单模光纤的色散效应

《单模光纤的色散效应》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、论文专家件件精品热点关注：2010年黑龙江省公务员招录考试《行政职业能力测验》试卷高校本科毕业论文质量低下的原因分析与对策研究2008北大核心《中国商贸》征稿启事股票选择的模糊综合评判模型《青春岁月》杂志约稿函《商情》（经济理论研究）中国明星籍贯大揭秘议论文写作指导单模光纤的色散效应熊宝库，吴之勇（信阳师范学院物理电子工程学院，河南信阳464000）摘要:阐述了光纤色散的概念及分类，介绍了单模光纤中群速度色散及其对信号传输的影响。讨论几种降低单模光纤色散的方法。关键词:单模光纤;色散;群速度色散引言光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为导波介质的一种特殊通信形式。作为

2、通信手段，光通信较电通信具有更悠久的历史。早在3000多年前人们就会利用光来传递信息，但光纤通信的崛起与发展至多不过30多个年头，其理论奠基人为华裔科学家高锟博士。正是他1966年7月在PIEE学报上发表的一篇题为“光频率的介质纤维表面波导”的论文。为人类向信息时代挺进指出了一条光明大道。次后，促使光纤通信发展并成为当今“信息高速公路”的基石的是两个里程碑：一是低损耗单模光纤的研制成功；二是能在室温下工作的半导体激光二极管面世。鉴于光纤所有的巨大带宽（约20THz）,使其载荷和传输信息的能量特别大，足以满足与日俱增的通信需要。因此世界各个主要发达国家都竟相研制和开发适于

3、高速率、大容量、长距离的光纤通讯系统。综观光纤通信的发展，损耗和色散一直是长期阻碍光纤通信发展的主要因素。损耗限制了站间距的增加，而色散则造成脉冲展宽，引起码间干扰。由于单模光纤的损耗主要是由瑞利散射所引起，而瑞利散射光强正比于，因此单模光纤的工作波长从1.3μm移向1.55μm7波段时损耗降到了很低，损耗问题已基本得到解决，本文主要探讨单模光纤的色散问题。1光纤色散的概念色散是一个很古老的概念，但在光纤光学中起着极其重要的作用。色散是指一束不同频率的光波通过透明光物质（如光纤介质）时被散开的现象。产生这种现象的实质是当一束电磁波与电介质的束缚电子相互作用时，介质响应通

4、常与光波频率有关，这体现在折射率n对频率的依赖关系上，此关系称之为光纤色散特性。因在同一媒质中不同波长的光波传播的波速各不相同，在一定范围内，波长越长的光波，传播速度越快。对于光纤通信系统而言，由于信号在光纤中是由不同的频率成分和模式成分波来携带的，这些不同的频率成分和模式成分波有不同的传播速度，从而引起色散。也可以从波形在时间上展宽的角度来理解，也就是说光脉冲在通过光纤传播期间其波形随时间展宽，这种现象称为光纤的色散。2光纤色散的分类通常把光纤色散分为模间色散，模内色散和偏振色散。由于单模光纤中只有一种模式传播，所以不存在模间色散。在单模光纤中只有模内色散和偏振色散。

5、2.1模内色散模内色散也称颜色色散或多色色散。主要是由于光源有一定带宽,从而使信号在光中有不同的波长成分而引起的，或者说信号的不同频率分量具有不同群速度，结果导致光脉冲展宽。模内色散又可分为材料色散和波导色散。2.1.1材料色散材料色散是由于光纤纤芯材料的折射率随模式波形的频率改变而引起，举例子来说，就像在白光通过棱镜而形成七彩光，原因就是棱镜材料对不同波长的光呈现不同的折射率而造成的。所以在单模光纤中传播不同波长或频率的光时，传播速度会不同，这样引起的色散就是材料色散。当材料的折射率n是波长的非线性函数时，使得不同波长的光在纤芯中传播速度随波长而变，就说明传输中存在材

6、料色散。2.1.2波导色散波导色散是模式本身的色散，指光纤中某一种波导模式在不同的频率下，相位常数不同,群速度不同而引起的色散。简单的说，波导色散就是同一模式的相位常数β随波长λ变化而引起的色散。它与光纤结构的波导效应有关，因此又称结构色散。如图(1)给出了单模光纤材料色散和波导色散与光波波长的关系曲线。从图中可以看出,在波长为1.27μm7附近时，材料色散为零，这时波导色散为主要色散，而当波长为1.31μm时，材料色散和波导色散相互抵消，总色散为零。在此波段内，光纤的损耗也最小，因此目前人们研制的零色散位移光纤，即是使工作在波长为1.55μm的单模光纤，可以获得最低损

7、耗的和最小色散。2.2偏振色散通常的轴对称单模光纤是违背其单模名称的。实际上有可能传播的两个模。即在光纤横截面上的两个正交方向(设为x方向与y方向)上偏振的(既在这些方向具有场分量的)模与模。同时由于实际的光纤中必然存在着一些不对称，那么，光纤会存在双折射，就会使这两个模式的传输速度不同，由此引起的色散叫偏振色散。偏振色散是单模光纤中特有的。综上所述，光纤中各种色散的特点可用图(2)表示10-1030①材料色散②波导色散③总色散①③②-30-2002040-色散系数D[ps/(nm.km)]1.21.41.61.82.0波长（µm）图(1