光纤的特征参数与测试技术资料课件.ppt

《光纤的特征参数与测试技术资料课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章光纤的特征参数与测试技术限制光纤通信发展的三个重要因素：损耗：光在传输时引起能量的损耗，需中继器进行能量补充，传输距离短；色散：作为载波的光脉冲脉宽展宽，引起码间串扰，误码率增加造成失真；非线性：引起DWDM传输信道串扰。1§5.1光纤的损耗2§5.1光纤的损耗重要数据:0.5dB~0.9;1dB~0.8;2dB~.6;3dB~0.5;10dB~0.120dB~0.01定义：单位长度光纤光功率衰减分贝数。损耗的来源：光纤材料的吸收与散射损耗光纤的微弯与宏弯损耗光纤的连接与耦合损耗3光纤的损耗分类4§5.1.1光纤材

2、料的吸收损耗1.基质材料的本征吸收2.杂质吸收3.原子缺陷吸收51.基质材料的本征吸收紫外本征吸收光纤材料的电子吸收入射光能量跃迁到高的能级，同时引起入射光的能量损耗，一般发生在短波长范围λ→0.7～1.6μmα→0.05dB/km6晶格红外本征吸收光波与光纤晶格相互作用，一部分光波能量传递给晶格，使其振动加剧，从而引起的损耗振动或声子吸收带λ→9.1、12.5、21μm峰值α→1010dB/kmα<0.01dB/km7本征吸收曲线82.杂质吸收杂质：由于材料不纯净及工艺不完善而引入的杂质，例如：过渡金属离子（Fe、Mn

3、、Ni、Cu、Co、Cr等）和OH根离子。欲使杂质吸收带中心波长处的损耗低于20dB/km，要求过渡金属离子相对含量低于10-9。OH吸收峰1.39μm、1.24μm、0.95μm光纤通信三个窗口：0.85μm、1.3μm、1.55μm处于OH-吸收谷区解决方法：(1)光纤材料化学提纯，比如达到99.9999999%的纯度(2)制造工艺上改进，如避免使用氢氧焰加热(汽相轴向沉积法)9光纤的损耗谱OH－吸收峰~2dB103.原子缺陷吸收材料受热辐射或光辐射引起的吸收。损耗可达几百甚至几万dB/km。为此，光纤材料一般选择对

4、辐射不敏感的石英玻璃，以避免原子缺陷吸收。光纤晶格很容易在光场的作用下产生振动光纤制造->材料受到热激励->结构不完善强粒子辐射->材料共价键断裂->原子缺陷吸收光能，引起损耗11OpticalFiberAttenuation12不断拓展的光纤窗口波长2004年13§5.1.2散射损耗1.瑞利散射TheLordRayleighJohnWilliamStrutt,3rdBaronRayleighRayleighscatteringismoredramaticaftersunset.Thispicturewastakenab

5、outonehouraftersunsetat500maltitude,lookingatthehorizonwherethesunhadset.特点：不可能消除的损耗Figureshowingthegreaterproportionofbluelightscatteredbytheatmosphererelativetoredlight.14瑞利散射的机制在光纤中，由于某种远小于光波长的不均匀性，例如：折射率不均匀，掺杂离子浓度不均匀等，引起光的散射。是一种线性损耗，与光纤中传输的光强无关。A，B是与石英和掺杂材料有关

6、的常数。∆是相对折射率差λ0是工作波长λ0=1.55μm∆=0.3%0.16dB/kmλ0=1.3μm0.32dB/km本征散射和本征吸收一起构成了损耗的理论最小值15标准单模光纤损耗曲线掺GeO2的低损耗、低OH¯含量石英光纤OH－0.154dB/kmAllWavefiberAllWave：逼近本征损耗单模：本征损耗+OH¯吸收损耗常温且未暴露在强辐射下16商用的多模光纤与单模光纤的损耗谱比较多模光纤的损耗大于单模光纤：多模光纤掺杂浓度高以获得较大的数值孔径(本征散射大)由于纤芯-包层边界的微扰，多模光纤容易产生高阶模

7、式损耗多模光纤单模光纤172.受激喇曼散射与受激布里渊散射特点：非线性散射产生新的频率分量机理：光新光波长+声子散射非线性的散射。即当光功率超过某一阈值时，才能激励受激喇曼散射与受激布里渊散射。在传输较低的系统中可以不考虑，但在传输较高（Gb/s）的系统中要考虑。18§5.1.3光纤的弯曲损耗光纤是柔软的，可以弯曲，可是弯曲到一定程度后，光纤虽然可以导光，但会使光的传输途径改变。由传输模转换为辐射模，使一部分光能渗透到包层中或穿过包层成为辐射模向外泄漏损失掉，从而产生损耗。当弯曲半径大于5～10cm时，由弯曲造成的损耗可

8、以忽略。宏弯：曲率半径比光纤的直径大得多的弯曲过渡弯曲：光纤由直到弯曲的突变微弯：光纤轴线产生微米级的高频弯曲19物理机制光纤发生弯曲全反射条件破坏约束能力下降导摸转化为辐射摸能量逸出光功率损失损耗机理2021高阶模弯曲损耗大、低阶模弯曲损耗小！221.宏弯损耗232.过渡弯曲损耗直弯曲模场不匹配导摸与漏模之间相互耦