1、講評講評WORD文檔文檔Optical Fiber光纖特性光纖特性l損耗損耗/衰減衰減傳輸（中繼）距離；傳輸（中繼）距離；l色散色散/帶寬通信容量帶寬通信容量/傳輸速率；傳輸速率；l單模光纖中的偏振態(tài)及其演化單模光纖中的偏振態(tài)及其演化 偏振模色散與傳感。偏振模色散與傳感。3.5.l 損耗的表示方法損耗的表示方法2是衰減系數(shù)或稱功率損耗系數(shù)是衰減系數(shù)或稱功率損耗系數(shù) (Attenuation)exp()()(zPzP 20 )(/ )(lnzPPz012 （Np,奈培）奈培） 衰減系數(shù)衰減系數(shù)a定義為：定義為： )(/ )(lgzPPza010 （dB,分貝）分貝） )lgexp(zza 210

2、 )(.)lg( 2344210 e兩者關(guān)系：兩者關(guān)系：P(0)/P(z)T=P(z)/P(0)(%)a(dB/z)1010101021201030.130250log23 31.25979.411.58563.121.12289.10.5光纖損耗光纖損耗:u材料本身材料本身(intrinsic 本征損耗本征損耗)吸收吸收散射散射u光纖的彎曲和微彎光纖的彎曲和微彎(extrinsic外來損耗）外來損耗） 1吸收損耗吸收損耗 (Absorption Loss)吸收損耗都與光纖材料中的量子躍遷有關(guān)吸收損耗都與光纖材料中的量子躍遷有關(guān):l電子不同能級間的量子躍遷電子不同能級間的量子躍遷(紫外波段很強

3、的電子吸收帶紫外波段很強的電子吸收帶) l分子不同振動狀態(tài)之間的量子躍遷分子不同振動狀態(tài)之間的量子躍遷(紅外波段振動吸收帶紅外波段振動吸收帶 )吸收光滿足下面關(guān)系：吸收光滿足下面關(guān)系：)/(12EEhc h 為普朗克常量，為普朗克常量，c為光速。電子或分子吸收一個波長為為光速。電子或分子吸收一個波長為的的光子（能量為光子（能量為hc/）后從）后從E1能級躍遷到能級躍遷到E2能級。能級。表表3-4幾種金屬離子的吸收峰波長幾種金屬離子的吸收峰波長及使及使aldBkm時最大雜質(zhì)濃度時最大雜質(zhì)濃度 m 金屬離子金屬離子吸收峰波長吸收峰波長/最高濃度最高濃度/10-9Cu2+0.8000.45Fe2+1

4、.1000.40Ni2+0.6500.20V3+0.4750.90Cr3+0.6750.40Mn3+0.5000.90純純SiO2在近紅外波段已處在呈指數(shù)衰減曲線的吸收帶尾部，在近紅外波段已處在呈指數(shù)衰減曲線的吸收帶尾部，因而目前通信光纖采用高純度的石英材料。因而目前通信光纖采用高純度的石英材料。 圖圖314 OH根的吸收譜（濃度根的吸收譜（濃度104）OH根根-分子振動吸收，基頻、二分子振動吸收，基頻、二次、三次和四次諧波分別產(chǎn)生相應(yīng)次、三次和四次諧波分別產(chǎn)生相應(yīng)于于 、 、 和和 的子吸收峰。的子吸收峰。在在 處，濃度為處，濃度為1106的的OH根就能引起根就能引起1.25dBkm的吸收的

5、吸收損耗。在損耗。在1240nm和和1380nm波長上吸波長上吸收更高。收更高。m82. m391.m960.m7250.m950. l瑞利散射：介質(zhì)中雜質(zhì)或物質(zhì)微小不均勻，其線度小于入射光波時，所引瑞利散射：介質(zhì)中雜質(zhì)或物質(zhì)微小不均勻，其線度小于入射光波時，所引起的散射就是瑞利散射。起的散射就是瑞利散射。l電磁場理論：散射是小粒子作受迫振動，形成電偶極振蕩而發(fā)射的次波；電磁場理論：散射是小粒子作受迫振動，形成電偶極振蕩而發(fā)射的次波；l由于是隨機的，因而由于是隨機的，因而散射波是非相干散射波是非相干的。的。l散射波的散射波的頻率與入射波相同。頻率與入射波相同。 l單散射中心，如入射光是線偏振光

6、，則散射光也是線偏振光，單散射中心，如入射光是線偏振光，則散射光也是線偏振光，l散射光強總是正比于散射光強總是正比于14。l光纖中瑞利散射是不可避免的。光纖中散射光大部分不滿足導(dǎo)模條件而成光纖中瑞利散射是不可避免的。光纖中散射光大部分不滿足導(dǎo)模條件而成為輻射模，損耗掉衰減系數(shù)為輻射模，損耗掉衰減系數(shù)a與與14成比例，即隨波長增大，損耗迅速減成比例，即隨波長增大，損耗迅速減小。小。l理論與實驗指出，對熔融理論與實驗指出，對熔融SiO2， 和和 時，其散射損耗的極限值時，其散射損耗的極限值分別為分別為0.8dBkm和和0.3dBkm。 2散射損耗（散射損耗（Scattering Loss) m1

7、m3 . 1圖圖3-16 典型的光纖譜損耗示意圖典型的光纖譜損耗示意圖n A和和B為與光纖參數(shù)（芯半為與光纖參數(shù)（芯半徑徑a、外徑、外徑2b、相對折射率差、相對折射率差）有關(guān)的常數(shù)。）有關(guān)的常數(shù)。 3彎曲損耗彎曲損耗 圖圖3-15 彎曲損耗示意圖彎曲損耗示意圖 )exp( BRAaR n彎曲曲率半徑越小，彎曲損耗越大。彎曲曲率半徑越小，彎曲損耗越大。n普通光纖，彎曲直徑為普通光纖，彎曲直徑為33mm，彎曲損耗為，彎曲損耗為0.5dB（約（約11%）m應(yīng)大于其包層直徑應(yīng)大于其包層直徑光纖包層直徑光纖包層直徑125 ，最小彎曲半徑，最小彎曲半徑長期應(yīng)用長期應(yīng)用150倍倍19mm短期應(yīng)用短期應(yīng)用10

8、0倍倍13mm一般情況一般情況R10cm時，彎曲損耗即可忽略不計。時，彎曲損耗即可忽略不計。n廠家給出所允許的最小彎曲半徑：廠家給出所允許的最小彎曲半徑：微彎是指光纖軸微彎是指光纖軸局部產(chǎn)生的微小畸局部產(chǎn)生的微小畸變，其曲率半徑與變，其曲率半徑與光纖的橫截面尺寸光纖的橫截面尺寸相當(dāng)，它主要是光相當(dāng)，它主要是光纖生產(chǎn)過程中產(chǎn)生纖生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種隨機缺陷。的一種隨機缺陷。這種畸變也會使部這種畸變也會使部分高階模不再滿足分高階模不再滿足全反射條件而成為全反射條件而成為輻射模，從而產(chǎn)生輻射模，從而產(chǎn)生損耗損耗。 4微彎損耗微彎損耗 圖圖3-16 微彎損耗示意圖微彎損耗示意圖233642)/(fcm

9、EEbahNa nN為微彎個數(shù)，為微彎個數(shù)，h為微彎凸起高度，為微彎凸起高度，表示統(tǒng)計平均，表示統(tǒng)計平均，Ec和和Ef，分別是涂層和光，分別是涂層和光纖的楊氏模量。纖的楊氏模量。 在多模光纖中，各模式攜帶功率在芯一包層橫截面上的在多模光纖中，各模式攜帶功率在芯一包層橫截面上的分布是不同的，因而其損耗系數(shù)也不同。如果光纖中所有分布是不同的，因而其損耗系數(shù)也不同。如果光纖中所有模式攜帶的功率相對分布達到穩(wěn)定狀態(tài)，與注入條件無關(guān)，模式攜帶的功率相對分布達到穩(wěn)定狀態(tài)，與注入條件無關(guān)，實際測量結(jié)果才會是合理的。實際測量結(jié)果才會是合理的。 1穩(wěn)態(tài)功率分布與注入條件穩(wěn)態(tài)功率分布與注入條件 CCITT規(guī)定多模

10、光纖的損耗測量其穩(wěn)態(tài)注入條件為：規(guī)定多模光纖的損耗測量其穩(wěn)態(tài)注入條件為：l近場光強分布半幅值全寬度為，近場光強分布半幅值全寬度為，l遠場光強分布半幅值半寬度的數(shù)值孔徑為遠場光強分布半幅值半寬度的數(shù)值孔徑為0.11士士0.02。l擾模器的作用是強化模式耦合，擾模器的作用是強化模式耦合，在較短的光纖中即可實規(guī)模功率在較短的光纖中即可實規(guī)模功率的穩(wěn)態(tài)分布。的穩(wěn)態(tài)分布。l濾模器的作用是濾除某些模式，濾模器的作用是濾除某些模式，以保證穩(wěn)態(tài)分布實現(xiàn)。以保證穩(wěn)態(tài)分布實現(xiàn)。l包層模剝離器的作用是使包層模包層模剝離器的作用是使包層模轉(zhuǎn)化為輻射模而被去除掉。轉(zhuǎn)化為輻射模而被去除掉。測量時，為實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)功率分布必須采

11、用必要的注入技術(shù)：測量時，為實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)功率分布必須采用必要的注入技術(shù)：光源發(fā)出的光首先經(jīng)過擾模器、濾模器和包層模剝離器，然后光源發(fā)出的光首先經(jīng)過擾模器、濾模器和包層模剝離器，然后才耦合進入待測光纖。才耦合進入待測光纖。 圖圖3-18 擾模器示意圖擾模器示意圖a盤繞式；盤繞式； bSGS三段式三段式單模光纖無模功率分布問題單模光纖無模功率分布問題無需擾模器，但往往使用濾模器無需擾模器，但往往使用濾模器除去除去LP11模。模。 2剪斷法測量原理剪斷法測量原理 圖圖3-19 剪斷法光纖譜損耗測量裝置剪斷法光纖譜損耗測量裝置l待測（長）光待測（長）光纖的輸出光功率纖的輸出光功率P（z），），l入射端入射

12、端2m左右左右（短光纖）視為（短光纖）視為待測光纖的輸入待測光纖的輸入功率功率 P（0），），l改變?nèi)肷涔獠ǜ淖內(nèi)肷涔獠ㄩL，則可得到光長，則可得到光纖譜損耗。纖譜損耗。3背向散射法背向散射法/光時域反射計（光時域反射計（OTDR）法）法 測量輸人端測量輸人端z0處背向散射光的功率處背向散射光的功率P（0）和距離為）和距離為z處的背向散射光功率處的背向散射光功率P（z），即可求出損耗系數(shù)），即可求出損耗系數(shù)a。儀器。儀器叫作光時域反射計（叫作光時域反射計（OTDR）。）。最大困難在于如何提取深埋在噪聲中的極弱的背向散射最大困難在于如何提取深埋在噪聲中的極弱的背向散射信號。在信號。在OTDR中采用

13、了積分放大器（中采用了積分放大器（Boxcar）等多種抑）等多種抑制噪聲、增強信號的方法。制噪聲、增強信號的方法。OTDR具有許多功能：具有許多功能：l測出了光纖輸入耦合端產(chǎn)生的菲測出了光纖輸入耦合端產(chǎn)生的菲涅耳反射損耗；涅耳反射損耗；l測出了測出了AB段光纖傳輸損耗段光纖傳輸損耗aAB（VA一一VB）LAB，即，即AB段曲線段曲線斜率，實際上斜率，實際上CD段的斜率即為段的斜率即為CD段光纖損耗系數(shù)段光纖損耗系數(shù)aCD，或曰，或曰OTDR可同時測出不同段光纖的可同時測出不同段光纖的損耗；損耗；l測出了光纖接頭產(chǎn)生的反射損耗測出了光纖接頭產(chǎn)生的反射損耗l測出了光纖內(nèi)缺陷或損傷產(chǎn)生的測出了光纖內(nèi)

14、缺陷或損傷產(chǎn)生的反射損耗；反射損耗；l測出了光纖尾端的菲涅耳反射損測出了光纖尾端的菲涅耳反射損耗耗圖圖3-20 OTDR測量曲線示例測量曲線示例l測出光纖長度測出光纖長度Lcn1t0 ，式中，式中c為光為光速，速，n1為光纖平均折射率，為光纖平均折射率，t0為光脈為光脈沖從起點經(jīng)尾端反射返回到起點所沖從起點經(jīng)尾端反射返回到起點所經(jīng)時間在工程上用經(jīng)時間在工程上用OTDR檢測光纜檢測光纜的故障點。的故障點。 優(yōu)點：優(yōu)點：l由于由于OTDR集光源與探測器于一體，只需在光纖一端測集光源與探測器于一體，只需在光纖一端測量，工程上使用很方便。量，工程上使用很方便。l在光纖傳感器，特別是分布式傳感器中在光纖

15、傳感器，特別是分布式傳感器中OTDR也有廣泛也有廣泛應(yīng)用。應(yīng)用。3.6 光纖色散與帶寬光纖色散與帶寬 Dispersion and Bandwidth in Fiber光纖特性光纖特性l損耗損耗/衰減傳輸（中繼）距離；衰減傳輸（中繼）距離；l色散色散/帶寬帶寬通信容量通信容量/傳輸速率；傳輸速率；l單模光纖中的偏振態(tài)及其演化單模光纖中的偏振態(tài)及其演化 偏振模色散與傳感。偏振模色散與傳感。3.6.1 光纖色散概念光纖色散概念Conception of Dispersion in Fiberl假定由振幅假定由振幅a相同、圓頻率相同、圓頻率相近、沿相近、沿z軸方向傳播的兩個平軸方向傳播的兩個平面單色

16、波疊加形成的復(fù)色波：面單色波疊加形成的復(fù)色波： 1.2.5 相速與群速相速與群速l實際光波由不同頻率的單色波疊加而成的實際光波由不同頻率的單色波疊加而成的“復(fù)色波復(fù)色波”。l準單色波：準單色波： 或稱為波群或稱為波群 )( ,12121 20221011j zktazktatzEjexpexp),(（144）3.6.1 光纖色散概念光纖色散概念 Conception of Dispersion in Fiber1.2.5 相速與群速相速與群速 20221011j zktazktatzEjexpexp),( 000jexpj21expj21exp zktkztkzta12kkk 10200 )(

17、2121 )(2121kkk )(2110200 00jexp21cos2 zktkzta（144）相速與群速相速與群速l指數(shù)部分代表一個圓頻率為指數(shù)部分代表一個圓頻率為 ，波長為，波長為 ，沿，沿z方向傳播的平面波，稱方向傳播的平面波，稱為為“載波載波”（A)；l振幅不再是常量振幅不再是常量2a，是隨時間和傳播距離作余弦變化，稱作圓頻率為，是隨時間和傳播距離作余弦變化，稱作圓頻率為 的的“調(diào)制波調(diào)制波”（B)。l因為因為 和和 ，所以振幅的變化比位相變化緩慢，即形成，所以振幅的變化比位相變化緩慢，即形成拍的現(xiàn)象，拍的現(xiàn)象， k 22/ 1 1 kk 00jexp21cos2),( zktkz

18、tatzE相速與群速相速與群速 00jexp21cos2),( zktkztatzEgvl波群的振幅函數(shù)有一系列極大值，相互間隔為波群的振幅函數(shù)有一系列極大值，相互間隔為 4tkz 4（z固定）或固定）或 （t固定）固定） l位相函數(shù)的各個極大間隔為位相函數(shù)的各個極大間隔為 2 tkz 2 （z固定）或固定）或 （t固定）固定） l等幅面的傳播速度為等幅面的傳播速度為ktz kdd k k l等相面的傳播速度為等相面的傳播速度為群速度群速度相速度相速度pv相速與群速相速與群速 ddddppppgvvkvkvv 相速與群速的關(guān)系相速與群速的關(guān)系 光波在介質(zhì)中的光波在介質(zhì)中的群速度隨波長群速度隨波

19、長不同而不同而變化變化，稱為，稱為色散色散。 0dd pvpgvv0dd pvpgvv群速小于相速群速小于相速 群速大于相速群速大于相速 經(jīng)典光學(xué)中用色散率經(jīng)典光學(xué)中用色散率 定義這種色散的大小，用定義這種色散的大小，用n-曲線描述這種色散關(guān)系。曲線描述這種色散關(guān)系。 ddn 波長增加時折射率和色散率都減小的情況稱為正常色散；波長增加時折射率和色散率都減小的情況稱為正常色散；反之稱為反常色散。反之稱為反常色散。 ncvp 正常色散正常色散0dd n0dd pvpgvv對應(yīng)對應(yīng)對應(yīng)對應(yīng)反常色散反常色散0dd n0dd pvpgvv材料色散材料色散 光纖色散概念光纖色散概念光信號在光纖中傳輸時，光

20、信號在光纖中傳輸時，群速度不同，產(chǎn)生時延差，群速度不同，產(chǎn)生時延差，對模擬信號就會產(chǎn)生波形對模擬信號就會產(chǎn)生波形失真，對脈沖信號波形被失真，對脈沖信號波形被展寬，這種延遲畸變現(xiàn)象展寬，這種延遲畸變現(xiàn)象就稱作色散。就稱作色散。 圖圖3-21 由于脈沖展寬產(chǎn)生的碼間干擾由于脈沖展寬產(chǎn)生的碼間干擾（a）輸入脈沖；（）輸入脈沖；（b）距離為）距離為L1時輸出的可分辨時輸出的可分辨脈沖；（脈沖；（c）距離為）距離為L2時輸出的不可分辨脈沖時輸出的不可分辨脈沖產(chǎn)生誤碼，限制了光纖產(chǎn)生誤碼，限制了光纖通信線路的最高信息傳輸通信線路的最高信息傳輸速率，或稱通信容量。速率，或稱通信容量。 光纖色散概念光纖色散概

21、念四種類型色散。四種類型色散。 1模式色散模式色散：多模光纖中，不同模式之間群速度不同而：多模光纖中，不同模式之間群速度不同而產(chǎn)生的色散。產(chǎn)生的色散。 2材料色散材料色散：由于光纖材料折射率隨光波長（頻率）而：由于光纖材料折射率隨光波長（頻率）而變引起的色散。變引起的色散。 3波導(dǎo)色散波導(dǎo)色散：光纖某一模式對不同波長群速度不同，傳：光纖某一模式對不同波長群速度不同，傳播常數(shù)不同而產(chǎn)生的色散。播常數(shù)不同而產(chǎn)生的色散。 4偏振色散偏振色散：單模光纖中，由于光纖雙折射使兩個正交：單模光纖中，由于光纖雙折射使兩個正交偏振模和產(chǎn)生時延差而出現(xiàn)的色散。嚴格講，偏振色散就偏振模和產(chǎn)生時延差而出現(xiàn)的色散。嚴格

22、講，偏振色散就是一種（偏振）模式色散。是一種（偏振）模式色散。材料色散和波導(dǎo)色散都與光源的譜線寬度成正比，因此又材料色散和波導(dǎo)色散都與光源的譜線寬度成正比，因此又把它們總稱為把它們總稱為波長色散波長色散。 光纖色散概念光纖色散概念 數(shù)字通信要求時延差小于脈沖寬度的四分之一數(shù)字通信要求時延差小于脈沖寬度的四分之一 傳輸速率傳輸速率T41 41TBR1 lSI多模光纖的多模光纖的=1.7，相應(yīng)，相應(yīng)BRmax僅為僅為9.44 Mbit/skm ;lGI多模光纖中，相應(yīng)的最高比特率為多模光纖中，相應(yīng)的最高比特率為4.44 Gbit/skm; 是是SI多模光纖的多模光纖的470倍。倍。l單模光纖，無模

23、間色散。單模光纖，無模間色散。 （bit/s） 單位長度光纖的時延為單位長度光纖的時延為3.6.2光纖色散表示法光纖色散表示法 0220dddd )(l從群速度出發(fā)計算時延差從群速度出發(fā)計算時延差-光纖中的色散。光纖中的色散。 d/d gv d/d/1 gv（ns/km）l時延時延對對（或（或k0、）的一階微商。）的一階微商。單位長度光纖產(chǎn)生的群時延差單位長度光纖產(chǎn)生的群時延差 l時延差時延差對對 （或（或k,或或）的二階導(dǎo)數(shù)；）的二階導(dǎo)數(shù)；l時延差與光源譜線寬度時延差與光源譜線寬度 （或（或 、 )成比例。成比例。 f單位長度光纖的時延為單位長度光纖的時延為3.6.2光纖色散表示法光纖色散表

24、示法 l從群速度出發(fā)計算時延差從群速度出發(fā)計算時延差-光纖中的色散。光纖中的色散。ck 0c1k0 dd000kc1kk/dddddddd dd2dddddd2c c2 c 2d2/d （ns/km）l時延時延對對（或（或k0、）的一階微商。）的一階微商。第二種描述第二種描述第三種描述第三種描述3.6.2光纖色散表示法光纖色散表示法 單位長度光纖產(chǎn)生的群時延差單位長度光纖產(chǎn)生的群時延差 20200dd1kkffc )(22200dddd22 cl時延差時延差對對 （或（或k,或或）的二階導(dǎo)數(shù)；）的二階導(dǎo)數(shù)；l時延差與光源譜線寬度時延差與光源譜線寬度 （或（或 、 )成比例。成比例。f 第二種描

25、述第二種描述第三種描述第三種描述光纖零色散波長光纖零色散波長l一個脈沖傳輸一個脈沖傳輸1km時，時，其中其中=800nm的部分要比的部分要比= 900 nm的部分遲到的部分遲到10 ns，而在，而在= 1300 nm附近，附近，不同波長成分到達時間幾不同波長成分到達時間幾乎相同，即時延與波長無乎相同，即時延與波長無關(guān)。這一波長稱為關(guān)。這一波長稱為零色散零色散波長。波長。圖圖3-22 傳播單位長度的時延與波長關(guān)系傳播單位長度的時延與波長關(guān)系4 l波長色散（材料色散和波長色散（材料色散和波導(dǎo)色散波導(dǎo)色散)與光源的譜線與光源的譜線寬度成比例寬度成比例;l模式色散和偏振色散與模式色散和偏振色散與波長無

26、關(guān)。波長無關(guān)。作線性近似，令作線性近似，令 ，定義為單模光纖，定義為單模光纖波長色散系數(shù)波長色散系數(shù)，單位為單位為psnmkm，它表示了，它表示了單位波長間隔內(nèi)各波長成分通過單位波長間隔內(nèi)各波長成分通過單位長度光纖所產(chǎn)生的時延。單位長度光纖所產(chǎn)生的時延。令令 表示時延差，表示時延差， ，作線性近似，則，作線性近似，則3.6.3 單模光纖的色散系數(shù)單模光纖的色散系數(shù)單位長度的時延寫成臺勞級數(shù)形式：單位長度的時延寫成臺勞級數(shù)形式： 22200021 ）（）（）（ ）（D）（）（0 0 ）（D（3119）3.6.3 單模光纖的色散系數(shù)單模光纖的色散系數(shù)用（用（3-116）式可求出色散系數(shù)）式可求出色

27、散系數(shù)D（ ） ）（D)2(1ddd)(220200 kckkdddddD（3119）000kc1kk/dddddddd （3116） 為求出為求出D（ ），必須首先找出），必須首先找出 的解析式。為方便起見，的解析式。為方便起見，定義光纖中的歸一化傳播常數(shù)定義光纖中的歸一化傳播常數(shù)b為：為： )(2221202220222nnknkVwb （3121）單模光纖的色散系數(shù)單模光纖的色散系數(shù)212221202220)(bnnknk )()(bnnnkbnk2120212021 0200100200d)d(d)d(d)d(ddkbnkkbnkknkk 0021212kbknnNNbNdd)()(

28、01010101dkdnkndknkdN )(02020202knknknkNddd)d( N1、N2 纖芯和包層纖芯和包層的群折射率，反映了的群折射率，反映了材料色散。材料色散。 由（由（3121）式：）式：單模光纖的色散系數(shù)單模光纖的色散系數(shù)弱導(dǎo)光纖情況下弱導(dǎo)光纖情況下 ：21020102121dnnknknknnNN dddVbkVkVVbkb000dddddddd Vb)VN(N)Nb(NNkddd212120 dVbVNNNd)d()(212 2202102102202d)(d)()(d)(ddVVbkVNNVVbkNNkNk ddddd 2202102202)(d)(VVbkVNN

29、kNkddddd 2223022dd dd nkN 單模光纖的色散系數(shù)單模光纖的色散系數(shù)l 是材料色散系數(shù)折射率隨波長變化產(chǎn)生的色散；是材料色散系數(shù)折射率隨波長變化產(chǎn)生的色散；l 波導(dǎo)色散系數(shù)與光纖的歸一化傳播常數(shù)波導(dǎo)色散系數(shù)與光纖的歸一化傳播常數(shù)b和歸一化頻和歸一化頻率率V有關(guān)，是由光纖參數(shù)決定的。有關(guān)，是由光纖參數(shù)決定的。 l嚴格推導(dǎo)時式中還應(yīng)有一項嚴格推導(dǎo)時式中還應(yīng)有一項 ，即由折射率分布產(chǎn)生的色，即由折射率分布產(chǎn)生的色散，稱作折射率分布色散系數(shù)。在弱導(dǎo)情況下可以忽略不計。散，稱作折射率分布色散系數(shù)。在弱導(dǎo)情況下可以忽略不計。 22021022)()(dd2)(VVbkVNNkNcDdd

30、 222222d)(ddVVbcVnnc d)()( wmDD )( wD)( mD)( pD1290nm時，時， 為正；為正；=1290nm時，時， 0。 =1290nm稱為稱為SiO2的的零色散波長。零色散波長。 圖圖3-23 SiO2材料色散曲線材料色散曲線零色散波長與零色散光纖零色散波長與零色散光纖)( mD1290)( mD)( mD色散位移光纖色散位移光纖圖圖3-24 單模光纖色散位移曲線單模光纖色散位移曲線1常規(guī)單模光纖，常規(guī)單模光纖，2、色散位移光纖，、色散位移光纖，3、色散平坦光纖）、色散平坦光纖） 波導(dǎo)色散系數(shù)由光纖的波導(dǎo)色散系數(shù)由光纖的V和和b決定，在長波長區(qū)均決定，在長

31、波長區(qū)均為負值。為負值。適當(dāng)選擇適當(dāng)選擇a， 等波導(dǎo)參數(shù)，等波導(dǎo)參數(shù)，可使波導(dǎo)色散的絕對值與可使波導(dǎo)色散的絕對值與材料色散相等而符號相反，材料色散相等而符號相反，使光纖總的波長色散為零使光纖總的波長色散為零常規(guī)單模光纖（常規(guī)單模光纖（G652）色散位移光纖色散位移光纖(1)常規(guī)單模光纖（常規(guī)單模光纖（G652）：芯徑：芯徑8.3 、模場直徑、模場直徑8.7 、 為為0.37%,零色散波長在零色散波長在1.310 。在。在 波段工作時，由于波段工作時，由于具有較大色散系數(shù)，在單通路速率達到具有較大色散系數(shù)，在單通路速率達到10Gbit/s時，需采用時，需采用色散調(diào)節(jié)手段。在長距離大容量光纖干線上

32、已廣泛采用。色散調(diào)節(jié)手段。在長距離大容量光纖干線上已廣泛采用。 (2)色散位移光纖（色散位移光纖（DSF，G.653）：通過改變光纖芯摻雜濃度、：通過改變光纖芯摻雜濃度、控制折射率分布，可以控制波導(dǎo)色散并使最小色散移到控制折射率分布，可以控制波導(dǎo)色散并使最小色散移到1.550 波長附近，在波長附近，在1.310 處具有較大的負色散。處具有較大的負色散。(3)截止波長位移光纖（截止波長位移光纖（G.654光纖）光纖）：設(shè)計重點是降低：設(shè)計重點是降低1.55 波長處的損耗，零色散波長仍在波長處的損耗，零色散波長仍在1.31 處，而在處，而在1.55 波長波長處的色散值仍然較高；主要應(yīng)用于需要很長再

33、生段距離的海處的色散值仍然較高；主要應(yīng)用于需要很長再生段距離的海底光纜通信。底光纜通信。 單模光纖按色散分類單模光纖按色散分類mmmm55. 1mmmmm單模光纖按色散分類單模光纖按色散分類(4)色散平坦光纖（色散平坦光纖（DFF）：在：在1.311.60 寬波段內(nèi)都具有低色散系數(shù)，寬波段內(nèi)都具有低色散系數(shù)， 且有兩個零色散波長且有兩個零色散波長; 最適合波分復(fù)用系統(tǒng)進一步擴大通信容量。最適合波分復(fù)用系統(tǒng)進一步擴大通信容量。(5)非零色散位移光纖（非零色散位移光纖（NZDF，G.655）：改進型色散位移光纖，：改進型色散位移光纖， 零色散波長不在零色散波長不在1.55 ，而是在，而是在1.525 或或1.585 處。處。 不僅使零色散波長發(fā)生位移，傳輸速率達到不僅使零色散波長發(fā)生位移，傳輸速率達到10Gbit/s而無須色散補償。而無須色散補償。 而且可以抑制而且可以抑制DWDM系統(tǒng)中易于出現(xiàn)的四波混頻效應(yīng)，系統(tǒng)中易于出現(xiàn)的四波混頻效應(yīng)， 更適合長距離更適合長距離DWDM系統(tǒng)。系統(tǒng)。mmmm傳統(tǒng)的單模光纖其折射率分布傳統(tǒng)的單模光纖其折射率分布 圖圖3-25 常規(guī)單模光纖的折射率分布常規(guī)單模光纖的折射率