chǎn)生脈沖展寬，形成模式色散。1718 圖中，沿光纖軸線傳播的光線傳播路徑最短，經(jīng)過長(zhǎng)

5、度為L(zhǎng)的時(shí)延t1最小,等于 = 路徑最長(zhǎng)的是以臨界角入射的光線，產(chǎn)生的時(shí)延t2是最大時(shí)延，等于：= 所以光纖中不同的模式的最大時(shí)延差t為： CLnt11CLn1102/sin/nCLt01sinCLn) 1(sin21110112nnCLnCLnCLnttt19 材料色散材料色散是材料的折射率n是波長(zhǎng)的函數(shù)，從而使光的傳播速度隨波長(zhǎng)而變。由此引起的色散叫材料色散。 引起材料色散的原因，是因?yàn)楣庠雌骷皇枪ぷ饔趩我活l率，即光源器件所發(fā)出的光都有一有一定的譜線寬度定的譜線寬度；而光纖材料的折射率并非固定不變的，它會(huì)隨傳輸?shù)墓獠úㄩL(zhǎng)(或光波頻率)發(fā)生變化。二、色散的種類材料色散20二、色散的種類材料色散摻摻GeO2石英玻璃的折射率石英玻璃的折射率-波長(zhǎng)特性曲線的關(guān)系波長(zhǎng)特性曲線的關(guān)系21 波導(dǎo)色散波導(dǎo)色散: 由于光纖的纖芯與包層的折射率差很小，因此在交界面產(chǎn)生全反射時(shí)，就可能有一部分光進(jìn)入包層之內(nèi)。這部分光在包層內(nèi)