单模光纤与多模光纤的色散
色散的概述
色散的补偿
色散补偿方案： 后臵色散补偿技术 前臵色散补偿技术 色散补偿滤波器 高色散补偿光纤(DCF)技术 凋啾光纤光栅色散补偿技术
色散的补偿
后臵色散补偿技术： 在接收端采用电子技术补偿因色散导致的信号畸变。 这个方法的前提是将光纤看成是线性系统，对于相干光通 信系统是可以实现的。
单模色散
光信号在光纤中以群速度传播，群速度定义为光载波的 角频率对相位常数位距离的时间，即 群时延，为 1 d vg d 则其时延展宽为
d d
d d
(
d d
)
材料色散
材料色散是由于构成光纤的纤芯和包层材料的折射率是和频率有关的 函数引起的。 构成介质材料的分子、原子可看成是一个个谐振子，它们有一系列固 有的谐振频率。但在外加高频电磁场作用下，这些谐振子都将作受迫振动。 根据经典的电磁理论可以知道，这时介质的电极化率、相对介电常数或者 折射率都是频率的函数，而且都是复数。由于折射率随外加电磁场频率而 变化，所以介质呈色散特性，这就是材料色散。
光纤的色散
1 2
• 色散的概述 • 色散的分类
3
4 5 6
• 单模光纤的色散
• 多模光纤的色散 • 色散的测量 • 色散的补偿技术
色散的概述
影响光信号在光纤中传输的主要因素：色散和损耗 损耗主要导致光信号幅度的衰减，是早期限制无中继 传输距离的主要因素。随着光纤制备技术的进步，特别是 近年来掺饵光纤放大器的实用化有效地补偿光功率的损耗， 使损耗已经不再是一个主要的限制因素了，所以光纤的色 散特性已经成为光纤最重要的特性指标。
8 31
z , T U 0 , e x p j T d
光纤色散系数
光纤色散系数色散主要用色散系数D(λ ) 表示。
色散系数一般只对单模光纤来说，包括材料色散和波导色散，统称色散系数。
光纤色散系数的定义：每公里的光纤由于单位谱宽所引起的脉冲展宽值，与长度呈线性关系。
其计算公式为：σ= δλ*D*L其中：δλ为光源的均方根谱宽，D(λ ) 为色散系数，L 为长度，现在的单模光纤色散系数一般为20ps/km.nm ，光纤长度越长，则引起的色散总值就越大。
色散系数越小越好，，因色散系数越小，根据上式可知，光纤的带宽越大，传输容量也就越大。
所以，传输2.5G 以上光信号时，要考虑光纤色散对传输距离的影响，最好采用零色散的G.653 光纤传输，但光纤色散为零时，传输WDM 波分光信号会产生四波混频等非线性效应，所以色散要小，但不能为零，最终采用的光纤为G.655 光纤来传输10G 的光信号和WDM 波分复用信号。
对于单模光纤，其带宽系数在25GHz.km 以上，但多模光纤的带宽系数一般在1GHz.km 以下。
所以，多模光纤一般用于622M 以下短距离的通信，而单模光纤可用于多种速率的通信。
ITU-T G.652 建议规定零色散波长范围为：1300nm~1324nm ，最大色散斜率为0.093ps/（nm 2 .km ），在1525~1575nm 波长范围内的色散系数约为20ps/（nm.km ）。
ITU-T G.653 建议规定零色散波长为：1550nm ，在1525~1575nm 区的色散斜率为0.085ps/（nm 2 .km ）。
在1525~1575nm 波长范围内的最大色散系数为3.5ps/（nm.km ）。
G.655 光纤在1530~1565nm 范围内的色散系数在绝对值应处于0.1~6.0 ps/（nm 2 .km ）。
先回答一下最大零色散斜率的概念．最大零色散斜率表示色散系数对波长求导dD/dλ的最大值，它主要用来反映色散系数随波长的最大变化率．这个参数就是用来规范单模光纤在波分复用时的可用波长范围．根据1991年1月1日生效的国家计量标准，色散系数的单位应该为＂ps/nm.km＂，而不应该是“PS/nm.km”。
光纤的分类及比较(包括各种单模光纤的色散及衰减特性)
4 对各种单模光纤特性的比较
• G652 • G653 • G654 • G655
1 ）G652光纤又被称为标准单模光纤，这种光纤是目前应用在1310nm窗口的最广泛的零色散波长的单模光纤。
2）其特点是当工作波长在1310nm时，光纤的色散很小，约为3.5ps/nm*km,系统的传输距离基本上只受光纤衰减所限制；但在1550nm波段色散较大，约为20ps/nm*km。
1）G654光纤又称为非零色散光纤，这是一种改进的色散位移光纤，其零色散波长不在1550nm处，而在1525nm或1585nm处。 2）零色散光纤同时削减了色散效应和四波混频效应，所以非零色散光纤综合了标准单模光纤和色散位移光纤，有比较好的传输特性，特别适合于高密度的波分复用系统的传输。
G655
A(l) = 10lg p1 (dB)
p2
p1、p2分别为光纤注入端和输出端的光功率。 （ dB与dBm）
光纤损耗（衰减）的定义
若光纤是均匀的，则还可以用单位长 度的衰减即衰减系数α来表示：
a (l) = 1 A(l) = 1 10 lg p1 (dB / km)
L
L
p2
光脉冲注入光纤后，长距离传输后脉冲的宽 度被展宽
色散补偿技术
当前，发展比较成熟的、主流的色散补偿技术主要是采用色散补偿光纤（DCF）来进行色散补偿。其主要技术是在每个（或几个）光纤段的输入或输出端通过放置 DCF色散补偿模块（DCM），周期性地使光纤链路上累积的色散接近零，从而可以使单信道1550nm外调制光纤干线的色散得到较好的补偿。
因此，对于超长距离的光纤传输，现有的色散补偿技术可以相对较好的解决色散问题，对于超远距离的传输，其首要考虑的因素是光纤的衰减特性。
ps/nm·km
07.28-多模光纤和单模光纤的区别
多模光纤( Multi Mode Fiber )：中心玻璃芯较粗( 50 或 62.5μm )，可传多种模式的光。
但其模间色散较大，这限制了传输数位信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。
例如：600MB/KM 的光纤在 2KM 时则只有 300MB 的频宽了。
因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。
多模光纤一般采用LED( 发光二级管 )作为光源。
对于区域网我们一般采用多模光纤，一方面传输距离较短，二方面是多模光纤本身及配套设备单模成本低。
在实际工程中多采用62.5μm 的室内或室外多模光纤。
单模光纤( Single Mode Fiber )：中心玻璃芯很细(芯径一般为 9 或 10μm)，只能传一种模式的光。
因此其模间色散很小，适用于远端通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。
后来又发现在1.31μm 波长处，单模光纤的材料色散和波导色散一为正、一为负，大小也正好相等。
这就是说在 1.31μm 波长处，单模光纤的总色散为零。
从光纤的损耗特性来看，1.31μm 处正好是光纤的一个低损耗视窗。
这样 1.31μm 波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作视窗，也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段。
单模光纤采用了 ILD( 注入式激光二级管 )作为光源。
传输距离：两者之所以可传输距离不同，因为单模光纤的核心（玻璃纤维或塑料）非常细，跟单模光纤使用波长大小相去不远，几乎只容许一束光线通过，比较没有光线折射或反射等的损耗，因此传送距离可以较长。
反之多模光纤的核心（玻璃纤维或塑料）比较粗，比多模光纤使用波长大很多，于是容许多束光线通过，有较多光线折射或反射等的损耗，因此传送距离较短。
以多模光纤和单模光纤比较，其中的差异就在中间的纤心和纤衣的比较，阶梯式光纤它的纤心较粗，而单模光纤的纤心相当细，这中间的原理差异就在可以通过多少的「模」，在多模光纤里，因为它的纤心较大，光的波长比纤心小很多，所以当在光纤中共振时，可以有较多的模存活；而在单模光纤裡，因为它的纤心相较光波长不大，所以使得光在光纤裡只能允许一个模在裡面行。
布线时,什么情况用单模光纤,什么情况用多模光纤？
布线时，什么情况用单模光纤，什么情况用多模光纤？很多朋友在布线的时候，关于光纤一直有朋友在问相关的问题，那么今天我们通过这篇文章对光纤进行一个详细的了解。
一、多模光纤当光纤的几何尺寸（主要是纤芯直径d1）远远大于光波波长时（约1µm），光纤中会存在着几十种乃至几百种传播模式。
不同的传播模式具有不同的传播速度与相位，导致长距离的传输之后会产生时延、光脉冲变宽。
这种现象叫做光纤的模式色散（又叫模间色散）。
模式色散会使多模光纤的带宽变窄，降低了其传输容量，因此多模光纤仅适用于较小容量的光纤通信。
多模光纤的折射率分布大都为抛物线分布即渐变折射率分布。
其纤芯直径约在50µm左右。
二、单模光纤当光纤的几何尺寸（主要是芯径）可以与光波长相近时，如芯径d1 在5～10µm范围，光纤只允许一种模式（基模HE11）在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤叫做单模光纤。
由于它只有一种模式传播，避免了模式色散的问题，故单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量的光纤通信。
因此，要实现单模传输，必须使光纤的诸参量满足一定的条件，通过公式计算得出，对于NA=0.12 的光纤要在λ=1.3µm以上实现单模传输时，光纤纤芯的半径应≤4.2µm，即其纤芯直径d1≤8.4µm。
由于单模光纤的纤芯直径非常细小，所以对其制造工艺提出了更苛刻的要求。
三、使用光纤有哪些优点？1) 光纤的通频带很宽，理论可达30T。
2) 无中继支持长度可达几十到上百公里，铜线只有几百米。
3) 不受电磁场和电磁辐射的影响。
4) 重量轻，体积小。
5) 光纤通讯不带电，使用安全可用于易燃，易暴等场所。
6) 使用环境温度范围宽。
7) 使用寿命长。
四、如何选择光缆？光缆的选择除了根据光纤芯数和光纤种类以外，还要根据光缆的使用环境来选择光缆的结构和外护套。
1、户外用光缆直埋时，宜选用松套铠装光缆。
架空时，可选用带两根或多根加强筋的黑色PE外护套的松套光缆。
光纤基本概念
几何尺寸
包层直径（cladding diameter）：确定包层中心的那个圆的直径。 包层不圆度（cladding non-circularity）：由包层容差范围所确定的两个圆直 径间的偏差。 涂层直径（Coating diameter）：光纤涂覆层的直径。 涂层/包层同心误差（Coating / cladding Concentricity error）：涂层与包层中 心间的距离除以涂层直径。 涂层不圆度（Coat-of-roundness）：由涂层容差范围所确定的两个圆直径间 的偏差。 芯/包层同心误差（Core / cladding Concentricity error）：纤芯与包层中心间 的距离除以芯直径。
衰减
光纤衰减（attenuation of optical fiber）：光纤中光功率沿纵轴逐渐减小。光 功率减小与波长有关。光纤链路中，光功率减小主要原因是散射、吸收，以及 连接器和熔接接头造成的光功率损耗。衰减的单位为dB。 光纤衰减系数（fiber attenuation coefficient）：每公里光纤对光信号功率的衰减 值。衰减系数（也称衰耗系数）是多模光纤和单模光纤最重要的特性参数之一， 在很大程度上决定了多模和单模光纤通信的中继距离。单位：dB/km。 产生原因：使光纤产生衰减的原因很多，主要有：吸收衰减，包括杂质吸收 和本征吸收；散射衰减，包括线性散射、非线性散射和结构不完整散射等；其 它衰减，包括微弯曲衰减等。其中最主要的是杂质吸收引起衰减。在光纤材料 中的杂质如氢氧根离子、过渡金属离子对光的吸收能力极强，它们是产生光信 号衰减的重要因数。因此，要想获得低衰减光纤，必须对制造光纤用的原材料 二氧化硅进行十分严格的化学提纯，使其杂质的含量降到几个PPb 以下。
光纤基本概念
如何分辨单模与多模光模块？
我们知道，光模块可以分为单模光模块与多模光模块，通常在模块上都带有标识。
单模以SM 表示，用于远距离传输，光纤颜色为黄色；多模则以MM 表示，通常用于短距离传输，光纤颜色为橙色。
除了这些，我们还能怎么区分单模与多模呢？今天我们就来探讨下这个问题。
一、波长不同一般多模光波长为850nm，单模光波长则主要以1310nm 和1550nm 为主。
多模光模块由于模间色散比较严重，只能用于短距离传输（SR）；而单模光模块多用于LR、ER、ZR 等远距离传输。
通常情况下，传输距离在2km 以下的，称为多模模块；传输距离在2km 以上的，称为单模模块。
二、应用范围不同多模光模块多用于传输速率相对较低，传输距离相对较短的网络中，如局域网等，这类网络中通常具有节点多、接头多、弯路多、连接器与耦合器的用量大以及单位光纤长度使用光源个数多等特点，使用多模光模块可以有效的降低网络成本；单模光模块多用于传输距离长，传输速率相对较高的线路中，如长途干线传输，城域网建设等。
如何分辨单模与多模光模块？按照光在光纤中的传输模式分：单模光纤和多模光纤。
多模光纤(Multimode Fiber，缩写MMF)纤径为50/125μm或62.5/125μm两种，它们的传输距离不一样。
一般千兆环境下50/125μm可传输550m，62.5/125μm只可以传330M。
单模光纤(Single-mode Fiber，缩写SMF)纤径为9/125μm。
单模光纤的主要波长为1310nm，1550nm。
光纤损耗一般是随波长增加而减小，1310nm的损耗为0.35dB/km；1550nm的损耗为0.20dB/km。
单模光纤价格便宜,但单模设备较之同类的多模设备却昂贵很多。
单模设备通常既可在单模光纤上运行，也可在多模光纤上运行,而多模设备只限于在多模光纤上运行。
以上方法希望能够帮助大家更好地区分单模和多模光模块，飞速光纤（）可供应一系列的光模块，例如SFP+光模块、X2光模块、XENPAK光模块、XFP光模块、SFP（mini GBIC）光模块、GBIC光模块、CWDM粗波分复用/DWDM密集波分复用光模块、40G QSFP+光模块和CFP 光模块、3G-SDI视频SFP光模块、WDM BiDi单纤双向光模块和PON光模块等。
如何分辨光纤是单模还是双模
有好多朋友不知道如何分辨光纤是单模还是双模,今天告诉大家一些常识:是多模与单模的区分1、跳线颜色多模(MM)是橘红色或绿色的，单模(SM)是黄色的；2、你能看见A4b，A8b...表示多模4芯，多模8芯，而B4b，B8b，B48B...表示单模4，8，48芯SO：A表示多模，B表示单模另外单模上还有个标计9/125多模为62.5/125或50/125单模光缆表面一般印有G652B或者G652D，或者有芯数+B1.x，如24B1.1 表示含有24芯B1.1光纤即G.652B光纤,如48B1.3 表示含有48芯B1.3光纤即G.652D光纤多模光缆一般芯数都比较小，一般印有芯数+ A1b或A1a(注意大小写，A1a代表50/125多模光纤，A1b代表62.5/125多模光纤)，或者直接印有50/125或者62.5/125 以及其它类似MM、OM1、Om2、OM3之类的标识等等,而且裸纤放在熔接机中能自动识别型式由5个部分构成，各部分均用代号表示S是指光纤松套被覆结构；GYSTA有松套结构，而GYTA没有这种结构；光缆型号组成代号含义一分类GY 通信用室外（野外）光缆GM 通信用移动光缆GJ 通信用室（局）内光缆GS 通信用设备用光缆GH 通信用海底光缆GT 通信用特殊光缆二加强构件无金属加强构件F 非金属加强构件G 金属重型加强构件三S 光纤松套被覆结构J 光纤紧套被覆结构D 光纤带结构光缆结构特性无层绞式结构G 骨架槽结构X 缆中心管（被覆）结构T 填充式结构B 扁平结构Z 阻燃C 自承式四护套Y 聚乙烯V 聚氯乙烯F 氟塑料U 聚氨酯E 聚酯弹性体A 铝带－－聚乙烯粘结护层S 钢带－－聚乙烯粘结护层W 夹带钢丝的钢带－－聚乙烯粘结护层L 铝G 钢Q 铅五外护层铠装层0 无铠装2 双钢带3 细圆钢丝4 粗圆钢丝5 皱纹钢带6 双层圆钢丝外被层或护套1 纤维外护套2 聚氯乙烯护套3 聚乙烯护套4 聚乙烯护套加敷尼龙护套5 聚乙烯管六光纤芯数直接由阿拉伯数字写出七光纤类别A 多模光纤B 单模光纤如：GYTA-12B1为GYTA 室外用金属重型加强构件聚乙烯粘结护层铝带屏蔽通信光缆，后面12表示12芯，B表示单模,B1代表G.652类是常规单模光纤。
单模光纤与多模光纤的区别
一、纤芯直径不同
1、多模：多模光纤的纤芯直径多为是50μm/62.5μm。
2、单模：单模光纤的纤芯直径多为是9μm。
二、光源不同
1、多模：采用LED（发光二极管）或垂直腔面发射激光器（VCSEL）作为光源，因为LED光源能产生许多模式的光（光较分散）。
2、单模：采用激光器或激光二极管作为光源，因为激光光源能产生单一模式的光，具备高亮度、高功率等优势。
三、色散不同
1、多模：多模光纤的折射率分为渐变和阶跃两种类型。
2、单模：单模光纤的纤芯多为为单一材质，古折射率。
四、带宽不同
光纤的色散是影响光纤带宽的因素，光纤色散越小，光纤带宽就越宽。
单模光纤是几乎不存在色散，因此单模光纤的带宽比多模光纤的带宽宽。
单模光纤和多模光纤的区别和作用
单模光纤和多模光纤的区别和作⽤1、单模光纤和多模光纤的不同点：单模光纤和多模光纤主要从核⼼直径、光源、带宽、护套颜⾊、模态⾊散、价格六个⽅⾯来区分。
1）核⼼直径单模光纤：典型的单模光纤是8和10µm的纤芯直径，包层直径为125µm。
多模光纤：通常的多模光纤是50和62.5µm的纤芯直径，包层直径为125µm。
2）光源单模光纤：以激光器作为光源，价格相较LED光源更贵，激光光源产⽣的光可以精确的控制，具有⾼的功率。
多模光纤：以LED作为光源，产⽣的光较分散。
3）带宽单模光纤：表现出由多个空间模式引起的⼩于多模光纤的模态⾊散，具有更⾼的带宽。
多模光纤：具有更⼤的线芯尺⼨，⽀持多个传输模式，模态⾊散⼤于单模光纤，带宽低于单模光纤。
4）护套颜⾊单模光纤：采⽤黄⾊外护套。
多模光纤：采⽤橙⾊或⽔绿⾊外护套。
5）模态⾊散单模光纤：⽤于驱动单模光纤的激光器产⽣的是⼀个单⼀波长的光，所以，它的模态⾊散是⼩于多模光纤的。
多模光纤：由于使⽤LED光源，多模光纤⾊散，限制了其有效传输距离，具有更⾼的脉冲扩展速率，限制了其信息传输容量。
6）价格单模光纤：价格低于双模光纤，但单模光纤的设备⽐多模光纤的设备昂贵，成本⾼于双模光纤。
多模光纤：价格⾼于单模光纤，多模光纤的设备⽐单模光纤设备便宜，所以多模光纤的成本远⼩于单模光纤的成本。
2、单模光纤和多模光纤的作⽤单模光纤的作⽤：在光纤通信中，单模光纤（SMF）是⼀种在横向模式直接传输光信号的光纤。
单模光纤运⾏在100M/s或者1G/sde数据速率，传输距离可以达到⾄少五公⾥。
通常情况下，单模光纤⽤于远程信号传输。
多模光纤的作⽤：多模光纤（MMF）主要⽤于短距离的光纤通信，如在建筑物内或校园⾥。
传输速度是100M/s，传输距离达2km。
3、单模光纤和多模光纤的使⽤注意没有特殊说明的情况下，短波光模块使⽤的是橙⾊的多模光纤，长波模块使⽤的是黄⾊的单模光纤。
单模光纤、多模光纤的区别
单模光纤(SingleModeFiber)：中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光。
因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。
后来又发现在1.31μm波长处，单模光纤的材料色散和波导色散一为正、一为负，大小也正好相等。
这样，1.31μm波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口，也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段。
1.31μm常规单模光纤的主要参数是由国际电信联盟ITU－T在G652建议中确定的，因此这种光纤又称G652光纤。
多模光纤是指可以传输多个光传导模的光纤。
局域网（LAN）多选用多模光纤，其理由一为多模光纤收发机便宜（比同档次相应单模光纤收发器的价格低一半）；二为多模光纤接续简单方便和费用低。
常用的多模光纤主要有IEC－60793－2光纤产品规范中的A1a类（50／125μm）和A1b类（62．5／125μm）两种。
这两种多模光纤的包层直径和机械性能相同，都能提供如以太网、令牌环和FDDI协议在标准规定的距离内所需的带宽，而且二者都能升级到Gbit／s的速率。
单模光纤和多模光纤可以从纤芯的尺寸大小来简单地判别。
单模光纤的纤芯很小,约4～10um,只传输主模态。
这样可完全避免了模态色散，使得传输频带很宽，传输容量很大。
这种光纤适用于大容量、长距离的光纤通信。
它是未来光纤通信与光波技术发展的必然趋势。
多模光纤又分为多模突变型光纤和多模渐变型光纤。
前者纤芯直径较大，传输模态较多，因而带宽较窄，传输容量较小；后者纤芯中折射率随着半径的增加而减少，可获得比较小的模态色散，因而频带较宽，传输容量较大，目前一般都应用后者。
由于多模光纤中不同模式光的传波速度不同，因此多模光纤的传输距离很短。
而单模光纤就能用在无中继的光通讯上。
在光纤通信理论中，光纤有单模、多模之分，区别在于：1. 单模光纤芯径小（10m m左右），仅允许一个模式传输，色散小，工作在长波长（1310nm 和1550nm），与光器件的耦合相对困难2. 多模光纤芯径大（62.5m m或50m m），允许上百个模式传输，色散大，工作在850nm或1310nm。
光纤的色散特性
1-1 2020/3/1
Copyright Wang Yan
Copyright Wang Yan
Optical fiber communications 1-2 2020/3/1
1、材料色散：n=n(λ) ，n是波长λ的非线性函数。
2、波导色散：同一模式的相位常数β随波长λ而变，从而引 起色散。
Copyright Wang Yan
1-4
2020/3/1
low
high
n1 c
k0
dn1
d
n2 c
k0
dn2
d
n1 c
n2 c
k0
(
dn1
d
dn2
d
)
n1 n2
cc
二、在时光延纤差中，不0 同速度的信号经过同样的距离会有不同的时
延，从而产生时延差。时延差越大，色散越严重。常用最大
时延差来表示光纤色散程度，简称时延差。
A. 假若有一频率为f的已调光载频在光纤中传播，信号的群
速度：
Vg
d d
（包络线中心前进的速度 vg
d ）
dk
β：信号纵向相位常数，ω：角频率
Optical fiber communications
Copyright Wang Yan
1-5 2020/3/1
一、Model Dispersion
Copyright Wang Yan
1-3 2020/3/1
Group delay:
g
d d
波长相同，β不同
光纤的损耗和色散
解决方法： (1) 光纤材料化学提纯，比
如达到 99.9999999% 的 (2) 制纯造度工艺上改进，如避
免使用氢氧焰加热 ( 汽 相轴向沉积法)
原子缺陷吸收
光纤制造 -> 材料受到热激励 -> 结构不完 善 强粒子辐射 -> 材料共价键断裂 -> 原子缺 光陷纤晶格很容易在光场的作用下产生振动
群时延色散
通常在 波 长2域c习 惯 用Dl 来2表2c示谱宽。
根据w和l之间的关系：
代 其 入 中T DD T(L l中) 称2 ， 为 那色 么散L 可 系2 以2 数 得2 ：c 到 ： L D
ps/(km·nm)
标 为
准 ~ 1单7 模p s光D/ k(纤m)在·n1m52502cnm2
带宽和距离乘积：
BL < 1 (Gb/s)·km
模内色散对传输带宽的影响
01 不同线宽下的系统 色散所允
单击此处添加正文，文字是您思想的 提炼，请尽量言简意赅地阐述观点。
03
结论：
一． 光源线宽越宽色散越严重 二． 零色散光纤对提高系统性
02 许的带宽与传输距 离的关系 nm：光源线宽非常小
对于高速光链路 (> 40 Gb/s)，色散成为首要考 虑的因素之一
1320
1550 nm
普通商用光纤
色散位移光纤
G.656 色散平坦光纤
在较大的范围内保持相近的色散值，适用于波分复用系统
总色散
30 20
10 0
-10 -20 -30
1.1 1.2
普通光纤
l1
l2
色散平坦光纤
1.3 1.4 l ( mm)
1.5 1.6 1.7
单模光纤和多模光纤的区别(超全)
单模光纤与多模光纤的区别从纤芯的尺寸大小来简单地判别单模光纤的纤芯很小,约8～10μm,只传输基模一种模式。
这样可完全避免了模态色散，使得传输频带很宽，传输容量很大。
这种光纤适用于大容量、长距离的光纤通信。
它是未来光纤通信与光波技术发展的必然趋势；多模光纤又分为多模阶跃型光纤和多模渐变型光纤。
前者纤芯直径较大，传输模态较多，因而带宽较窄，传输容量较小；后者纤芯中折射率随着半径的增加而减少，可获得比较小的模态色散，因而频带较宽，传输容量较大，目前一般都应用后者。
纤芯直径为50μm或62.5μm，单模多模的外直径（包层直径）都为125μm。
模的数量取决于纤芯的直径、数值孔径和波长。
模和多模是相对特定波长而言的，相同的光纤在不同的波长可能是单模也可能是多模。
在光纤通信理论中区别单模光纤芯径小（10μm左右），仅允许一个模式传输，色散小，工作在长波长（1310nm和1550nm），与光器件的耦合相对困难。
多模光纤芯径大（62.5μm或50μm），允许上百个模式传输，色散大，工作在850nm或1310nm。
与光器件的耦合相对容易。
而对于光端模块来讲，严格的说并没有单模、多模之分。
所谓单模、多模模块，指的是光端模块采用的光器件与何种光纤配合能获得最佳传输特性。
工作波长及损耗上区别单模光纤在1.31μm波长处，单模光纤的材料色散和波导色散一为正、一为负，大小也正好相等。
这就是说在1.31μm波长处，单模光纤的总色散为零。
从光纤的损耗特性来看，1.31μm处正好是光纤的一个最低损耗窗口。
多模光纤的工作波长有短波长0.85μm、长波长1.31μm和1.55μm。
光纤损耗一般是随波长加长而减小，0.85μm的损耗为 2.5dB/km,1.31μm的损耗为0.35dB/km，1.55μm的损耗为0.20dB/km，这是光纤的最低损耗，波长1.65μm以上的损耗趋向加大。
光源使用上区别单模模块一般采用LD或光谱线较窄的LED作为光源，耦合部件尺寸与单模光纤配合好，使用单模光纤传输时能传输较远距离。
单模光纤与多模光纤的色散
一、概述色散是光纤的传输特性之一。
由于不同波长光脉冲在光纤中具有不同的传播速度，因此，色散反应了光脉冲沿光纤传播时的展宽。
光纤的色散现象对光纤通信极为不利。
光纤数字通信传输的是一系列脉冲码，光纤在传输中的脉冲展宽，导致了脉冲与脉冲相重叠现象，即产生了码间干扰，从而形成传输码的失误，造成差错。
为避免误码出现，就要拉长脉冲间距，导致传输速率降低，从而减少了通信容量。
另一方面，光纤脉冲的展宽程度随着传输距离的增长而越来越严重。
因此，为了避免误码，光纤的传输距离也要缩短。
光纤的色散可分为：1．模式色散又称模间色散光纤的模式色散只存在于多模光纤中。
每一种模式到达光纤终端的时间先后不同，造成了脉冲的展宽，从而出现色散现象。
2．材料色散含有不同波长的光脉冲通过光纤传输时，不同波长的电磁波会导致玻璃折射率不相同，传输速度不同就会引起脉冲展宽，导致色散。
3．波导色散又称结构色散它是由光纤的几何结构决定的色散，其中光纤的横截面积尺寸起主要作用。
光在光纤中通过芯与包层界面时，受全反射作用，被限制在纤芯中传播。
但是，如果横向尺寸沿光纤轴发生波动，除导致模式间的模式变换外，还有可能引起一少部分高频率的光线进入包层，在包层中传输，而包层的折射率低、传播速度大，这就会引起光脉冲展宽，从而导致色散。
4、偏振模色散（PMD）又称光的双折射单模光纤只能传输一种基模的光。
基模实际上是由两个偏振方向相互正交的模场HE11x和HE11y所组成。
若单模光纤存在着不圆度、微弯力、应力等，HE11x和HE11y存在相位差，则合成光场是一个方向和瞬时幅度随时间变化的非线性偏振，就会产生双折射现象，即x和y方向的折射率不同。
因传播速度不等，模场的偏振方向将沿光纤的传播方向随机变化，从而会在光纤的输出端产生偏振色散。
PCVD工艺生产出的单模光纤具有极低的偏振模色散（PMD）。
二、色散（带宽）的描述模内色散系数的定义是：单位光源光谱宽度、单位光纤长度所对应的光脉冲的展宽（延时差）[ps/（nm·km）]。
光纤的损耗3-3单模光纤的色散及单模光纤的分类 [兼容模式]
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忽略第二项，则偏振模色散导致的脉冲展宽为：
2. 偏振模色散的统计特性 由于光纤在制造过程中的不确定性因素，光纤 的不圆程度、内应力的不均匀程度都是随机变化的。 这导致光纤的双折射参量或拍长LB并不是一个 常量，而是一个随光纤位置而变化的随机量。
-10 -20
G.656 色散平坦光纤 使波导色散曲线具有更大的斜率，或其负色 散值随波长变化更陡，使得在1.3~1.6um波长 范围内波导色散与材料 总色散 色散都可较好的相抵消。 因此在较大的范围内保 普通光纤 持相近的色散值，适用 于波分复用系统 色散平坦光纤
30 20 10 1.1 1.2 1.3 1.4 ( m m) 1.5 1.6 1.7
§3.3 单模光纤的色散及单模光纤的分类
一、色散系数 单模光纤中只有主模式LP01模传输，总色散 由材料色散、波导色散、折射率剖面色散和偏振 模色散构成。前三项属于波长色散，后一项为模 式色散。在光纤的双折射参量很小时，波长色散 是主要的。 定义单模光纤的波长色散D()：
D Dm DW
定义色散斜率：
D ( ) D (0 ) d D ( ) S 0 lim 0 0 d
即零色散波长附近总色散系数随变化曲线的斜 率，则零色散区内的色散系数为：
D( ) ( 0 ) S 0 S 0
将设可以将光信号看成是对角频率为0，相位 常数为0的单色光调制的结果，则有：
G.655非零色散光纤: 是一种改进的色散移位光纤。在密 集波分复用(WDM)系统中，当使用波长1.55 μm色散为零 的色散移位光纤时，由于复用信道多，信道间隔小，出现 了一种称为四波混频的非线性效应。这种效应是由两个或 三个波长的传输光混合而产生的有害的频率分量，它使信 道间相互干扰。如果色散为零，四波混频的干扰十分严重， 如果有微量色散，四波混频反而减小。为消除这种效应， 科学家开始研究了非零色散光纤。这种光纤的特点是有效 面积较大，零色散波长不在1.55 μm，而在1.525 μm或 1.585 μm。 这种光纤在密集波分复用和孤子传输系统中使用，实 现了超大容量超长距离的通信。
单模光纤和多模光纤的区别
单模光纤和多模光纤的区别
区别：
1、不同的光源
单模光纤使用固态激光器作为光源。
以发光二zhi极管为光源的多模光纤。
2、不同的成本
单模光纤具有较宽的传输频率带宽和较长的传输距离，但由于需要激光源，因此成本较高。
多模光纤传输速度低，距离短，但成本相对较低。
3、传输方式的数量不同
单模光纤的纤芯直径和色散很小，并且仅允许一种模式传输。
多模光纤芯径和色散大，允许上百种模式传输。
4、单模光缆的表面通常印有G652B或G652D或芯号+ B1.x，例如24B1.1，表示有24芯B1.1光纤，即G.652B。
例如48B1.3，表示存在48芯B1.3光纤，即G.2D光纤。
多模光缆通常具有相对较少的芯数。
通常，它们印有芯号+ A1b或A1a（注意，A1a代表50/125多模光纤，A1b代表62.5 / 125多模光纤），或直接印有50/125或62.5 / 125和其他标识，例如MM，OM1，Om2，OM3等。
单模光纤与多模光纤的区别
1、型号区分， GYFTY、 GYFIZY般为多模: GYXTW、GYTS般为单模
2、颜色区分，室内多模光缆为橙色.室内单模光缆为黄色
3、标识区分，MM为多模，SM为单模
4、按光在光纤中的传输模式区分。
多模光纤:在给定的工作波长上传输多种模式的光纤。
按其折射率的分布分为突变型和新变型。
由于多模光纤中传输的模式多达数百个，各个模式的传播常数和速率不同，使光纤的帯宽窄，色散大，损耗也大，只适于中短距离和小容量的光纤通信系统。
单模光纤(Singlemodefibe):中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10um)，只能传一种模式的光纤。
因此，其模间色散很小、适用于远程通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。
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单模光纤与多模光纤的色散2007-10-18 08:20在对光纤进行分类时，严格地来讲应该从构成光纤的材料成分、光纤的制造方法、光纤的传输点模数、光纤横截面上的折射率分布和工作波长等方面来分类。
现在计算机网络中最常采用的分类方法是根据传输点模数的不同进行分类。
根据传输点模数的不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。
所谓"模"是指以一定角速度进入光纤的一束光。
单模光纤采用固体激光器做光源，多模光纤则采用发光二极管做光源。
多模光纤允许多束光在光纤中同时传播，从而形成模分散(因为每一个“模”光进入光纤的角度不同它们到达另一端点的时间也不同，这种特征称为模分散。
)，模分散技术限制了多模光纤的带宽和距离，因此，多模光纤的芯线粗，传输速度低、距离短，整体的传输性能差，但其成本比较低，一般用于建筑物内或地理位置相邻的环境下。
单模光纤只能允许一束光传播，所以单模光纤没有模分散特性，因而，单模光纤的纤芯相应较细，传输频带宽、容量大，传输距离长，但因其需要激光源，成本较高，通常在建筑物之间或地域分散时使用。
同时，单模光纤是当前计算机网络中研究和应用的重点，也是光纤通信与光波技术发展的必然趋势。
多模光纤又根据其包层的折射率进一步分为突变型折射率和渐变型折射率。
以突变型折射率光纤作为传输媒介时，发光管以小于临界角发射的所有光都在光缆包层接口进行反射，并通过多次内部反射沿纤心传播。
这种类型的光缆主要适用于适度比特率的场合，多模突变型折射率光纤的散射通过使用具有可变折射率的纤心材料来减小，折射率随离开纤心的距离增加导致光沿纤心的传播好象是正弦波。
将纤心直径减小到一种波长（3-10um），可进一步改进光纤的性能，在这种情况下，所有发射的光都沿直线传播，这种光纤称为单模光纤，这种单模光纤通常使用ＩＬＤ(注入式激光二极管)作为发光组件，可操作的速率为数百Mbps。
从上述三种光纤接受的信号看，单模光纤接收的信号与输入的信号最接近，多模渐变型次之，多模突变型接收的信号散射最严重，因而它所获得的速率最低。
一、概述色散是<strong class="kgb" onmouseover="isShowAds = false;isShowAds2 = false;isShowGg = true;InTextAds_GgLayer="_u5149_u7EA4";KeyGate_ads.ShowGgAds(this,"_u5149_u7EA4", event)" style="BORDER-RIGHT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; BORDER-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; FONT-WEIGHT: normal; PADDING-BOTTOM: 0px; MARGIN: 0px; BORDER-LEFT: 0px; CURSOR: hand; COLOR: #0000ff; PADDING-TOP: 0px; BORDER-BOTTOM: 0px; TEXT-DECORATION: underline"onclick="javascript:window.open("/pagead/icl k?sa=l&ai=Bfui5bqYWR4XiJYm66wPa_viEAoWO_TDBxtSgA8CNtwHQ9wcQBBgEILHzmwkoFDgAUIetqp4FYJ250IGQBaoBCjIwMDAwMDU0NDWyAQ93d3cua25vd3NreS5jb23IAQHaASBodHRwOi8vd3d3Lmtub3dza3kuY29tLzg1NTYuaHRtbKkCjGjsltnbgT7IArnc8gKoAwHoA7wD6AOyAw&num=4&adurl=http:/ //product/product_4.asp&client=ca-pub-9553494669999741");GgKw ClickStat("光纤","","afc","2000005445");" onmouseout="isShowGg = false;InTextAds_GgLayer="_u5149_u7EA4"">光纤的传输特性之一。
由于不同波长光脉冲在光纤中具有不同的传播速度，因此，色散反应了光脉冲沿光纤传播时的展宽。
光纤的色散现象对光纤通信极为不利。
光纤数字通信传输的是一系列脉冲码，光纤在传输中的脉冲展宽，导致了脉冲与脉冲相重叠现象，即产生了码间干扰，从而形成传输码的失误，造成差错。
为避免误码出现，就要拉长脉冲间距，导致传输速率降低，从而减少了通信容量。
另一方面，光纤脉冲的展宽程度随着传输距离的增长而越来越严重。
因此，为了避免误码，光纤的传输距离也要缩短。
光纤的色散可分为：1．模式色散又称模间色散光纤的模式色散只存在于多模光纤中。
每一种模式到达光纤终端的时间先后不同，造成了脉冲的展宽，从而出现色散现象。
2．材料色散含有不同波长的光脉冲通过光纤传输时，不同波长的电磁波会导致玻璃折射率不相同，传输速度不同就会引起脉冲展宽，导致色散。
3．波导色散又称结构色散它是由光纤的几何结构决定的色散，其中光纤的横截面积尺寸起主要作用。
光在光纤中通过芯与包层界面时，受全反射作用，被限制在纤芯中传播。
但是，如果横向尺寸沿光纤轴发生波动，除导致模式间的模式变换外，还有可能引起一少部分高频率的光线进入包层，在包层中传输，而包层的折射率低、传播速度大，这就会引起光脉冲展宽，从而导致色散。
4、偏振模色散（PMD）又称光的双折射单模光纤只能传输一种基模的光。
基模实际上是由两个偏振方向相互正交的模场HE11x和HE11y所组成。
若单模光纤存在着不圆度、微弯力、应力等，HE11x和HE11y存在相位差，则合成光场是一个方向和瞬时幅度随时间变化的非线性偏振，就会产生双折射现象，即x和y方向的折射率不同。
因传播速度不等，模场的偏振方向将沿光纤的传播方向随机变化，从而会在光纤的输出端产生偏振色散。
PCVD工艺生产出的单模光纤具有极低的偏振模色散（PMD）。
二、色散（带宽）的描述模内色散系数的定义是：单位光源<strong class="kgb" onmouseover="isShowAds = false;isShowAds2 = false;isShowGg = true;InTextAds_GgLayer="_u5149_u8C31";KeyGate_ads.ShowGgAds(this,"_u5149_u8C31", event)" style="BORDER-RIGHT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; BORDER-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; FONT-WEIGHT: normal; PADDING-BOTTOM: 0px; MARGIN: 0px; BORDER-LEFT: 0px; CURSOR: hand; COLOR: #0000ff; PADDING-TOP: 0px; BORDER-BOTTOM: 0px; TEXT-DECORATION: underline"onclick="javascript:window.open("/pagead/icl k?sa=l&ai=BaP2obqYWR4XiJYm66wPa_viEAsvI0Sznj6y9AsCNtwGQvwUQBxgHILHzmwkoFDgAUKyF3 oP4_____wFgnbnQgZAFqgEKMjAwMDAwNTQ0NbIBD3d3dy5rbm93c2t5LmNvbcgBAdoBIGh0dHA6Ly93d3cua25vd3NreS5jb20vODU1Ni5odG1sqQKMaOyW2duBPsgCn7XbAqgDAegDvAPoA7ID&num=7&adurl= /&client=ca-pub-9553494669999741");GgKwClickStat("光谱","","afc","2000005445");" onmouseout="isShowGg = false;InTextAds_GgLayer="_u5149_u8C31"">光谱宽度、单位光纤长度所对应的光脉冲的展宽（延时差）[ps/（nm·km）]。
对所有类型的光纤，该系数是根据测定不同波长的光通过一定长度的光纤的相对时差（延时）来确定的。
根据国际标准ITU、IEC和EIA/TIA的规定，<strong class="kgb" onmouseover="isShowAds = false;isShowAds2 = false;isShowGg = true;InTextAds_GgLayer="_u6D4B_u91CF";KeyGate_ads.ShowGgAds(this,"_u6D4B_u91CF", event)" style="BORDER-RIGHT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; BORDER-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; FONT-WEIGHT: normal; PADDING-BOTTOM: 0px; MARGIN: 0px; BORDER-LEFT: 0px; CURSOR: hand; COLOR: #0000ff; PADDING-TOP: 0px; BORDER-BOTTOM: 0px; TEXT-DECORATION: underline"onclick="javascript:window.open("/pagead/icl k?sa=l&ai=ByaynbqYWR4XiJYm66wPa_viEAsy38izM-Zb4A8CNtwHwogQQChgKILHzmwkoFDgAUOm17 54BYJ250IGQBaoBCjIwMDAwMDU0NDWyAQ93d3cua25vd3NreS5jb23IAQHaASBodHRwOi8vd3d3Lmtub 3dza3kuY29tLzg1NTYuaHRtbKkCjGjsltnbgT7IApCBmQOoAwHoA7wD6AOyAw&num=10&adurl=http: //&client=ca-pub-9553494669999741");GgKwClickStat("测量","","afc","2000005445");" onmouseout="isShowGg = false;InTextAds_GgLayer="_u6D4B_u91CF"">测量单位光纤长度乘波长的群延时数据，宜用Sellmeier三项表达式来拟合（适用于单模和多模光纤）。