偏振模色散PPT课件

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4.1.3 非零色散位移光纤
G.655标准，其色散值为
0.1~6ps/(nm km )
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4.1.3 非零色散位移光纤
零色散点小于1500nm 波长
在C波段，光纤的色散 为正值更容易补偿
色散曲线为正的部分倾 斜度小，因而在铒光纤 波段上，色散幅度的起 伏更小。
材料色散是石英光纤的本征特 性，只有改变玻璃的组成成分， 才能改变其色散值，而这样会 引起衰减的增加。
通过设计纤芯和包层结构调整 波导色散，可以使色散最小值 发生移动
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4.1.3 零色散位移光纤
零色散位移光纤 不适用于波分复用 系统——— 当光纤中存在多个 光信道时，各信道 对应波长的色散接 近于零，因此会引 发四波混频效应， 影响传输信号
• 无休止单模特性：所有波长上都支持单模传输
条件：空气孔径与孔间距之比必须不大于0.2
原因：
1. 波长变短时, 模式电场分布更加集中于纤芯, 延伸 入包层的部分减少, 从而提高了包层的有效折射率, 减少了折射率差
2. 波长降低到一定程度时,高阶模光从孔间泄漏出去
波导色散：入射光Байду номын сангаас波长越长，进入包层中的光强比例就越大，这部分光走过的 距离就越长。这种色散是由光纤中的光波导结构引起的，由此产生的脉冲展宽现 象叫做波导色散。
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4.1.3 色散位移单模光纤
材料的固有色散取决于光速随 波长增大还是减小，n~n(λ)， 可正可负
石英材料色散和波导色散在 1310nm附近恰好互相抵消
缺陷：
• 最小色散值在1310nm波长处，而最小衰减值在 1550nm波长处
• 掺铒光纤放大器，其工作波长范围是1530～ 1610nm，阶跃折射率单模光纤在这一波段的色散 非常大
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4.1.2 单模光纤
• 匹配包层单模光纤 • 折射率分布图
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4.1.2 单模光纤
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4.1.3 大有效面积光纤
• 大有效面积可以减小非线 性效应
• 模场直径大约为9.6微米， 小色散斜率光纤的模场直 径约为8.4微米，导致有 效面积相差30%，非线性 效应存在明显差异
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4.1.3 色散补偿光纤
• 用于抵消或补偿标准单模 光纤的色散
• 渐变折射率光纤利用折射而不是全内反射 传导光
• 折射率梯度决定了孔径角的大小
• 渐变折射率光纤中的光线也是经过不同的 路径传播的，它们的速度却是不同的，因 为光在光纤纤芯中的速度是随折射率变化 的，光束偏离光纤轴越远，光速就越快。
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4.1.1 渐变折射率多模光纤
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4.2.1 塑料光纤
500nm附近，损 耗为70dB／km
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4.2.1 塑料光纤
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氟化的塑料光纤 在800～1340nm 的宽带内的衰减 约为60dB／km， 这使得它们可以 工作在850nm和 1300nm通信窗口。
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4.2.2 光子晶体光纤
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4.1.3 非零色散位移光纤
长波长非零色散位移光 纤的零色散波长值约为 1640nm
负色散值可以部分补偿 直接调制半导体激光器 光源的正波长啁啾—— 使相对便宜的激光发射 机能达到2.5Gbit/s的数 据率。
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4.1.3 小色散斜率光纤
改变光纤的色散能使之 适用于密集波分复用系 统的另一种方法是减小 色散曲线的斜率。 但是有效面积也相应变 小，单位面积的功率密 度增加，非线性效应增 强。
• 凹陷包层单模光纤 • 折射率分布图
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4.1.3 色散位移单模光纤
色散的概念：在光学中一般所说的色散是指材料色散，在光纤光学中包括材料色 散和波导色散。光纤色散可以使脉冲展宽，而导致误码。这是在通信网中必须避 免的一个问题，也是长距离传输系统中需要解决的一个课题。 材料色散：n=n(λ)，光的波长不同，折射率n就不同，光传输的速度也就不同。
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自然界中的 光子晶体现 象
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光子晶体光纤的导光机制
1、 光子禁带（PBG ） 六边形晶格结构存在完全的二维禁带，
即在一定频率范围内光无法在横向传播。 2、全反射
利用周期性排列的空气孔形成纤芯和包 层结构，使传输光能够满足全反射条件。
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4.2.2 光子晶体光纤的特性
第四章 新型光纤和光纤 的基本特性
介绍不同结构、不同材料的光纤及其传输 特性
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4.1 不同波导结构的石英光纤
• 渐变折射率多模光纤 • 匹配包层和凹陷包层单模光纤 • 色散位移单模光纤
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4.1.1 渐变折射率多模光纤
• 历史：多模------渐变多模------单模
• 纤芯-包层折射率差大 • 有效面积小 • 波导色散非常大
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4.2 其它材料光纤
4.2.1 塑料光纤 4.2.2 光子晶体光纤 4.2.3 掺稀土元素光纤 4.2.4特种材料光纤
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4.2.1 塑料光纤
• 优点：轻便、廉价、柔软、易于处理等 • 缺点：损耗大、温度特性、耐久性差 跟普通光纤的区别之处： • 适用于图像传输和照明 • 纤芯和包层的折射率差比较大 • 一般纤芯直径大，数值孔径大
• 芯径为50或62.5微米 渐变多模光纤的缺陷：
• 不同模式间相互干扰, 产生模噪声、模色散 • 残余色散 • 实际的折射率分布并非连续分布
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4.1.2 单模光纤
普通阶跃单模光纤
• 阶跃折射率分布，折射率差为0.36%
• 纤芯直径足够小，传输模式只有一个HE11
• 避免了模色散、模噪声
它是在石英光纤中沿轴向均匀排列着空气 孔,从光纤端面看, 存在周期性的二维结构, 如果其中1个孔遭到破坏和缺失,则会出现 缺陷, 光能够在缺陷内传播。
材料不存在折射率差，而是通过周 期性结构的变化实现纤芯和包层的 功能
图4.13典型光子晶体的横截面结构
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