(24)--2-6-1光电子技术基础.ppt

光纤的损耗光在光纤中传播时，其强度或功率要发生衰减。u光纤损耗限制了光信号到达接受机的光功率，同时也限制了光通信系统两中继站之间的距离;u光纤损耗由1973年的20dB/Km下降至1993年的0.2dB/Km。u光纤的损耗与光纤中传输的光波长有关，因此决定了光纤通信的不同传输窗口。光纤损耗的定义光纤损耗的来源光纤的损耗损耗的定义损耗的定义：单位长度（km）光纤光功率衰减分贝数。数学表达式：式中，L 为被测光纤的长度；Pi 为输入光纤的光功率；Po为输出光纤的光功率。光纤的衰减系数是度量光能在光纤中传输损失的重要参数。光纤材料的吸收损耗；光纤材料的散射损耗；光纤的弯曲损耗。损耗的来源从损耗机理来看，主要有本征吸收和杂质吸收。u本征吸收指纯介质材料本身固有的吸收，光纤用二氧化硅材料的本征吸收表现为较强的紫外和红外吸收，两类吸收均强烈依赖于波长。u材料吸收损耗是一种固有损耗，不可避免。石英在红外波段内吸收较小，是优良的光纤材料。1、吸收损耗紫外吸收：称为电子共振吸收，光纤材料的电子吸收入射光能量跃迁到高的能级，同时引起入射光的能量损耗，一般发生在短波长范围0.4微米。1、吸收损耗红外吸收：光波与光纤晶格相互作用，一部分光波能量传递给晶格，使其振动加剧，从而引起的损耗。1、吸收损耗1、吸收损耗杂质吸收机械谐波吸收杂质：材料不纯净及工艺不完善引入，指过渡金属正离子。如（Fe3+、Mn3+、Ni3+、Cu2+、Co2+、Cr6+）OH-。解决方法：(1)光纤材料化学提纯，比如达到99.9999999%的纯度;(2)制造工艺上改进，如避免使用氢氧焰加热(汽相轴向沉积法)。散射损耗指因光纤材料的折射率不均匀而引起光的散射带来的损耗。2、散射损耗瑞利散射（漫反射）受激喇曼散射与受激布里渊散射散射损耗指因光纤材料的折射率不均匀而引起光的散射带来的损耗。瑞利散射（漫反射）受激喇曼散射与受激布里渊散射2、散射损耗瑞利散射（漫反射）线性损耗：在光纤材料中，由于某种远小于波长的不均匀性（例如折射率不均匀，掺杂粒子浓度不均匀等）引起光的散射，与在光纤中传输光强度无关。A、B：与石英和掺杂材料有关的常数，：相对折射率差 0：工作波长，0=1.55 m，0.16dB/km。受激喇曼散射与受激布里渊散射非线性的散射，即当光功率超过某一阈值时，才能激励，损耗功率是传播光功率的非线性函数，会发生出射光频率的变化。典型的：受激喇曼散射与受激布里渊散射。在传输率较低的系统中可以不考虑，但在传输率较高（Gb/s）的系统中要考虑。3、弯曲损耗光纤发生弯曲波导内完全内反射遭破坏波导模转化为泄漏模甚至辐射模引起弯曲损耗第二传输窗口第一传输窗口13001550850紫外吸收红外吸收瑞利散射0.22.5损耗(dB/km)波长(nm)OH离子吸收峰第三传输窗口例：石英综合损耗图光纤的三个低损“窗口”：850nm、1310nm、1550nm。