偏振模色散

过渡族金属离子吸收
吸收 OH-离子吸收
在熔融石英玻璃里OH-的吸收 带在0.72,,0.95,1.4um. 0.5~1.0μm范围里
原子缺陷吸收
由于加热过程:4价Ti-3价 由于强烈的辐射，玻璃材料会受激 而产生原子的缺陷，产生损耗
7.1.2
物质的散射损耗
物质内部的散射，会减小传输功率，产生损耗。 本征散射：（物质散射中最重要的）它是使波导衰减不能 太小的基本限制之一。 非线性散射：物质在强场作用下，也会诱发出对入射波的 散射。(拉曼散射、布里渊散射)
光纤物理参数： 1.损耗 2.色散 3.偏振、双折射
光学几何参量测量: 1.数值孔径:
2.折射率分布: (一)反射法:
N. A. n0 sin m
P消除杂散光
(二)干涉法:
n 1 2 R( ) n 1 2 n 1 R n 4 R
n N

t
n(r ) n0 N

t
t:样品厚度。N:干涉条文数。
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光纤的损耗和色散是宽带通信传输介质的 两个十分重要的特征参量。 损耗:限制传输距离。
色散:限制传输带宽、中继距离。
偏振、双折射:对于光纤在宽带通信、传 感技术上的应用，以及光纤中非线性的研究具 有重要的意义。
§7.1
光纤的传输损耗
产生损耗的原因主要是:
很多人曾经推导了薄膜波导和圆柱波导的这种模式耦合效应， 并举例作了计算。例如对薄膜波导，如果厚度为5μm，折射 率差Δ=1%，交界面的偏离均方根值为0.9nm，每千 米将产生10dB的辐射损耗
7.1.4
光纤弯曲产生的辐射
光纤弯曲是一个复杂的理论问题，电 磁波在弯曲部分传输时，越靠外面的 速度越大(即β越小)，到一定地点， 相速等于所在物质里的光速。衰减系 数 。
7.1.5
外套损耗
串话:纤芯里的波导和辐射波的电磁场都要进入到包 层。在包层外圈，电磁场并没有消失，还要伸展到 外面去，这就要与临近的光纤耦合。 为了避免串话，包层外面需要再套一层衰减大的 套子，把进入套子的电磁场消灭掉。 这样，物质吸收损耗就有三部分，即纤芯里、 包层里和外套里的损耗，它们各不相等。对每一个 模式又不相同，这是由于功率分配不同的缘故。
7.1.1
材料的吸收损耗
材料吸收所产生的损耗是重要的损耗。早期的水平是 1000~4000dB/km ，发现几乎所有的损耗都是来源于材料吸 收。材料吸收又有多种原因: 由原子跃迁(电子吸带)所
物质本征吸收
产生:红外8-12um,紫外 拖尾0.7-1.1um
铁,钻,铜,铬等吸收峰和吸收带 也随它们的价状态不同而不同
第七章 光纤的基本特性及测试
内容提要
前言
7.1光纤的传输损耗 7.2光纤的损耗的测量 7.3光纤的色散和脉冲展宽 7.4光纤脉冲展宽的测量 7.5光纤的偏振和双折射 7.6光纤的拍长和偏振模色散测量
前言
光纤的基本特性
光纤几何参数： 1.纤芯、包层直径、不园度、偏芯率 2.数值孔径 3.折射率分布
（7.1.2）
有起伏的体积
一般而言，折射率的起伏是未知的，所以因之而产生的损耗 (或散射)是不能计算的。反过来，倒是可以利用散射损耗去 得出折射率的起伏。 对于典型的高硅玻璃，浓度不均匀的散射损耗约占总散射 损耗的25%。
7.1.3
波导散射损耗
1.由于拉制纤维时的不良性，造成纤维尺寸沿轴线起伏，如 粗细不匀，截面形状变化等，这种不均匀性同样将引起光的 散射。另外，纤芯和包层界面的不光滑、污染等，也将造成 严重的散射损耗。 2.模式变换而产生了附加的损耗，这种附加的损耗就是波 导散射损耗。
r C1 exp(C2 R)
（7.1.3）
式中 r 为弯曲产生的衰减系数C1， C2是常数，与曲率半径无关。衰减与 曲率半径R的关系表现在指数函里。 途中x>R+xr的区域为阴影区，代表 相速超过光速，成为辐射的区域。
图7.1.1 弯曲波导
仍以薄膜波导为例，假设厚度为1.18μm， 波长为0.63μm，折射率之差0.001时(它用 作单模传输，第二个模式在厚度4×1.18μm 时产生)，xr≈16，C1为104，C2为100；在 R=18cm时，衰减为8.68dB/m。如果R增大 一倍，则衰减将减exp(200)≈1/6.5×107， 使 r 完全可以忽略。 上面举的是薄膜波导的例子，不是光纤的， 而只是把它定性地解释为光纤的弯曲。对于光 纤，一般认为曲率半径超过10cm，弯曲损耗 可以忽略。Δ 大于0.001，容许的曲率半径可 以减小，甚至可以小到1cm。
瑞利散射：密度不均匀或者内应力不均匀就引起折射率不均 匀，从而产生散射。这种不均匀度与波长相比是小尺寸的。 瑞利散射与波长λ的四次方成反比。计算公式:
8 2 2 at 4 (n 1)kT co （7.1.1） 3 这里 at 代表衰减系数， co代表可压缩度，每单位力所产生
的体积压缩；k是波尔兹曼常数；T是跃迁温度(K)；n是折 射率
掺杂不均匀引起的散射：也属于物质的本征散射。 浓度的不均匀性的散射:所用的玻璃中有些含有几种氧化 物，以改变折射率。而氧化物浓度的不均匀性或起伏，也会 引起散射，产生损耗。 衰减的计算公式为: 浓度起伏的均方值
16 3n dn 2 2 at ( ) c V 4 3 dc
(1)材料的吸收损耗，包括纤芯和包层的物质吸收 (2)材料(或物质)散射，也包括纤芯和包层。 (3)波导散射，即交界面随机的畸变或粗糙所产生的散射。 (4)波导弯曲所产生的辐射损耗。 (5)外套损耗。 下面将逐项介绍
加热过程 原子缺陷吸收 强烈辐射 过渡族金属离子 吸收损耗 杂质离子的吸收 － OH 离子 紫外吸收 本征吸收 红外吸收 损耗 折射率分布不均匀 制作缺陷 芯-涂层界面不理想 气泡、条文、结石 散射损耗 瑞利散射 本征散射及其他 布里渊散射 喇曼散射