光纖色散

光纖色散

信号失真現象
在光纖中傳輸的光信号(脈沖)的不同頻率成份或不同的模式分量以不同的速度傳播,到達一定距離後必然産生信号失真(脈沖展寬),這種現象稱為光纖的色散或彌散。[1]沿剛好産生全反射角度傳輸的射線為最高次模,其切線方向的傳輸速度最慢,最晚到達終端。多模光纖的色散用光纖帶寬(MHzkm)表示,帶寬是從頻域特性表示光纖色散大小的。
    中文名:光纖色散 外文名:fiber dispersion 适用領域: 所屬學科: 又稱:光纖彌散 對象:光信号 學科:物理

簡介

光纖中傳輸的光信号具有一定的頻譜寬度,也就是說光信号具有許多不同的頻率成分。同時,在多模光纖中,光信号還可能由若幹個模式疊加而成,也就是說上述每一個頻率成份還可能由若幹個模式分量來構成。

分類

光纖的色散主要有材料色散、波導色散、偏振模色散和模間色散四種。其中,模間色散是多模光纖所特有的。

模式色散

多模傳輸時,光纖各模式在同一波長下,因傳輸常數的切線分量不同,群速不同所引起的色散。多模光纖中,以不同角度射入光纖的射線在光纖中形成不同的模式。光纖基本結構中的圖畫出了三條不同角度的子午射線。其中沿軸心傳輸的射線為最低次模,其切線方向的傳輸速度(即群速)最快,首先到達終端。沿剛好産生全反射角度傳輸的射線為最高次模,其切線方向的傳輸速度最慢,最晚到達終端。它們到達終端的時間就有差異,模式間的這種時間差或時延差就叫做模式色散,或稱模間色散。

多模光纖的色散用光纖帶寬(MHzkm)表示,帶寬是從頻域特性表示光纖色散大小的。

信号不是單一模式會引起模式色散。多模光纖中,模式色散在三種色散中是主要的。

材料色散

是光纖材料的折射率随頻率(波長)而變,可使信号的各頻率(波長)群速度不同引起色散。

波導色散

某個模式本身,由于傳輸的是有一定寬度頻帶,不同頻率下傳輸常數的切線分量不同,群速不同所引起的色散。

材料色散和波導色散在實際情況下很難截然分開,所以在許多情況下将這二種色散統稱為模内色散。

這四種色散作用還相互影響,由于材料折射率n是波長λ(或頻率w)的非線性函數,d2n/d2λ≠0,于是不同頻率的光波傳輸的群速度不同,所導緻的色散成為材料色散。

由于導引模的傳播常數β是波長λ(或頻率w)的非線性函數,使得該導引模的群速度随着光波長的變化而變化,所産生的色散成為波導色散(或結構色散)。

偏振模色散指光纖中偏振色散,簡稱PMD(polarization modedispersion),它是由于實際的光纖中基模含有兩個相互垂直的偏振模,沿光纖傳播過程中,由于光纖難免受到外部的作用,如溫度和壓力等因素變化或擾動,使得兩模式發生耦合,并且它們的傳播速度也不盡相同,從而導緻光脈沖展寬,引起信号失真。

不同的導引模的群速度不同引起的色散成為模間色散,模間色散隻存在與多模光纖中。

色散限制了光纖的帶寬—距離乘積值。色散越大,光纖中的帶寬—距離乘積越小,在傳輸距離一定(距離由光纖衰減确定)時,帶寬就越小,帶寬的大小決定傳輸信息容量的大小。

光源

光纖通信所用的光源有一定的譜線寬度,發光二極管為(100~200)×10-8cm,普通的半導體激光器比發光二極管小,譜線寬度最窄的是動态單縱模激光器,小于10-8cm,這種激光器所對應的頻率寬度也有若幹千兆赫。材料色散和波導色散都是由于光源不是單一頻率引起的,所以光源的譜線寬度對它們的影響很大。

單模光纖隻傳單一基模,所以隻有材料色散和波導色散,沒有模式色散。石英系單模光纖,其零材料色散波長在1.27μm,在1.31μm波長附近,材料色散和波導色散的大小相等,符号相反,兩者正好抵消,使單模光纖的總的色散為零,該波長就成為普通單模光纖的零色散波長。

相關詞條

相關搜索

其它詞條