第2章光纤传输特性损耗色散.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * 4 模间色散 模间色散产生的原因：即使在同一频率的光，不同的模式群速率不一样，也产生色散。它主要取决于光纤的折射率分布。 模间色散主要存于多模光纤中。 　5 光纤各种色散对传输的影响： E- E+ E- E+ 模间色散 材料色散 偏振模色散 6 色散效应对高速通信系统的影响 10 Gb/s 40 Gb/s 　7 阶跃型光纤的模式色散 在阶跃型光纤中，当光线端面的入射角小于端面临界角时，将在纤芯中形成全反射。若每条光线代表一种模式，则不同入射角的光线代表不同的模式，不同入射角的光线，在光纤中的传播路径不同，而由于纤芯折射率均匀分布，纤芯中不同路径的光线的传播速度相同，因此不同路径的光线到达输出端的时延不同，从而产生脉冲展宽，形成模式色散。 ???? 渐变型光纤中光线的传播路径是近似于正弦形曲线，其中正弦幅度大的光线传播距离长，而正弦幅度小的光线传输路程短，但由于渐变型光纤纤芯折射率分布在轴心处最大并沿径向逐渐减小，所以正弦幅度最大的光线由于离轴心远，折射率小而传播速率高，而正弦幅度最小的光线由于离轴心近，折射率大而传播速率低，结果在到达输出端时相互之间的时延差近似为零，从而使渐变型多模光纤的模式色散较小。 一般渐变型多模光纤的每公里长度上的最大时延差为 　8 渐变型光纤的模式色散 　9 单模光纤：色度色散和偏振模色散 色度色散 两类：材料色散 波导色散 色度色散参数为波长的函数； 偏振模色散： 两个偏振模式因光纤的不完善而出现传输常数的差异时产生的色散 偏振模色散与色度色散相比相对较小 表2-7 PMD与系统传输速率以及最大传输距离的关系 PMD/(ps/km1/2) 最大传输距离/km 2.5Gbit/s 10Gbit/s 40bit/s 3.0 180 11 <1 1.0 1600 100 6 0.5 6400 400 25 0.1 160000 10000 625 2.6.3 光纤的带宽和冲激响应 光纤色散的大小除了用输出脉冲的展宽来表 征外，还可以用光纤的带宽来表征。 在被测光纤上输入一个单色光，并对它进行 强度调制，改变调制频率，观察光纤的输出光功率与调制频率的关系，从而得到光纤的频率响应。 1. 光纤的带宽 带宽的表示可用光带宽和电带宽两种表示方法。 因为 表示经光纤传输后，输出光功率下降3dB，此时称fc为光纤的光带宽。光检测器输出的电流是正比于被检测的光功率，因此可用电流来 表示： 此时称fc为光纤的电带宽。 显然，我们所说的-3dB光带宽和-6dB电带宽，实际上是光纤的同一带宽。 2.6.4 光纤中的非线性效应 1. 受激拉曼散射（SRS）阀值较高,高频率信道的能量可能通过受激拉曼散射向低频率信道的信号的转移,多出现在波分复用WDM系统中. 2. 受激布里渊散射（SBS）增益谱很窄（约10～100MHz）只要对信号载频设计得好，可以很容易地避免SBS引起的干扰 2.6.4 光纤中的非线性效应 3. 交叉相位调制（XPM）多出现在相干检测方式中， 4. 四波混频（FWM）当传输光工作在光纤的零色散波长附近时，四波混频的相位条件可能得到满足 2.6.5　 单模光纤性能介绍 色散平坦光纤：充分利用1.3um至1.55um整个波段，可以大幅度提高通信容量 色散位移光纤（DSF）:将零色散点移至1.55um处，与光纤最低损耗波段一致，从而得到最低损耗和最低色散。但不利于多信道传输（主要有四波混频的影响，如有少量色散FWM反而干扰减少） 非零色散位移光纤（NZ－DSF）：是一种改进的色散位移光纤，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。 色散补偿光纤（DCF）：利用一段光纤来补偿光纤中的色散。能够实现这种功能的光纤称为DCF光纤。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。 三种光纤色散情况比较 正常色散区 反常色散区 大多数已安装的光纤 低损耗 大色散分布 大有效面积 色散受限距离短 2.5Gb/s系统色度色散受限距离约600km 10Gb/s系统色度色散受限距离约34km G.652+DCF方案升级扩容成本高 结论: 不适用于10Gb/s以上速率传输，但可应用于 2.5Gb/s以下速率的DWDM。 G.652单模光纤（NDSF） 低损耗 零