最新偏振模色散幻灯片.ppt

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1、偏振模色散4.1不同波导结构的石英光纤渐变折射率多模光纤匹配包层和凹陷包层单模光纤色散位移单模光纤8/7/202124.1.1渐变折射率多模光纤历史：多模------渐变多模------单模渐变折射率光纤利用折射而不是全内反射传导光折射率梯度决定了孔径角的大小渐变折射率光纤中的光线也是经过不同的路径传播的，它们的速度却是不同的，因为光在光纤纤芯中的速度是随折射率变化的，光束偏离光纤轴越远，光速就越快。8/7/202134.1.2单模光纤匹配包层单模光纤折射率分布图8/7/202174.1.2单模光纤凹陷包层单模光纤折射率分布图8/7/202184.1.3色散位移单模光纤色散

2、的概念：在光学中一般所说的色散是指材料色散，在光纤光学中包括材料色散和波导色散。光纤色散可以使脉冲展宽，而导致误码。这是在通信网中必须避免的一个问题，也是长距离传输系统中需要解决的一个课题。材料色散：n=n(λ)，光的波长不同，折射率n就不同，光传输的速度也就不同。波导色散：入射光的波长越长，进入包层中的光强比例就越大，这部分光走过的距离就越长。这种色散是由光纤中的光波导结构引起的，由此产生的脉冲展宽现象叫做波导色散。8/7/202194.1.3色散位移单模光纤材料的固有色散取决于光速随波长增大还是减小，n~n(λ)，可正可负石英材料色散和波导色散在1310nm附近恰好互相

3、抵消材料色散是石英光纤的本征特性，只有改变玻璃的组成成分，才能改变其色散值，而这样会引起衰减的增加。通过设计纤芯和包层结构调整波导色散，可以使色散最小值发生移动8/7/2021104.1.3零色散位移光纤零色散位移光纤不适用于波分复用系统———当光纤中存在多个光信道时，各信道对应波长的色散接近于零，因此会引发四波混频效应，影响传输信号8/7/2021114.1.3非零色散位移光纤G.655标准，其色散值为8/7/2021124.1.3非零色散位移光纤零色散点小于1500nm波长在C波段，光纤的色散为正值更容易补偿色散曲线为正的部分倾斜度小，因而在铒光纤波段上，色散幅度的起伏

4、更小。8/7/2021134.1.3非零色散位移光纤长波长非零色散位移光纤的零色散波长值约为1640nm负色散值可以部分补偿直接调制半导体激光器光源的正波长啁啾——使相对便宜的激光发射机能达到2.5Gbit/s的数据率。8/7/2021144.1.3小色散斜率光纤改变光纤的色散能使之适用于密集波分复用系统的另一种方法是减小色散曲线的斜率。但是有效面积也相应变小，单位面积的功率密度增加，非线性效应增强。8/7/2021154.1.3大有效面积光纤大有效面积可以减小非线性效应模场直径大约为9.6微米，小色散斜率光纤的模场直径约为8.4微米，导致有效面积相差30%，非线性效应存在

5、明显差异8/7/2021164.1.3色散补偿光纤用于抵消或补偿标准单模光纤的色散纤芯-包层折射率差大有效面积小波导色散非常大8/7/2021174.2其它材料光纤4.2.1塑料光纤4.2.2光子晶体光纤4.2.3掺稀土元素光纤4.2.4特种材料光纤8/7/2021184.2.1塑料光纤优点：轻便、廉价、柔软、易于处理等缺点：损耗大、温度特性、耐久性差跟普通光纤的区别之处：适用于图像传输和照明纤芯和包层的折射率差比较大一般纤芯直径大，数值孔径大8/7/2021194.2.1塑料光纤500nm附近，损耗为70dB／km8/7/2021204.2.1塑料光纤氟化的塑料光纤在80

6、0～1340nm的宽带内的衰减约为60dB／km，这使得它们可以工作在850nm和1300nm通信窗口。8/7/2021214.2.2光子晶体光纤图4.13典型光子晶体的横截面结构它是在石英光纤中沿轴向均匀排列着空气孔,从光纤端面看,存在周期性的二维结构,如果其中1个孔遭到破坏和缺失,则会出现缺陷,光能够在缺陷内传播。材料不存在折射率差，而是通过周期性结构的变化实现纤芯和包层的功能8/7/2021228/7/202123自然界中的光子晶体现象8/7/202124光子晶体光纤的导光机制1、光子禁带（PBG）六边形晶格结构存在完全的二维禁带，即在一定频率范围内光无法在横向传播。

7、2、全反射利用周期性排列的空气孔形成纤芯和包层结构，使传输光能够满足全反射条件。8/7/2021254.2.2光子晶体光纤的特性无休止单模特性：所有波长上都支持单模传输条件：空气孔径与孔间距之比必须不大于0.2原因：1.波长变短时,模式电场分布更加集中于纤芯,延伸入包层的部分减少,从而提高了包层的有效折射率,减少了折射率差2.波长降低到一定程度时,高阶模光从孔间泄漏出去与绝对尺寸无关,光纤放大或缩小照样可以保持单模传输(可以人为设计模场面积)8/7/2021264.2.2光子晶体光纤的特性色散特性：存在反常色散(波