浅谈光纤的色散

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1、浅谈光纤的色散□刘继贤中南大学铁道校区现代教育技术中心410075光纤有两个重要性质即损耗和色散。损耗关系到通信系统传输距离的长短和中继站间隔距离的选择是首要的特性。损耗的波谱曲线关系到光波波长的选择。而色散会使输入脉冲在传输过程中展宽产生码间干扰增加误码率从而限制通信容量。因此研究光纤的色散合理设计光纤的剖面结构改善其传输特性制造优质的、色散小的光纤对增加通信系统的容量加大传输距离发展新型光纤通信技术都是极为重要的。为了研宄如何减小色散需要了解色散的概念、来源、表示方法及色散对通信系统传输信号的影响以便在设计、生产及实际应用中采取相应的措施减

2、少色散的影响。下面就以上问题进行论述。1色散的概念及分类1.1光纤中色散的概念由于信号在光纤中是由不同的频率成分和不同的模式成分来携带的这些不同的频率成分和模式成分有不同的传播速率从而引起色散。也可以从波形在吋间上展宽的角度去理解也就是说光脉冲在通过光图7电感L的漆包线直径不宜过小否则用于集中供电的网络上时L容易被烧毁。下面给出一组经验值供大家制作时参考:L用0.6mm漆包线在3.5mm的圆柱上绕9匝脱胎而成。在550MHz系统上使用吋C取4pF调整L的间距可使扣在10chZ9ch之间变化在300MHz系统上使用时C取6pF调整L的间距可使fO

3、在6chl0ch之间变化。R取400Q时在fl）频道上的陷波幅度为10dBR取200Q时fD的陷波幅度为6dB。本陷波器在一般的屮频段凸起的网络上都可使用仴有的网络情况较特殊其屮频段隆起的范围较宽有可能从增补1频道至增补10频道这种情况下图7电路的陷波带宽将不够这时可采用两个并联谐振回路串接并使这两个回路谐振点错歼通常可让两个回路分别谐振于Z3ch和Z8ch具体参数见图8若R用可调电阻则可做成一个幅度可调的宽带陷波器宽带陷波器的插入损耗较大一般为11.5dB左右。上述陷波器可直接焊接在去掉电路板的分配器的引脚上以便在线路上灵活插入龙海市区、乡镇

4、及村级有图8线电视网络十线普遍存在屮频段凸起这一问题并长期无法解决致使系统带内总有几个频道图像质量差甚至无法收看自本人将中频段陷波器推广后这一问题得到了有效解决全市有线电视传输质量普遍得到提高。3结朿语奋线电视网络幅频特性的好坏直接影响到系统的整体质量以上仅就电缆网络普遍存在的幅频失真问题提出了一些解决办法然而最有?III妥罡镜慕饩霭旆a故嵌韵低辰泄饫赂脑臁R蛭低彻饫赂脑旌蠓糯笃骷妒臀拊雌骷拥募妒飨约跎俜凳A娴幕刍嵯嘤跣=卦氡取13.坏鞅取11.寸鞅取8.春先尾钆谋鹊认低称渌副暌步蟠筇岣咭屹宋颐怯1）谴实钡氖被韵低辰泄饫赂脑觳14.x克跣：扛龉

5、饨诘愕母哺前刖堆细窨ij品糯笃骷妒U庋绲母髦质A娌拍芙椚阶畹拖薅扔邢叩缡酉低车牟〕鲋柿坎拍艿玫礁拘缘奶岣摺J崭迦掌?20002112058屮国有线电视??技术交流纤传播期间其波形随时间发中展宽这种现象称为光纤的色散。1.2光纤色散的分类通常把光纤中的色散分为三种类型:模式色散、模内色散和偏振色散。而模内色散又分为材料色散和波导色散。1.2.1模式色散多模光纤中即使是同一波长模式不同传播速度也不同它所引起的色散称为模式色散。或者说不同模式的光在光纤中传输时的传输常数不同从而使传输同样长的距离后不同模式的光波之间产生了群吋延差如图1所示。假设这根光

6、纤可以传输3个模式其中高次模到达输出端所需的时间较长结果是入射到光纤的窄脉冲由于不同模式到达的时间不同或者说群时延不同从而在输出端发生了脉冲展宽。图1必须指出单模光纤只存在一个模式没有模式色散所以模式色散是多模光纤才有的。对于其屮最高次模和最低次模的光根据理论分析模间最大时延差Tsn1Zen1n2-11ZcA式中:nl为光纤纤芯的折射率n2为光纤包层的折射率c为真空光速Z为光线沿光纤轴向传输的距离△为相对折射率差。由上式看出阶跃光纤的最大模间时延差与△成正比。若Zlkmnll.5A0.01取C3xlO5km/s则is50ns/km相应带宽B=1

7、2TslOMHz??km这说明阶跃光纤的模式色散大能传输的带宽小。根据理论分析抛物型渐变折射率分布多模光纤屮的时延差TGnlZ2cA2这说明渐变折射率分布多模光纤屮模间时延差与A2成正比。同样当Zlkm时nll.5A0.01则TG0.25ns/km相应带宽为B12TG2GHz??km。所以在同样条件下渐变折射率分布多模光纤的吋延差只有阶跃光纤的0.25500.5而传输容量比阶跃光纤高出200倍。1.2.2模内色散模内色散亦称颜色色散或多色色散。主要是由于光源有一定带宽从而使信号在光中会有不同的波长成分而引起的。或者说信号的不MJ频率分量具有不同

8、的群速度结果导致光脉冲的展宽。模内色散包括材料色散和波导色散。1材料色散材料色散发生在模式内部。由于光纤纤芯材料使得组成同一个模式波形的不同频率以不同