光纤的传输特性课件

1、1光传输技术光传输技术2光传输技术光传输技术 光纤的色散 光纤的非线性效应 光纤的损耗3光传输技术光传输技术 掌握光纤色散的种类 了解光纤非线性效应和影响 掌握光纤损耗的产生原因4光传输技术光传输技术光纤的色散光纤的色散光纤的非线性效应光纤的非线性效应光纤的损耗光纤的损耗5光传输技术光传输技术 光纤的损耗光纤的损耗 光纤的几何特性几何特性包括芯直径、包层直径、纤芯/包层同心度、不圆度和光纤翘曲度等。 光纤的光学特性光学特性有折射率分布、最大理论数值孔径、模场直径及截至波长等。 光纤的传输特性传输特性主要是指光纤的损耗特性损耗特性和色散特性色散特性。 还有机械特性和温度特性。光纤的特性光纤的特性

2、6光传输技术光传输技术 光波在光纤中传输，随着传输距离的增加，而光功率强度逐渐减弱，光纤对光波产生衰减作用，称为光纤的损耗光纤的损耗。 光纤的损耗限制了光信号的传播距离限制了光信号的传播距离。光纤的损耗主要取决于吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗3种损耗。 光纤的损耗光纤的损耗7光传输技术光传输技术损耗吸收损耗损耗吸收损耗吸收损吸收损耗耗光波通过光纤材料时，一部分光能变成热能，造成光功率的损失。是光纤基础材料(如SiO2)固有的吸收，不是杂质或缺陷引起的，因此，本征吸收基本确定了某一种材料吸收损耗的下限。由光纤材料的不纯净而造成的附加吸收损耗。本征吸本征吸收收杂质吸杂质吸收收 光纤的损耗光纤的损耗8

3、光传输技术光传输技术散射损耗散射损耗损耗散射损耗损耗散射损耗由于光纤的材料、形状、折射率分布等的缺陷或不均匀，使光纤中传导的光发生散射，由此产生的损耗。指光通过密度或折射率等不均匀的物质时，除了在光的传播方向以外，在其他方向也可以看到光，这种现象叫光的散射。散散 射射 光纤的损耗光纤的损耗9光传输技术光传输技术由于光纤经过集束制成光缆，在各种环境下进行光缆敷设、光纤接续以及作为系统的耦合与连接等引起的光纤附加损耗。 光纤/光缆的弯曲损耗、微弯损耗 光纤线路中的连接损耗 光器件之间的耦合损耗等附加损耗附加损耗损耗附加损耗损耗附加损耗 光纤的损耗光纤的损耗10光传输技术光传输技术 光纤的损耗光纤的

4、损耗11光传输技术光传输技术 Po是输出光功率，Pi是输入光功率，L是传输距离。 在单模光纤中有两个低损耗区域，分别在1310nm和1550nm附近，即通常说的1310nm窗口和1550nm窗口；1550nm窗口又可以分为C-band（1525nm1 562nm）和L-band（1565nm1610nm）。 多模光纤用850nm波长。低损耗窗口：低损耗窗口：850nm850nm，1310nm1310nm，1550nm1550nmioPPlgL10)(衰减系数衰减系数光纤的衰减系数是指光在单位长度光纤中传输时的衰耗量，单位一般用dB/km。 光纤的损耗光纤的损耗12光传输技术光传输技术光纤的色散

5、光纤的色散光纤的非线性效应光纤的非线性效应光纤的损耗光纤的损耗13光传输技术光传输技术 光纤的色散光纤的色散时间光功率入射光脉冲波形光纤时间光功率出射光脉冲波形当光纤的输入端入射光脉冲信号经过长距离传输以后，在光纤输出端，光脉冲波形发生了时间上的展宽，产生码间干扰，这种现象即为色散。色散色散单位波长间隔内光波长信号通过单位长度光纤所产生的时延差。 单位是ps/（nmkm）。色散系数色散系数D14光传输技术光传输技术多模光纤中不同模式的光束有不同的群速度，在传输过程中，不同模式的光束的时间延迟不同而产生的色散，称模式色散。模式色散存在于多模光纤中。模式模式色散色散由于光源的不同频率（或波长）成分

6、具有不同的群速度，在传输过程中，不同频率的光束的时间延迟不同而产生色散称为色度色散。色度色散包括材料色散和波导色散。色度色散可分为材料色散和波导色散。色度色度色散色散材料折射率随光信号频率的变化而不同，光信号不同频率成分所对应的群速度不同光纤波导结构引起的色散称为波导色散 光纤的色散光纤的色散15光传输技术光传输技术 光纤的色散光纤的色散脉冲展宽脉冲展宽 (ps) = D(ps/ nm*km) S(nm) L(km)1 0 1 0 1 0 1 1 0 11 0 1 0 1 0 1 1 0 1InputOutputTimeTime脉冲展宽脉冲展宽 1/4 比特周期时会引起误码比特周期时会引起误码

7、 色散的影响色散的影响脉冲展宽脉冲展宽16光传输技术光传输技术 光纤的色散光纤的色散光纤中的光传输可描述成完全是沿X轴振动和完全是沿Y轴振动或一些光在两轴上的振动。每个轴代表一个偏振“模模”两个偏振模的到达时间差偏振模色散偏振模色散PMDPMD偏振模色散偏振模色散PMD17光传输技术光传输技术 光纤的色散光纤的色散环境因素和工艺缺陷引起的纤芯椭圆及应力是引起PMD的主要因素PMD与其他色散相比，几乎可以忽略，但是无法完全消除，只能从光器件上使之最小化。脉冲宽度越窄的超高速系统中，PMD的影响越大。18光传输技术光传输技术从系统的角度来看。光纤色散与光纤的长度呈正比，即光纤色散是具有累积性质累积

8、性质的，因而光通信系统设计上存在着有光纤色散决定的传输距离限制。对于1.6T长距(LONG HAUL)、超长距（ULTRA LONG HAUL）应用，必须对色散进行控制和管理。需要利用具有负波长色散的色散补偿光纤（DCF），对色散进行补偿，降低整个传输线路的总色散。色散补偿色散补偿 光纤的色散光纤的色散19光传输技术光传输技术光纤的色散光纤的色散光纤的非线性效应光纤的非线性效应光纤的损耗光纤的损耗20光传输技术光传输技术 光纤的非线性效应光纤的非线性效应 光纤的非线性效应主要体现在密集波分复用系统（DWDM）中。非线性效应会使DWDM的各波长通道产生严重串扰，引起附加衰减，限制发光功率，影响E

9、DFA的放大性能和无中继距离。 非线性效应包括自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）、四波混频（FWM）、受激拉曼散射（SRS）和受激布里渊散射（SBS）。21光传输技术光传输技术 光纤的非线性效应光纤的非线性效应自相位调自相位调制（制（SPM）光纤中激光强度的变化导致光纤折射率的变化，引起光信号自身的相位调整，这种效应叫做自相位调制。传输前的脉冲宽度强度传输前的光谱传输后的脉冲宽度传输后的光谱强度自相位调制自相位调制22光传输技术光传输技术 光纤的非线性效应光纤的非线性效应在多波长系统中，一个信道的相位变化不仅与本信道的光强有关，也与其它相邻信道的光强有关，由于相邻信道间的相互作用，相互调制的相位变化称为交叉相位调制XPM。交叉相位调交叉相位调制（制（XPM）交叉相位调制交叉相位调制23光传输技术光传输技术 光纤的非线性效应光纤的非线性效应当多个一定强度的光波在光纤中混波时各个波长信道间的非线性作用会导致新波长的产生，致使各波长信道间能量的转移和互相串扰。 四波混频四波混频（FWM）四波混频四波混频24光传输技术光传输技术 光纤的非线性效应光纤的非线性效应产生新的波长，使原有信号的光能量受到损失，影产生新的波长，使原有信号的光能量受到损失，影响系统的信噪比等性能；响系统的信噪比等性能；如果产生的新波长与原有某波长相同或交叠，从而如果