光纤的色散特性ppt课件.pptx

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1、色散,这是由于棱镜材料对不同波长（不同颜色）的光呈现的折射率不同，使光的传播速度不同和折射角度不同，最终使不同颜色的光在空间上散开。,雨后的彩虹色散,光纤中的色散？,主要内容,光纤中的色散光纤色散的种类色散补偿,光纤通信系统中传递的信息总是以光脉冲的形式在光纤中传输。随着光脉冲在光纤中传输，脉冲的宽度被展宽，称为色散。,光纤中的色散,色散在传输信号上的反映即为群延时。群延时：光脉冲行进单位轴向距离所需的时间。延时差：速度不同，即延时不同。,色散定义,色散定义：光源谱宽为1nm时，光脉冲信号传播1km所引起的脉冲展宽的ps数。数学表达式：色散单位：/()由色散可以估计光脉冲的展宽：例如：标准单模

2、光纤，普通激光二极管光谱宽度 6 nm，传输10 公里距离，色散脉冲展宽值为 : = 17ps/nm/km 6 nm 10 km = 1020 ps,光纤色散的影响,光纤色散,光脉冲展宽,引起时域信号干扰,光纤通信误码率增加,速率降低,中继距离减小,色散是光纤传输中的损耗之一！也是光纤通信传输距离首要限制因素之一！,光纤色散种类,模间色散 材料色散 波导色散 偏振模色散,多模光纤色散（适用于局域网）,单模光纤色散（适用于骨干网）,这种色散并不是由频率不同引起，称之为单色弥散。,这种色散与光频率有关，即与光的颜色有关，合称之为色度色散（模内色散）。,模间色散,多模光纤中，不同的模式以不同的群速度

3、传输；光脉冲由不同的模式支持传输，就会导致色散；传输的模式越多，模间色散越大;取决于光纤的折射率分布（SIFGIF）.,使用GIF减少模式数,阶跃折射率光纤（Step-index fiber, SIF),渐变折射率光纤（Graded-index fiber, GIF),模内色散（色度色散）,材料色散：纤芯材料折射率随波长而变化，导致光信号不同波长承载的光脉冲成分的传播速度也随波长而变化，使得光脉冲波形被展宽，称之为材料色散。,掺GeO2石英玻璃的折射率-波长特性曲线的关系,模内色散（色度色散）,波导色散：波导结构影响光波群速度。光纤中只有80%的光功率在纤芯中传播，20%在包层中传播。光在包层

4、内传输一定距离后，又可能回到纤芯中继续传输，由于包层中传播速率大于纤芯，就出现色散。波导色散的大小取决于光纤的设计。,偏振模色散(PMD),基模两个互相正交的偏振模的传输速度不同导致光脉冲展宽，称之为偏振模色散（Polarization Mode Dispersion，PMD）。,应力、温度、弯曲使光纤不具备圆柱的对称性，引入双折射效应；光纤中传输的光脉冲激励了多个偏振模式；各个偏振模式在光纤中传输速度不同；对于高速率（10Gbit/s）的传输系统，PMD越严重；由于PMD的随机性，一般只能对PMD的平均值进行补偿。,色散补偿,非色散位移光纤（NDSF）：单模光纤，零色散波长1.3um；不适用

5、于10Gb/s以上速率传输，但可应用于2.5Gb/s以下速率的DWDM。,色散补偿方案：,非零色散位移光纤（NZDSF）：Lucent：1.53um；Corning：1.57um。一种改进的DSF，在光纤制作中，适当控制掺杂量，大到足以抑制DWDM中的四波混频，小到足以允许单信道10Gb/s，而不需色散补偿。适用于10Gb/s以上速率DWDM传输，是大容量传输的DWDM系统用光纤的理想选择。,色散位移光纤（DSF）:通过改变折射率剖面形状增大波导色散，使零色散点往长波长方向移动：1.55um。四波混频（FWM）是主要的问题,适用于10Gb/s以上速率单信道传输，但不适用于 DWDM应用。,三种

6、光纤色散情况比较,在15301550nm范围,色散趋近于0适用于波分复用系统,色散补偿,色散平坦光纤（DFF）,色散补偿光纤（DCF）,利用一段光纤来补偿光纤中的色散。如常规的单模光纤在1.55um波长区为正色散值，那么DCF光纤应该具有负色散值，零色散值在1.7um以上。,色散补偿,FBG补偿器：一种选择特定波长反射的无源光纤器件。使原先跑得快的波长经过补偿器时慢下来，减少不同波长由于速度不一样而导致的时延。,小结,光纤传输的影响,光纤色散,光纤色散的类型,非色散位移光纤，色散位移光纤，非零色散位移光纤，色散平坦光纤，色散补偿光纤；光纤光栅补偿器,色散补偿方案,思考,1.已知一光纤对于1310nm波长是单模传输，当传输850nm波长和1550nm波长的光波时，其色散特性有何不同？2.在什么条件下，光纤的色散为零？3.倘若光纤端面折射率分布为三角形，与平方律折射率分布光纤相比，哪种波导色散大？为什么？,