第五章光纤色散2.ppt

主要内容如下：第一节概述了第二节单模光纤中的色散，第三节光信号在色散光纤中的传输，第四节色散优化光纤，第五节偏振模色散，第一节频域分析，具有一定光谱宽度的光信号的横向坐标、中心频率，各种频率分量构成A(z，t)， 载波中心频率0的线偏振电磁波在光纤中沿z方向传播，可以表示为：信号的各种频率分量，根据亥姆霍兹方程的约束条件得到傅里叶变换：标量波方程，光信号在频域的传输方程，它显示了信号中各频率分量在光纤中的传输特性，横向场分布模式特征方程，不同频率下的模式传输常数， 光信号的频域传输方程，代入亥姆霍兹方程，光信号的频域传输方程的推导思路，变量的分离，除以E。注：当分离变量形成两个方程时，2()需要取整，省略了缓慢变化的振幅近似，当光信号谱宽较小时，它可以扩展成泰勒级数：光纤在信号中心频率的传输常数， 光纤在信号中心频率处的群时延、光纤在信号中心频率处的色散、3、4是光纤在信号中心频率处的高阶色散、 ()的扩展、2光纤在信号中心频率处的色散，也称为群速度色散，传输方程：当光信号频谱宽度小时，即上述高阶色散被忽略， 在光纤中传输距离z之后的信号频谱，在光纤的零色散波长处，解() 020表示在没有色散的情况下，当时间t前进到z的波形相等时，z=0的波形表示波形将保持相似并以速度Vg前进； 脉冲传播距离z需要时间，因此，有，A(0，t)=f(t)。没有色散，信号没有失真。时域分析，目的：分析和观察光信号在光纤中的传输演化：仪器-示波器信号特征-窄、宽、重叠等。获得时域传输方程，忽略高阶色散，与频域分析一致，损失项，傅里叶变换，3。光脉冲的色散展宽，忽略高阶色散，进行变换，得到简单反映脉冲形状演化的传输方程。坐标系固定在脉冲上，随脉冲以群速度vg移动，脉冲波形设定为，简单反映脉冲形状变化的传输方程，脉冲在光纤中传输距离z后的频域表达式，脉冲频谱的演化方程，其中，A(z，T)是通过叠加A(z，-0)的傅立叶分量形成的，因此=- 0， 输入脉冲的傅里叶变换，脉冲的频域表达式，脉冲的时域表达式，频率响应函数H()，考虑峰值为1的无啁啾高斯输入脉冲，高斯光脉冲的色散展宽，光纤中传输距离z后的输出脉冲，LD:光纤的色散长度。 当传输距离ZLD大于2倍时，脉冲展宽会引起严重的码间干扰和误码。由于光纤色散引入的相位因子，高斯脉冲的宽度，当C=0时，高斯脉冲的波形、输入和输出，(1)在光纤中传输距离z之后，高斯脉冲仍然是高斯脉冲，(2)在峰值功率的1/e点的半宽度展宽如下：(3)脉冲的峰值功率减小，光脉冲的色散展宽，(4)色散对传输脉冲形状的影响，17。计算参数：T0=50ps，D=17ps/nm/km，表示啁啾、拟声词、鸟鸣。它被解读为ZH而非UJI。它代表产生光脉冲时引入的附加频率调制。它表明光脉冲的载波频率随时间变化，称为啁啾。这是通信技术中与编码脉冲技术相关的术语。它指的是当脉冲被编码时光纤中传输距离z后输出脉冲，光纤色散引入的相位因子随时间变化，脉冲的不同部分与其中心频率有不同的偏差。脉冲的色散啁啾效应，脉冲的不同部分与其中心频率：有不同的偏差，其值由脉冲相位因子随时间的导数、脉冲的色散啁啾效应、脉冲的色散啁啾效应(1)给出，通过光纤传输，由于色散的影响，脉冲不同位置的频率线性变化。脉冲的色散啁啾效应(2)位于异常色散区T0，因此高频分量位于脉冲的前沿，T02T0，因此低频分量位于脉冲的后沿，脉冲的前沿和后沿之间的关系以及脉冲的色散啁啾效应(3)位于正常色散区T02T0， 因此高频分量位于脉冲的后沿，脉冲的色散啁啾效应(4)，色散使得脉冲的不同部分具有不同的频率，即脉冲的频率啁啾。 色散引起的频率啁啾特性：频率啁啾的本质是线性啁啾，与2的符号有关。这仅仅是脉冲的原始频率分量的重新排列，并且不产生新的频率。当只考虑最低阶色散时，长度为l的单模光纤的频率响应函数为：假设在光纤输入端输入高斯脉冲，在脉冲中心频率，光纤的色散值为，试着计算：(1)最大输出脉冲功率1/e点的脉冲半宽？(2)输出脉冲峰值功率降低到输入脉冲峰值功率的一部分？注：高斯脉冲的傅里叶变换为：应用实