光纤的色散特性.pptx
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1、1-1Copyright Wang Yan2024/10/14 周一Optical fiber communications1、材料色散:、材料色散:n=n(),n是波长是波长的非线性函数。的非线性函数。2、波导色散:同一模式的相位常数、波导色散:同一模式的相位常数随波长随波长而变,从而引而变,从而引起色散。起色散。3、模式色散:多模光纤中,即使在同一波长,不同模式的传、模式色散:多模光纤中,即使在同一波长,不同模式的传播速度也不同,它引起的色散叫模式色散。播速度也不同,它引起的色散叫模式色散。4、偏振色散:单模光纤中实际存在偏振方向相互正交的两个、偏振色散:单模光纤中实际存在偏振方向相互正交
2、的两个基模。当光纤中存在双折射时,这两个模式的传输速度不基模。当光纤中存在双折射时,这两个模式的传输速度不同,引起偏振色散。同,引起偏振色散。MMF模式中:以模式色散为主,模式中:以模式色散为主,SMF:以材料色散为主:以材料色散为主1-2Copyright Wang Yan2024/10/14 周一Optical fiber communications一、一、Model DispersionGroup delay:波长相同,波长相同,不同不同最低阶模的纵向波矢:最低阶模的纵向波矢:最高阶模的纵向波矢:最高阶模的纵向波矢:最低阶模的纵向波矢:最低阶模的纵向波矢:最高阶模的纵向波矢:最高阶模的
3、纵向波矢:Model Dispersion can be expressed(note that has units of S/m)1-3Copyright Wang Yan2024/10/14 周一Optical fiber communications二、时延差二、时延差在光纤中,不同速度的信号经过同样的距离会有不同的时在光纤中,不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。时延差来表示光纤色散程度,简称时延差。A.假若有一频率为假若有一频率为f的已调光载
4、频在光纤中传播,信号的群的已调光载频在光纤中传播,信号的群速度:速度:(包络线中心前进的速度(包络线中心前进的速度 ):信号纵向相位常数,:信号纵向相位常数,:角频率:角频率1-4Copyright Wang Yan2024/10/14 周一Optical fiber communicationsB.单位长度上的时延:单位长度上的时延:or(s/m)C.时延差时延差设光谱宽为设光谱宽为,单位长度光纤的时延差用,单位长度光纤的时延差用表示。表示。若若1-5Copyright Wang Yan2024/10/14 周一Optical fiber communications严格的说,在不同频率上,
5、严格的说,在不同频率上,是不同的,在这里近是不同的,在这里近似认为在整个谱宽内似认为在整个谱宽内是不变的,等于中心频率是不变的,等于中心频率的的值。值。D.色散系数色散系数D:单位线宽光源在单位长度光纤上所引起的时:单位线宽光源在单位长度光纤上所引起的时延差。延差。单位:单位:三、冲击响应三、冲击响应h(t)与脉冲展宽与脉冲展宽A.脉冲宽度脉冲宽度(Full Width at Half Maximum FWHM)1-6Copyright Wang Yan2024/10/14 周一Optical fiber communicationsGaussian 脉冲:脉冲:tP0tet1-7Copyri
6、ght Wang Yan2024/10/14 周一Optical fiber communications 脉冲总能量脉冲总能量为平均时间,时间重心为平均时间,时间重心均方根脉冲宽度定义为:均方根脉冲宽度定义为:即取即取的平方,平均,方根。的平方,平均,方根。对对Gaussian脉冲:脉冲:之间的关系:之间的关系:1-8Copyright Wang Yan2024/10/14 周一Optical fiber communicationsB.冲击响应冲击响应 (time domain)输入任意的光功率脉冲输入任意的光功率脉冲光纤光纤h(t)冲击响应,忽略光纤的损耗,完全由光纤的色散特冲击响应,忽
7、略光纤的损耗,完全由光纤的色散特性决定性决定若若实际光纤的实际光纤的h(t)常接近常接近Gaussian型型(忽略损耗)(忽略损耗)1-9Copyright Wang Yan2024/10/14 周一Optical fiber communications不是不是函数函数可用可用和和h(t)的卷积得到)的卷积得到C.脉冲宽度:当输入零宽度的脉冲宽度:当输入零宽度的脉冲时,其输出波形脉冲时,其输出波形h(t)。)。因而因而h(t)的宽度即脉冲展宽,以)的宽度即脉冲展宽,以示之。示之。1-10Copyright Wang Yan2024/10/14 周一Optical fiber communic
8、ations输入宽度输入宽度,输出脉冲宽度,输出脉冲宽度:脉冲展宽:脉冲展宽:对单模光纤:对单模光纤:单位长度的脉冲展宽,单位长度的脉冲展宽,ns/km,ps/km)(四、频率响应四、频率响应H(F)与)与3dB带宽带宽BA.3dB带宽带宽B:使:使H(F)降低到最大值一半时的带宽,单位长)降低到最大值一半时的带宽,单位长度光纤的基带度光纤的基带3dB带宽常用带宽常用表示。表示。对对SMF:B:MHz,GHz:MHzkm,GHzkm以上指的是光带宽,它是由光功率来定义的。以上指的是光带宽,它是由光功率来定义的。1-11Copyright Wang Yan2024/10/14 周一Optical
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