24 色散系数D及高阶色散

SOEI, HUST
6
3. 色散系数D与β2
(ps2/km) (ps/nm/km)
2 c 2 c
2
D
1
1
2
2 c 2
二者之间转换关系
常见光纤色散曲线
@1550 nm (C波段) 单模光纤(SMF): 反常色散 D = 17 ps/nm/km
色散补偿光纤(DCF): 正常色散 D = –90 ps/nm/km
OEI, HUST
2
1. 什么是色散?
空间色散
y
时间色散
y
t
t
x
x
波长不同
折射率不同
时间色散
群速度不同
SiO2材料色散
t
OEI, HUST
3
2. 光纤中的色散
100米赛跑
马拉松比赛
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损耗α = 0.2 dB/km; 长度: 10~100 km; 延时Δt = 2 ns
光纤色散：将不同波长的光沿时间轴分开
SOEI, HUST
4
2. 光纤中的色散
延时量 (Δt)
光纤长度 (L)
色散系数(D)
(ps/nm/km)
SOEI, HUST
波长差 (Δλ)
材料色散 总色散
波导色散 5
3. 色散系数D与β2
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光纤中基本传播方程
输入
A0,t
FFT
A0,
β2, β3, ……; α = 0; γ = 0; L = z
FFT
H
exp
i 2
2
z
2
i 6
3z
3
输入
A z, t
FFT
A z,
传播常数的泰勒展开
m d m d m 0
Ø β1表示为群速度的导数： β1 = 1/vg Ø β2和β3分别为二阶和三阶色散系数
《光纤通信技术》课程核心知识点
色散系数D及高阶色散
1. 什么是色散?
散射 (Refraction)
衍射 (Diffraction)
光栅
棱镜
光疏介质
入射光
光密介质
v2
n2
c
Hale Waihona Puke sin r sin iv2 v1
n1 n2
折射光
色散：将不同颜色（波长） 的光分散开
本质：不同波长在介质中速 度不同，表现为折射率的不 同，即n(λ)为变量
色散位移光纤(DSF):
零色散
D ~ 0 ps/nm/km
SOEI, HUST
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4. 高阶色散(β ≠ 0) 有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺） 3
光场传播方程
频率相关的相移量 z, kn z
z,
0
0
d
d
0
1 2!
0
2
d2
d2
0
1
3!
三阶色散：与相变对频率偏移的三阶依赖性有关的色散
SOEI, HUST
8
0
3
d3
d3
0
...
绝对相位：
对于参考频率ω0 处的相移量
群延时色散(GDD, β2)：
β2 > 0 正常色散(D < 0) β2 < 0 反常色散(D > 0)
群延时：
不同频率成分表现 出不同的相位延时
高(三)阶色散(β3) ：
当群延时色散(β2)随频率的变化 而变化时，表现为高阶色散