光纤光学教学课件-第十一讲-共34页

1、二、光纤的色散7/22/20223、阶跃型弱导光纤的色散（单模）7/22/2022在上式中：材料色散引起的群延时第一项；波导色散引起的群延时第二项；（一）材料色散 材料色散是折射率对波长的二阶导数，属折射率随波长的非线性变化，不能简单地认为折射率随波长而变所引起的。7/22/2022对石英光纤：材料色散小于0，正常色散区;长波长光传播快，短波长光传播慢!（负色散值）。材料色散大于0，反常色散区;短波长光传播快，长波长光传播慢!（正色散值）。7/22/2022（二）波导色散波导色散引起的群延时：由色散的计算式可得：7/22/20227/22/20227/22/20221320- 材料色散的影响一

2、般大于波导色散： |Dm| |Dw|- 波导色散系数通常为负值总色散系数 D Dm + Dw(单模光纤)7/22/2022标准单模光纤是指零色散波长在1.3m窗口的单模光纤，国际电信联盟（ITUT）把这种光纤规范为G.652光纤。其特点是当工作波长在1.3m时，光纤色散很小，系统的传输距离只受光纤衰减所限制。但这种光纤在1.3m波段的损耗较大，约为0.3dB/km0.4dB/km；在1.55m波段的损耗较小，约为0.2dB/km0.25dB/km。色散在1.3m波段为3.5ps/nmkm，在1.55m波段的损耗较大，约为20ps/nmkm。这种光纤可支持用于在1.55m波段的2.5Gb/s的干

3、线系统，但由于在该波段的色散较大，若传输10Gb/s的信号，传输距离超过50公里时，就要求使用价格昂贵的色散补偿模块。7/22/2022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34kmG.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。7/22/2022（三）色散位移光纤原理：在1.3mm1.7mm范围内任何波长，通过适当调整光纤波导的结构参量（a, 和g），总可以获得零色散，这就是色散位移光纤所依据的原理，将零色散波

4、长从1.3mm移至1.55mm，可以使其与最低损耗波长一致。7/22/20221550 nm13201550 nmG.653 色散位移光纤：让损耗和色散最低点都在1550 nm办法：材料色散不变，通过改变折射率剖面形状来增大波导色散，使零色散点往长波长方向移动普通商用光纤色散位移光纤7/22/2022 标准单模光纤 (SMF) 0 1310 nm Dcrom10Gbit/s）的传输系统，偏振模色散越严重；由于偏振模色散的随机性，一般仅能对偏振模色散的平均效应进行补偿。7/22/20227/22/20227/22/2022偏振模色散与传输速率的对应关系7/22/2022光纤的演变G.651光纤：

5、工作波长850nm；多模；损耗：3dB/kmG.652光纤：常规单模光纤，零色散波长1310nm ；最低损耗窗口1550 nmG.653光纤：DSF，零色散波长1550nm ；最低损耗窗口1550 nmG.655光纤：NDSF，Lucent：零色散波长1530nm；Corning：1570nm大有效面积光纤：LEAF 降低非线性效应的影响。色散补偿光纤：全波光纤： 消除OH的吸收损耗通信窗口：由0.85、1.31、1.55到S波(1.491.53)、C波(1.531.57)、 L波(1.571.61)7/22/2022三、光纤中的脉冲展宽光脉冲：由麦克斯韦方程得到：光纤的色散：7/22/2022时域的非线性薛定谔方程：参照系变换：忽略光纤的高阶色散：假设初始注入为高斯脉冲：应用傅里叶变换的方法对微分方程求解：脉冲展宽脉冲形状不变；产生附加相位。7/22/2022假设初始注入为啁啾高斯光脉冲：7/22/2022光纤的传输带宽 光纤的传输带宽不是以脉冲展宽程度来衡量，是以单位长度光纤的