《光纤通信技术教学资料》第2章第4节.ppt
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1、光色散概念: 光在媒质中的传播速度随波长而变动的现象,称为色散。 光纤的色散是在光纤中传输的光脉冲,随传输距离增加,由于光波 中不同成分(不同模式或不同波长成分)以不同的速度传输,产生时延不同 而引起的光脉冲展宽的物理效应。 (1-光纤色散示意图) 2.4 单模光纤的色散 色散是光纤的一个重要参数,它会引起传输信号的畸变,使通信 质量变差,限制通信容量与通信距离。 拾 了 煎 剿 菩 盅 奋 胞 滁 几 傈 贿 缮 友 裙 园 书 启 噬 释 最 件 肮 羡 脐 航 晒 拎 娱 畜 秧 鸦 光 纤 通 信 技 术 教 学 资 料 第 2 章 第 4 节 光 纤 通 信 技 术 教 学 资 料
2、第 2 章 第 4 节 1 1 卿 辆 磋 窖 孟 璃 舰 缓 栖 洪 挽 牙 母 佰 陕 悬 很 艺 期 秧 鞠 刷 搽 冯 洗 澡 奄 顷 营 像 豌 椰 光 纤 通 信 技 术 教 学 资 料 第 2 章 第 4 节 光 纤 通 信 技 术 教 学 资 料 第 2 章 第 4 节 2 2 光纤色散的产生涉及多方面的原因,大体可分为两类: 一类起因于光纤材料、波导结构和模式结构,这是光纤本征的色 散; 另一类起因于注入光纤的信号结构,这是导致产生实际色散的外 部条件。 归结起来,光纤色散可分为下列几类: 色度色散 材料色散 波导色散 模式色散 偏振色散 2.4.1 光纤色散的形成机制和类别
3、 顷 亚 铂 晦 拣 辉 始 膳 屎 诛 百 那 紧 磅 乳 砂 埃 慷 烂 粕 秘 诅 尊 白 慈 拐 癣 湖 荷 潮 辞 痹 光 纤 通 信 技 术 教 学 资 料 第 2 章 第 4 节 光 纤 通 信 技 术 教 学 资 料 第 2 章 第 4 节 3 3 (1) 色度色散(Chromatic Dispersion) 光源光谱中不同频率(波长)成分在光纤中传输的群延时差引起 的光脉冲展宽现象,亦称色弥散,它包括材料色散和波导色散。 (2) 材料色散( Material Dispersion ) 材料的折射率n随波长的非线性变化特性(一般取决于折射率对 波长的二阶导数),从而使光的传播速
4、度随波长而变,由此引起的色 散称材料色散。 购 冶 嫡 蚕 挺 挖 孩 觉 笔 宗 驰 零 廖 绸 貌 禾 昭 称 撞 渴 祈 罩 磁 议 洱 漫 桌 嘿 邪 娃 麓 子 光 纤 通 信 技 术 教 学 资 料 第 2 章 第 4 节 光 纤 通 信 技 术 教 学 资 料 第 2 章 第 4 节 4 4 光源的谱线宽度 线宽-光功率升高到 峰值一半到降低到峰 值一半的时间间隔 斧 妮 郧 旨 逃 饺 儒 潦 疑 纬 农 饥 纹 铸 慌 绩 剖 求 灸 算 蛮 呀 蜀 恳 踪 坚 绅 转 闲 酉 笼 翱 光 纤 通 信 技 术 教 学 资 料 第 2 章 第 4 节 光 纤 通 信 技 术 教
5、 学 资 料 第 2 章 第 4 节 5 5 (3) 波导色散( Waveguide Dispersion ) 某导波模式的传播常数随波长的非线性变化特性产生的色散,这是单 模光纤色散的主要原因。 (P15) (4)模式色散( Model Dispersion ) 多模光纤中,即使在同一波长,不同模式的传播常数也不同,由此引起 的色散称为模式或模间色散,它不同于波导色散。 波导色散是指同一模式、不同波长,亦称模内色散,而模式色散是对 不同模式、相同波长时的色散。 虾 舒 怔 灶 苍 彻 梭 钎 删 诵 毯 伦 和 祁 骆 致 心 物 态 汛 草 账 箕 赠 漆 鞍 南 已 歇 峦 咯 揪 光
6、纤 通 信 技 术 教 学 资 料 第 2 章 第 4 节 光 纤 通 信 技 术 教 学 资 料 第 2 章 第 4 节 6 6 (5)偏振模色散( Polarization Dispersion ) 单模光纤中,实际上存在简并的偏振方向正交的两个偏振模,当光纤 存在双折射时,这两个模式的传播速度改变而不相等,由此引起的色散称 为偏振模色散。 多模光纤中,有模式色散、波导色散和材料色散,以模式色散为主。 单模光纤中,有材料色散和波导色散,一般情况下以材料色散为主。 偏振模式色散是单模光纤一种特殊的模式色散。 怂 香 舵 贴 鲜 蓝 搭 轰 卜 惺 璃 掂 抱 怂 旋 厕 烧 劫 拔 搔 命
7、智 仿 圣 学 舷 由 粟 极 施 哺 奠 光 纤 通 信 技 术 教 学 资 料 第 2 章 第 4 节 光 纤 通 信 技 术 教 学 资 料 第 2 章 第 4 节 7 7 2.4.2 光纤色散的表示方法和技术指标 光纤色散可用不同的方法来表示,常用的方法有最大时延差 0 、脉冲展宽和光纤3dB带宽B。 什么是时延 设有一个单一的载频fc ,携带一个调制信号,当光波频率很高,相 对调制带宽很窄时,则它传输每一单位长度时,所需要的时间 就称为 每单位长度的时延。 什么是时延差 不同速度的信号,传输同样的距离,需要不同时间。即各自信号的 时延不同,这种时延上的差别,称为时延差,用 表示。 捐
8、 钦 眠 套 乳 仗 冲 冕 累 孺 缸 纬 义 霍 杏 锥 询 比 为 瓢 境 荧 玫 呢 塞 耸 膳 入 捌 髓 匡 围 光 纤 通 信 技 术 教 学 资 料 第 2 章 第 4 节 光 纤 通 信 技 术 教 学 资 料 第 2 章 第 4 节 8 8 什么是最大时延差 最大时延差指描述光纤中速度最快和速度最慢的光波成分的时延差 。 脉冲展宽和光纤带宽描述光纤色散对传输信号的影响程度,常将光 纤看作一个线性网络,用时域和频域方法分析其色散特性。 在时域分析时,色散影响用脉冲展宽表示; 在频域分析时,用光纤带宽来表示。 在光纤中,信号的不同频率成分传过同样的距离会有不同的时延, 由此产生
9、时延差,色散越强,时延差越大,信号畸变越严重。 常用最大时延差来表示光纤的色散程度。 香 腮 帅 战 菜 傀 溯 剔 糕 厚 以 人 聘 缆 离 涎 令 疥 戎 诱 蹦 颈 百 绰 摔 凄 契 付 嘲 渴 勺 雍 光 纤 通 信 技 术 教 学 资 料 第 2 章 第 4 节 光 纤 通 信 技 术 教 学 资 料 第 2 章 第 4 节 9 9 光脉冲群时延 光脉冲沿光纤单位长度上传播的延迟时间称为群时延,它可表示为 (2.4.1) 光脉冲群时延差 单位长度光纤传输后的群时延差或脉冲展宽g(ps/km)可近似为 (2.4.2) 鼠 岂 践 草 秀 盐 肥 龙 掸 伺 公 沼 全 耸 匪 运
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