第二章光纤的色散特性ppt课件.ppt

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1、严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。光纤的色散特性光纤的色散特性 色色散散是是光光纤纤的的一一个个重重要要参参数数。光光纤纤的的色色散散引引起起传传输输信信号号的的畸畸变变，使使通通信信质质量量下下降降，从从而而限限制制了了通通信信容容量量和和通通信信距距离离。在在光光纤纤的的损损耗耗已已大大为为降降低低的的今今天天，色色散散对对光光纤纤通通信信的的影影响响就就显显得得更更为为突突出出。降降低低光光纤纤的的色色散散，对对增增加加通通信信容容量量，延延长长通通信信距距离离，发发展展新新型型光光纤通信技术都是至关重要的。纤

2、通信技术都是至关重要的。1 1严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、光纤色散概述一、光纤色散概述二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算三、光纤的传输带宽三、光纤的传输带宽2 2严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、光纤色散概述一、光纤色散概述1 1、光纤色散的概念、光纤色散的概念 色色散散是是一一个个古古老老的的物物理理概概念念。在在物物理理学学中中，它它是是指指不不同同颜颜色色的的光光经经过过透透明明介介质质后后被被分分

3、散散开开的的现现象象。如如一一束束白白光光经经三三棱棱镜镜后分为七色光带。后分为七色光带。3 3严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。传统的色散现象传统的色散现象 4 4严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、光纤色散概述一、光纤色散概述1 1、光纤色散的概念、光纤色散的概念 在在光光纤纤传传播播理理论论中中，我我们们将将色色散散定定义义为为：在在光光纤纤中中，信信号号是是由由很很多多不不同同的的成成分分(如如不不同同模模式式、不不同同频频率率)

4、载载荷荷的的，当当信信号号到到达达终终端端时时，不不同同成成分分之之间间出出现现时时延延差差，从而引起信号畸变的现象。从而引起信号畸变的现象。5 5严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、光纤色散概述一、光纤色散概述2 2、色散的起因、色散的起因 为了了解光纤色散，需要知道送进光纤为了了解光纤色散，需要知道送进光纤中的信号结构。中的信号结构。首先，送进光纤的并不是单色光。这由首先，送进光纤的并不是单色光。这由两方面的原因引起：两方面的原因引起：一是光源发出的并不是单色光；一是光源发出的并不是单色光；二是调制信号有一定的

5、带宽。二是调制信号有一定的带宽。6 6严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、光纤色散概述一、光纤色散概述2 2、色散的起因、色散的起因 实实际际光光源源发发出出的的光光不不是是单单色色的的(或或单单频频的的)，而而是是在在一一定定的的波波长长范范围围。这这个个范范围围常常是是光光源源的的线线宽宽或或谱谱宽宽。下下图图表表示示了了光光源源的的归归一化输出功率随波长的变化。一化输出功率随波长的变化。7 7严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。光源的

6、谱宽光源的谱宽00.51780800820840860相相对对输输出出功功率率波长波长(nm)光源的谱宽光源的谱宽8 8严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、光纤色散概述一、光纤色散概述2 2、色散的起因、色散的起因 一一般般认认为为光光功功率率降降低低为为峰峰值值的的一一半半所所对对应应的的波波长长范范围围即即为为光光源源的的线线宽宽或或谱谱宽宽。线线宽宽即即可可用用波波长长范范围围表表示示，也也可可用用频频率范围率范围来表示。它们的关系为：来表示。它们的关系为：式式中中：和和分分别别是是光光源源的的中心波长和中心

7、频率。中心波长和中心频率。ffD D=D Dl ll l9 9严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、光纤色散概述一、光纤色散概述2 2、色散的起因、色散的起因 线线宽宽越越窄窄，光光源源的的相相干干性性就就越越强强。一一个个理理想想的的相相干干光光源源发发出出的的是是单单频频光光，即即具具有有零零线线宽宽。实实际际光光源源的的线线宽宽视视光光源源的的种种类类而异。而异。1010严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、光纤色散概述一、光纤色散概

8、述2 2、色散的起因、色散的起因 在在对对光光源源进进行行调调制制时时，可可以以认认为为信信号号是是按按照照同同样样的的方方式式对对光光源源谱谱线线中中的的每每一一分分量量进进行行调调制制的的。因因而而可可以以认认为为光光源源的线宽即已调信号带宽。的线宽即已调信号带宽。1111严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、光纤色散概述一、光纤色散概述3 3、光纤色散表示法、光纤色散表示法 用用不不同同的的方方法法表表示示光光纤纤的的色色散散。常常用用的的有有最最大大时时延延差差，脉脉冲冲展展宽宽和和光光纤纤3dB3dB带带宽

9、宽B B。我我们们把把光光信信号号在在光光纤纤中中传传输输一一段段距距离离所所需需的的时时间间称称为为时时延延。由由于于信信号号的的速速度度不不同同，即即各各信信号号的的时时延延不不同同，这这种种时时延延上上的的差差别别称称为为时延差时延差。1212严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、光纤色散概述一、光纤色散概述3 3、光纤色散表示法、光纤色散表示法 最最大大时时延延差差描描述述光光纤纤中中速速度度最最快快和和最最慢慢的的光光波波成成分分的的时时延延之之差差，简简称称时时延延差差。常常用用来来表表示示，单单位位为为

10、s s、nsns、psps等等。时时延延差差越越大大，脉脉冲展宽越大，色散就越严重。冲展宽越大，色散就越严重。色色散散的的另另一一个个重重要要参参数数是是：单单位位长长度度的的时时延差，用延差，用表示，单位是表示，单位是ns/kmns/km和和ps/kmps/km等。等。1313严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、光纤色散概述一、光纤色散概述4 4、光纤色散的类型、光纤色散的类型光纤的色散可归结为下列几类：光纤的色散可归结为下列几类：材材料料色色散散：材材料料的的折折射射率率n n是是波波长长的的非非线线性性函函数

11、数，从从而而使使光光的的传传播播速速度度随随波波长长而而变变。由此引起的色散叫材料色散。由此引起的色散叫材料色散。波波导导色色散散：同同一一模模式式的的相相位位常常数数随随波波长长而而变变，从从而而引引起起色色散散，这这叫叫波波导导色色散散，又又被被称为结构色散。称为结构色散。1414严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、光纤色散概述一、光纤色散概述4 4、光纤色散的类型、光纤色散的类型 模模式式色色散散：多多模模光光纤纤中中，即即使使在在同同一一波波长长，不不同同模模式式的的传传播播速速度度也也不不同同。它它所所引

12、起的色散叫模式色散。引起的色散叫模式色散。1515严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、光纤色散概述一、光纤色散概述4 4、光纤色散的类型、光纤色散的类型 在在多多模模光光纤纤中中，有有模模式式色色散散、波波导导色色散散和和材材料料色色散散，而而以以模模式式色色散散为为主主。单单模模光光纤纤中中有有材材料料色色散散与与波波导导色色散散。一一般般情情况况下以材料色散为主。下以材料色散为主。1616严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散

13、的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 在在多多模模光光纤纤中中，脉脉冲冲展展宽宽主主要要由由模模式式畸畸变变决决定定，单单模模光光纤纤脉脉冲冲展展宽宽主主要要是是材材料料色色散散的的影影响响。在在一一般般情情况况下下，模模式式畸畸变变对对光光脉脉冲冲的的影影响响比比材材料料色色散散大大得得多多，故故单单模模光纤的带宽比多模光纤大得多。光纤的带宽比多模光纤大得多。1717严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 1 1、模式色散、模式色散 模模式式色色散散一一般

14、般存存在在于于多多模模光光纤纤中中。因因为为，在在多多模模光光纤纤中中同同时时存存在在多多个个模模式式，不不同同模模式式沿沿光光纤纤轴轴向向的的传传播播速速度度不不同同，到到达达终终端端时时就就有有先先有有后后，出出现现时时延延差差，因因而而引引起起脉脉冲冲展展宽宽。模模式式色散用色散用M M表示。表示。1818严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。光纤光纤模式模式1模式模式1模式模式2模式模式2输入脉冲输入脉冲输出脉冲输出脉冲通过模式色散引起的脉冲展宽通过模式色散引起的脉冲展宽1919严格执行突发事件上报制度、校外活动

15、报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。n1n20 01 12 2阶跃型多模光纤中各模式的光路图阶跃型多模光纤中各模式的光路图二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 1 1、模式色散、模式色散 (1)(1)多模阶跃型光纤的模式色散多模阶跃型光纤的模式色散2020严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 1 1、模式色散、模式色散C Cn1n2L 最大时延差是描述最快和最慢两种模式最大时延差是描述最快和最慢两种模式

16、的时延之差。的时延之差。2121严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 1 1、模式色散、模式色散 根根据据几几何何光光学学，光光线线和和沿沿轴轴线线方方向向的的传播速度不同。因此光纤的模式色散为：传播速度不同。因此光纤的模式色散为：D D -=-=CLnnnCLnnCLnCLcM1211111sinq qt t 2222严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光

17、纤色散的种类及简单计算 1 1、模式色散、模式色散 其其中中，为为光光纤纤的的相相对对折折射射率率差差。在在弱导波光纤弱导波光纤(n(n1 1和和n n2 2相差很小相差很小)中：中：2323严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 1 1、模式色散、模式色散 多多模模阶阶跃跃型型光光纤纤的的模模式式色色散散与与相相对对折折射射率率差差有有关关，而而弱弱导导波波光光纤纤n n1 1趋趋近近于于n n2 2，值值很很小小，因因此此使使用用弱弱导导波波光光纤纤可可以以减减

18、小小模模式式色色散散，这这也也正正是是弱弱导导波波光光纤纤迅迅速速发发展展的的原原因因之一。之一。2424严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 1 1、模式色散、模式色散 同同时时，我我们们定定义义 为为每每公公里里的的模模式式色色散散，即即因因模模式式色色散散引引起起的的单单位位长长度度的的最最大时延差为：大时延差为：Mt t2525严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类

19、及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 1 1、模式色散、模式色散 如如 果果 1%1%，石石 英英 的的 n n1 1 1.51.5，则则L=1kmL=1km长长的的光光纤纤的的模模式式色色散散(模模时时延延差差)M M50ns50ns。由由此此可可见见，阶阶跃跃型型多多模模光光纤纤的的模模式色散是很严重的。式色散是很严重的。2626严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 1 1、模式色散、模式色散例题例题1 1：有一多模阶跃型光纤，：有一多模阶跃型光纤，=1%=

20、1%，纤芯折射率纤芯折射率n n1 1=1.47,=1.47,问因模式色散引起的问因模式色散引起的每公里最大时延差为多少？每公里最大时延差为多少？2727严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 1 1、模式色散、模式色散(2)(2)多模渐变型光纤的模式色散多模渐变型光纤的模式色散 多多模模渐渐变变型型光光纤纤的的模模式式色色散散要要比比多多模模阶阶跃跃型型光光纤纤的的模模式式色色散散小小得得多多，尤尤其其是是折折射射率率分分布布为为抛抛物物线线形形(g=2)(g=2

21、)的的多多模模渐渐变变型型光光纤纤，其其模模式式色色散散几几乎乎近近似似为为零零。这这是是因因为为，这这种种多多模模渐渐变变型型光光纤纤中中的的子子午午射射线线轨轨迹迹近近似为正弦波，且具有自聚焦的特点。似为正弦波，且具有自聚焦的特点。2828严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。多模渐变型光纤中的子午线多模渐变型光纤中的子午线2929严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 1 1、模式色散、

22、模式色散 多多模模渐渐变变型型光光纤纤的的模模式式色色散散表表达达式式推推导过程比较复杂，现直接给出其表达式：导过程比较复杂，现直接给出其表达式：(g=2)220D Dt tc)(LnM=D Dt tc)(LnM022）（+-=gg（g2）3030严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 1 1、模式色散、模式色散 与与之之相相对对应应的的，渐渐变变型型光光纤纤中中每每公公里里的的模式色散表达式为：模式色散表达式为：(g=2)220D Dt tc)(nM=D Dt t

23、c)(nM022）（+-=gg（g2）3131严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 1 1、模式色散、模式色散和和阶阶跃跃型型光光纤纤的的模模式式色色散散作作一一个个比比较较，我我们们也也举举一一个个参参数数和和前前面面一一样样的的例例子子。如如1%1%，n(0)=1.5n(0)=1.5，L=1kmL=1km，g=2g=2的的渐渐变变光光纤纤，求得模式色散为：求得模式色散为：M M0.25ns(g=2)0.25ns(g=2)3232严格执行突发事件上报制度、校外活

24、动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 1 1、模式色散、模式色散计计算算结结果果表表明明，其其值值比比阶阶跃跃型型光光纤纤模模式式色色散散(50ns)(50ns)小小得得多多。因因此此得得出出以以下下结结论论：在在相相同同条条件件下下，多多模模渐渐变变型型光光纤纤的的模模式式色色散散比比多多模模阶阶跃跃型型光光纤纤的的模模式式色色散散小小得得多多，而而且且对对于于多多模模渐渐变变型型光光纤纤，当当折折射射率率分分布布不不同同时时，其其色色散散程程度度也也不不同同，折折射射率率分分布布为为平平方方

25、律律分分布布的的多模渐变型光纤，其模式色散最小。多模渐变型光纤，其模式色散最小。3333严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 1 1、模式色散、模式色散 值值越越大大的的光光纤纤，模模式式色色散散越越大大，相相应应的的带带宽宽越越窄窄。由由于于光光纤纤的的数数值值孔孔径径NANA与与成成正正比比，即即越越大大的的光光纤纤，集集光光能能力力越越强强，这这有有利利于于光光源源与与光光纤纤的的耦耦合合，可可以以增增加加入入纤纤光光功功率率。由由此此可可见见，光光纤纤的的

26、带带宽宽和和数数值值孔孔径径之之间间存存在在着着矛矛盾盾，设计时必须综合考虑。设计时必须综合考虑。3434严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。(3)(3)单模光纤的偏振模式色散单模光纤的偏振模式色散 对于单模光纤，由于存在偏振现象，单模对于单模光纤，由于存在偏振现象，单模光纤中的两个偏振状态的相位常数不相等，从光纤中的两个偏振状态的相位常数不相等，从而导致这两个模式传输不同步，传输速度不相而导致这两个模式传输不同步，传输速度不相等，从而形成色散，这种色散称为偏振模式色等，从而形成色散，这种色散称为偏振模式色散。但是它与

27、多模光纤中的模式色散不同，它散。但是它与多模光纤中的模式色散不同，它是由于单模光纤结构上的缺陷或纤芯折射率分是由于单模光纤结构上的缺陷或纤芯折射率分布不均匀等因素造成的。布不均匀等因素造成的。对于理想的单模光纤，偏振模式色散是不对于理想的单模光纤，偏振模式色散是不存在的。存在的。3535严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 2 2、材料色散、材料色散 所所谓谓材材料料色色散散，是是指指由由于于构构成成光光纤纤材材料料本本身身的的折折射射率率随随传传输输的的光光波波

28、频频率率(或或光光波波长长)而而变变化化，引引起起模模内内不不同同频频率率信信号号的传输速度不同而引起的色散。的传输速度不同而引起的色散。3636严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 2 2、材料色散、材料色散 引引起起材材料料色色散散的的原原因因，是是因因为为光光源源器器件件不不是是工工作作于于单单一一频频率率，即即光光源源器器件件所所发发出出的的光光都都有有一一定定的的谱谱线线宽宽度度；而而光光纤纤材材料料的的折折射射率率并并非非固固定定不不变变的的，它它会会

29、随随传传输的光波波长输的光波波长(或光波频率或光波频率)发生变化。发生变化。3737严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。掺掺GeO2石英玻璃的折射率石英玻璃的折射率-波长特性曲线的关系波长特性曲线的关系3838严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 2 2、材料色散、材料色散 根根据据v=c/nv=c/n，不不同同波波长长的的光光波波，其其传传播播速速度度也也不不同同。所所以以不不同同波波长

30、长的的光光波波到到达达光光纤纤末末端端的的时时间间也也就就各各不不相相同同，以以致致引引起起时时延差，产生色散。延差，产生色散。3939严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 2 2、材料色散、材料色散 理理论论上上可可以以证证明明，对对于于具具有有一一定定波波谱谱宽宽度度的的光光信信号号，经经L L长长的的光光纤纤后后，其其o o附附近近的的单单位位谱宽的时延差为：谱宽的时延差为：(单位单位ns或或ps)4040严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章

31、制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 2 2、材料色散、材料色散上式除以长度上式除以长度L L，便得到单位长度时延差：，便得到单位长度时延差：DmDm为材料的色散系数，其表达式为：为材料的色散系数，其表达式为：(单位单位ns/kmnm或或ps/kmnm)4141严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 2 2、材料色散、材料色散对对于于材材料料的的色色散散系系数数D Dm m，我我们们定定

32、义义为为：单单位位谱谱线线宽宽度度(nm)(nm)的的光光源源发发出出的的光光入入射射到到光光纤纤中中，传播单位距离传播单位距离(km)(km)所引起的色散。所引起的色散。4242严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 2 2、材料色散、材料色散在在已已知知色色散散系系数数的的前前提提下下，根根据据上上面面公公式式很很容易求出材料色散：容易求出材料色散：4343严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发

33、事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 2 2、材料色散、材料色散 举例：某一举例：某一1.31m1.31m波长的光纤，最大波长的光纤，最大色散系数色散系数D Dm m=3.5ps/nmkm=3.5ps/nmkm，如用一中心波，如用一中心波长为长为1.31m1.31m的半导体激光器，其谱宽为的半导体激光器，其谱宽为4nm4nm，则，则1km1km的材料色散为的材料色散为0.014ns,0.014ns,其其值比渐变型多模光纤的模式色散都要小一个值比渐变型多模光纤的模式色散都要小一个数量级以上。数量级以上。4444严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做

34、到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 2 2、材料色散、材料色散 材材料料色色散散引引起起的的脉脉冲冲展展宽宽与与光光源源的的谱谱线线宽宽度度和和材材料料色色散散系系数数成成正正比比。这这就就要要求求，尽尽可可能能选选择择谱谱线线宽宽度度窄窄的的光光源源和和色色散散系系数数较较小小的的材材料料，这这样样材材料料色色散散才才能能较较小小。事事实实证证明明，有有些些材材料料在在某某一一波波长长附附近近，色色散散系系数数为为零零，从从而而时时延延差差为为零零，这这时时没没有有脉脉冲冲展展宽，通常称这个波长为材料的零色散波长。宽，

35、通常称这个波长为材料的零色散波长。4545严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算 2 2、材料色散、材料色散 另另外外必必须须指指出出，一一根根光光纤纤的的色色散散系系数数可可能能是是正正数数，也也可可能能是是负负数数。两两根根色色散散系系数数符符号号相相反反的的光光纤纤熔熔接接起起来来，材材料料色色散散会会得得到到改改善善，但但不不管管是是正正负负色色散散，单单独独存存在在时时都都会会使使脉冲展宽。脉冲展宽。4646严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关

36、规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算3 3、波导色散、波导色散 所所谓谓波波导导色色散散，是是指指由由于于光光纤纤的的几几何何结结构构所所引起的色散。因此又被称为结构色散。引起的色散。因此又被称为结构色散。产产生生波波导导色色散散的的原原因因是是由由于于波波导导效效应应引引起起模模内内频频率率高高(或或波波长长短短)的的光光信信号号进进入入包包层层，使使一一部部分分光光(光光功功率率)在在纤纤芯芯内内传传播播，还还会会有有一一部部分分光光(光光功功率率)在在包包层层中中传传播播，而而包包层层折折射射率率小小于于

37、纤纤芯芯折折射射率率，导导致模内各信号传播速度致模内各信号传播速度(v=c/n)(v=c/n)不同而产生色散。不同而产生色散。4747严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算3 3、波导色散、波导色散 波波导导色色散散用用W W 表表示示，其其大大小小与与光光纤纤芯芯径径、相相对对折射率差、归一化频率等因素有关。折射率差、归一化频率等因素有关。一一般般，波波导导色色散散比比材材料料色色散散小小，在在短短波波长长，波波导导色色散散更更小小，但但到到了了材材料料的的零零色

38、色散散波波长长附附近近(1.27m)(1.27m)，波导色散增大到可与材料色散相比较的程度。，波导色散增大到可与材料色散相比较的程度。4848严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。1.01.21.41.6-20246 材料色散材料色散波导色散波导色散全色散全色散波长波长(m)色色散散系系数数(ps/kmnm)SiO2单模光纤色散与光波长的关系单模光纤色散与光波长的关系4949严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤

39、色散的种类及简单计算3 3、波导色散、波导色散 在在长长波波长长窗窗口口光光纤纤损损耗耗较较小小，尤尤其其是是1.55m1.55m波波长长其其损损耗耗接接近近于于理理论论极极限限，因因此此，人人们们研研制制的的零零色色散散位位移移光光纤纤，就就是是将将零零色色散散移移位位至至1.55m1.55m处处，从从而而使使工工作作波波长长位位于于1.55m1.55m附附近近的的单单模模光光纤纤，可可以以获获得得最最低低损损耗耗和和最最小小色色散散，以以实实现现长长距距离离大大容容量量的光纤通信。的光纤通信。5050严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各

40、类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算4 4、三种色散的比较、三种色散的比较 多模阶跃型光纤，模式色散占主要地位，多模阶跃型光纤，模式色散占主要地位，其次是材料色散，波导色散可以忽略不计。其次是材料色散，波导色散可以忽略不计。多多模模渐渐变变型型光光纤纤，其其模模式式色色散散较较小小，波波导色散同样可忽略不计。导色散同样可忽略不计。5151严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算4 4、三种色散的比较、三种色散的比较 对对于于理

41、理想想的的单单模模光光纤纤，无无模模式式色色散散，只只有有材材料料色色散散和和波波导导色色散散，在在短短波波长长区区，材材料料色色散散占占主主导导地地位位，波波导导色色散散可可忽忽略略不不计计；在在长长波波长长区区，波波导导色色散散增增大大到到不不容容忽忽视视，此此时时总总色色散散为为材料色散与波导色散之和。材料色散与波导色散之和。5252严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算4 4、三种色散的比较、三种色散的比较一般情况下，三种色散的大小有下列关系：一般情况下，三

42、种色散的大小有下列关系：模式色散模式色散 材料色散材料色散 波导色散波导色散光光纤纤中中的的色色散散为为模模式式色色散散、材材料料色色散散和和波波导导色色散散三三者者的的总总和和，经经理理论论证证明明，光光纤纤的的色色散散可可以以用用下下式来近似表示：式来近似表示：5353严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算4 4、三种色散的比较、三种色散的比较 对对于于多多模模光光纤纤来来说说，M M起起主主导导作作用用，对对于于单单模模光光纤纤来来说说，M M=0=0，只只考

43、考虑虑w w 和和m m 两两者者的限制。的限制。同同样样的的，我我们们给给出出一一个个每每公公里里的的总总色色散散 ：()22WmMt tt tt tt tD D+D D+D D=D D5454严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、光纤色散的种类及简单计算二、光纤色散的种类及简单计算4 4、三种色散的比较、三种色散的比较例题例题 ：有一个：有一个15km15km长的渐变型多模光纤线路，长的渐变型多模光纤线路，工作波长工作波长=1.3m,=1.3m,使用的使用的LDLD的光源谱线宽度的光源谱线宽度=2nm=2nm。已

44、知该光纤的材料色散系数。已知该光纤的材料色散系数D Dm m=5ps/km nm,5ps/km nm,模式色散模式色散M M=0.20ns/km,=0.20ns/km,波导波导色散忽略不计，问此光纤的总色散色散忽略不计，问此光纤的总色散为多少？为多少？5555严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。解：解：首先确定模式色散值：首先确定模式色散值：(ps)(ps)=0.15(ns)=0.15(ns)其次确定因光源谱宽其次确定因光源谱宽=2nm=2nm，而引起，而引起的材料色散值：的材料色散值：忽略波导色散，最后得出总色散值：

45、忽略波导色散，最后得出总色散值：(ns)()004.315.032222=+=+=WmMt tt tt tt t5656严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。三、光纤的传输带宽三、光纤的传输带宽 1 1、光纤的色散和带宽的关系、光纤的色散和带宽的关系 光光纤纤的的色色散散和和带带宽宽描描写写的的是是光光纤纤的的同同一一特特性性。其其实实色色散散是是这这一一特特性性在在时时域域中中的的表表现现，即即光光脉脉冲冲经经过过光光纤纤传传输输后后脉脉冲冲在在时时间间座座标标轴轴上上展展宽宽了了多多少少。而而带带宽宽是是这这一一特特

46、性性在在频频域域中中的的表表现现，即光纤的频域特性。即光纤的频域特性。5757严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。输入输入f f振幅振幅输出输出 f fC C f f振幅振幅光纤的带宽光纤的带宽5858严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。三、光纤的传输带宽三、光纤的传输带宽1 1、光纤的色散和带宽的关系、光纤的色散和带宽的关系时时域域的的脉脉冲冲宽宽度度展展宽宽，对对应应着着频频域域的的高高频频分分量量衰衰减减，脉脉冲冲展展宽宽越越大大，高高频

47、频分分量量衰衰减减越越严严重重，传传输输频频带带则则越越窄窄。这这样样色色散散和和带带宽宽之之间间必必然然存存在在一一定定的的联联系系。经经过过付付里里叶叶变变换换，对对高高斯斯脉脉冲冲可以得到：可以得到：(MHz)5959严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。三、光纤的传输带宽三、光纤的传输带宽1 1、光纤的色散和带宽的关系、光纤的色散和带宽的关系其中其中B B是光纤带宽；是光纤带宽；是脉冲展宽，是脉冲展宽，1 1和和2 2则分别是经过光纤之前则分别是经过光纤之前和经过光纤之后的脉冲宽度和经过光纤之后的脉冲宽度(即脉冲

48、的半幅全宽即脉冲的半幅全宽)；也可以是光纤的总色散，也可以是光纤的总色散，6060严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。三、光纤的传输带宽三、光纤的传输带宽2 2、带宽的定义、带宽的定义 我我们们通通常常把把调调制制信信号号经经过过光光纤纤传传播播后后，光光功功率率降降低低一一半半的的频频率率(fc)(fc)的的大大小小，定定义义为为光纤的带宽，用光纤的带宽，用B B表示。表示。因因为为它它是是光光功功率率下下降降3dB3dB对对应应的的频频率率，故故也也称为称为3dB3dB光带宽。光带宽。6161严格执行突发事件上报制

49、度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。光功率总要用光电子器件来观测，而光光功率总要用光电子器件来观测，而光检测器输出的电流正比于被检测的光功率，检测器输出的电流正比于被检测的光功率，于是有：于是有：所以，所以，3dB3dB光带宽又称为光带宽又称为6dB6dB电带宽。电带宽。dBPfPIfIcc6)0()(lg20)0()(lg20-=6262严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。光纤的其它特性光纤的其它特性一、光纤的温度特性一、光纤的温度特性二、光纤的机械特性二、光纤的

50、机械特性6363严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、光纤的温度特性一、光纤的温度特性 光光纤纤的的温温度度特特性性，是是指指在在高高温温、低低温温条条件件下下对对光光纤纤损损耗耗的的影影响响。一一般般情情况况下下，损损耗耗都都要要增增加加，由由于于低低温温的的影影响响较较高高温温的的影影响响要要严严重重，因因此此，我我们们只只讨讨论论低低温温条条件件下下附附加加损损耗的情况。耗的情况。6464严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、光纤的温