第五部分 光纤色散.pdf

文档介绍：光纤技术基础光纤技术基础
第五部分第五部分光纤色散光纤色散
DispersionDispersion inin OpticalOptical FibersFibers
陈根祥
北京交通大学全光网与现代通信网教育部重点实验室
2007-5-16
主要内容主要内容





一、概述
色散的一般描述色散的一般描述
色散是限制光纤容量和传输距离的主要因素
光纤色散
构成光信号的电磁波各分量在光纤中具有不同传输速度的现象
模间色散:不同模式不同传输速度
材料色散:不同频率不同折射率
波导色散:不同频率不同模场分布长途系统使用单模光纤
偏振模色散:不同偏振态不同传输速度
色度色散定义:单位长度光纤传输时延随波长的变化率
dτ(λ)
D()λ= , ()波长λλτ的光通过单位长度光纤的时延, ⋅kmnmps
d
色散调节手段:改变光纤结构,改变波导色散
色散对光通信系统的影响
信号畸变光脉冲形状畸变引起误码
脉冲展宽
时间
多模光纤中的模式色散

光脉冲能量的载体:所有模式
不同模式具有不同的传输速度,在光纤中沿传输方向行进
的过程中,各模式逐渐分离,使得光信号展宽。

单位光纤长度上,模式的最大时延差Δτ
传输速度最快的模式与传输速度最慢的模式通过单位长度
光纤所需的时间之差。
子午线与斜射线子午线与斜射线
子午线:轨迹通过光纤的中心轴线,在光纤端面上的投影与
光纤芯子的直径相重合
斜射线:
阶跃光纤轨迹不通过光纤的中心轴线,在光纤端面上的投
影为芯、包界面上的内接多边形
渐变型折射率光纤轨迹不通过光纤的中心轴线,在光纤
端面上的投影为以光纤轴线为圆心,半径小于芯子半径的圆
子午线子午线
θz
斜射线斜射线
模式色散的计算模式色散的计算-几何光学方法-几何光学方法
包层n2
②①传输最快的子午线
芯区n θ
1 c ②传输最慢的子午线
①
对于①,单位长度光纤传输的时延:
11 n1 多模光纤的模式色散为
τ 1 ===
1 / ncV 1 c 2
n1 n1
对于②,单位长度光纤传输的时延: τττ12 −=−=Δ
cn2 c
τ⎧ 11 n n − nn n Δ⋅
== = 1 ⋅= 211 ≈ 1
⎪ 2 ncV sin)/( csin 2 c n c
⎪ 2 1 c c n1 2
⎨τ 2 =
n2
⎪sinθ= cn2
⎪ c n
⎩ 1 θθ