光纤通信概论第二章课件.ppt

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1、满足f(ax+by)=af(x)+bf(y)称为线性系统：是各分量互不相干的独立贡献一分耕耘，一分收获！否则称为非线性系统！非线性是相互作用，而正是这种相互作用，使得整体不再是简单地等于部分之和，而可能出现不同于"线性叠加"的增益或亏损。在光学中，线性与非线性分别表示非功率依赖和功率依赖。如果一个光纤系统的参数依赖于光强，就称为非线性的线性与非线性光信号在线性系统中传输各频率成分独立传输信号畸变来自于色散频谱不变，只是对脉冲所包含的频率成分重新安排信号功率衰减主要来自于吸收损耗和瑞利散射损耗光信号在非线性系统中传输信号畸变来自于色散和非

2、线性有新频率产生不同频率之间相互作用影响:信号光功率损失WDM信道串音应用:波长转换、信号的整形与再生光纤中非线性的重要性光纤非线性的形成单信道系统，功率水平<10mw,速率不超过2.5Gb/s时，光纤可以作为线性介质处理，即：光纤的损耗和折射率都与信号功率无关WDM系统中，即使在中等功率水平和比特率下，非线性效应也很显著。非线性相互作用取决于传输距离和光纤横截面积光纤本身不是一种良好的非线性材料,其非线性折射率系数很小,但是由于光纤的低损耗、小光斑尺寸，使得光纤中的光功率密度大,作用距离长，非线性效应显著。石英光纤中的非线性现象起因表

3、现影响应用非线性折射率波动效应(光子与光子之间)光纤折射率与光强的相关性产生的效应自相位调制(SPM)交叉相位调制(XPM)四波混频(FWM)脉冲畸变啁啾串音复用/解复用波长变换信号再生散射效应(光子与声子之间)光信号与声波或光纤材料中振动的分子相互作用，经过非弹性散射将能量传递给介质或其它波长产生的效应受激布里渊散射(SBS，声学声子)受激拉曼散射(SRS，光学声子)信号光能量损失串音传感分布放大四波混频(FWM)效应的影响FWM过程新产生频率的数量=N2(N-1)/2，N为原始信号的频率（波长）数。对于等间隔的WDM系统，这些频率分

4、量将与信号频率重叠，形成信道之间的串扰(同频串扰)，严重影响系统的性能。四波混频(FWM)效应的影响FWM效率依赖于：信道间隔(f)有效面积(Aeff)色度色散D()信号功率(P)信道数增加时，会产生更多的FWM项光纤的色散特性色散的一般概念色散对信号的影响光纤色散的概念及分类模式色散概念模式色散的克服色度色散概念几种常用的不同色散特性的光纤单模光纤色散的克服偏振模色散自然光的色散自然光色散：不同波长光经历的有效折射率不同折射角不同空间光色散光纤的传输特性——色散色散定义：物质对不同波长光表现出不同折射率大小（n(λ)），从而使

5、不同波长光具有不同传输速度！色散引起的脉冲展宽示意图光纤的传输特性——色散光纤色散：光信号能量中的各种分量在光纤中具有不同传输速度！影响：由于光脉冲中的不同分量在光纤中的速度不同，它们到达光纤终端有先有后，将引起光脉冲展宽和码间干扰，最终影响通信距离和容量。起因：不只是材料折射率的波长依赖性还有波导效应（波导各区域的折射率不同）……色散对信号的影响相当于信号中的不同分量由于色散的存在，各分量到达传输终点的时间不同，引起信号的时域展宽色散对光通信系统的影响信号畸变引起误码色散是限制光纤传输容量和距离的重要因素之一！12色散对光通信系统传输

6、性能的影响0km60km后120km后180km后10Gb/s非归零码(NRZ)经过普通单模光纤传输后的眼图(D=17ps/nm/km)叠加13色散容限按常用的普通单模光纤色散系数D=17ps/nm/km计算，色散容限分别为940km,58km,3km内容回顾损耗起源，影响损耗系数，相关计算光纤的低损耗接续方式：熔接，损耗最低跳线(带有连接器的光纤)+法兰盘非线性影响：信号光功率损失；WDM信道串音分类：自相位调制(SPM)，交叉相位调制(XPM)，四波混频(FWM)，受激散射(SBS，SRS)对WDM系统影响最大的一种非线性效应——F

7、WM色散的分类模式色散：不同模式不同传输速度，多模光纤特有色度色散(ChromaticDispersion)：材料色散：不同波长（频率）信号的折射率不同，传输速度不同波导色散：光纤的波导结构(不同区域折射率不同)引起的色散效应偏振模色散：不同偏振态不同传输速度通常简称的色散概念！模式色散：以不同入射角进入光纤的光线将经历不同的途径，虽然在输入端同时入射并以相同的速度传播，但到达光纤输出端的时间却不同，出现了时间上的分散，导致脉冲严重展宽模式色散的表示单位长度光纤上，模式的最大时延差，即传输速度最快的模式与传输速度最慢的模式通过单位长度光

8、纤所需的时间之差High-orderMode(Longerpath)Low-orderMode(shorterpath)AxialMode(shortestpath)corecladding模式色散关于多模