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光纖和光纜ppt課件(2)-資料下載頁(yè)

2026-04-26 18:04本頁(yè)面

　　

【正文】系統(tǒng)線性系統(tǒng)：線性系統(tǒng)：具有線性特性線性特性的系統(tǒng)。線性特性線性特性包括均勻特性均勻特性與疊加特性 1)均勻特性：均勻特性：2)疊加特性：疊加特性：系統(tǒng)的分類系統(tǒng)的分類非線性系統(tǒng)：非線性系統(tǒng)：不具有線性特性線性特性的系統(tǒng)。線性系統(tǒng)線性系統(tǒng) 的數(shù)學(xué)模型是線性微分方程式線性微分方程式或線線性差分方程式性差分方程式。一、名詞概念階躍型光纖 :階躍型光纖在纖芯和包層交界處的折射率呈階梯形突變，纖芯的折射率 n1和包層的折射率 n2是均勻常數(shù)。漸變型光纖：漸變型光纖纖芯的折射率 nl隨著半徑的增加而按一定規(guī)律逐漸減少，到纖芯與包層交界處為包層折射率 n2，纖芯的折射率不是均勻常數(shù)。單模光纖：單模光纖只傳輸一種模式，纖芯直徑較細(xì)，通常在 4μm～ 10μm范圍內(nèi)。多模光纖：多模光纖可傳輸多種模式，纖芯直徑較粗，典型尺寸為 50μm左右。小結(jié) 二、光纖的光學(xué)參數(shù)相對(duì)折射率差：纖芯折射率為 n1，包層的折射率為 n2，且 n1n2,n1和 n2差值的大小直接影響著光纖的性能，為此引入相對(duì)折射率差這樣一個(gè)物理量來(lái)表示它們相差的程度，用 Δ表示，即Δ=(n12n22)/2n12≈(n1n2)/n1數(shù)值孔徑為了表示光纖接受入射光能力的大小，將最大入射角 θmax的正弦值定義為光纖的數(shù)值孔徑 NA，即 :四、光纖的歸一化頻率 V為了表征光纖中所能傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)目的多少，引入光纖的一個(gè)特征參數(shù)，即光纖的歸一化頻率，其表示為 :式中 a為纖芯半徑； △ 為光纖的相對(duì)折射率差； n1,n2為纖芯和包層的折射率； k0=2π/λ為真空中的波數(shù)。五、單模光纖的參數(shù) 光纖的單模傳輸條件是歸一化頻率滿足：V 截止波長(zhǎng)截止波長(zhǎng)是單模光纖所特有的一個(gè)參數(shù)，通常用它可判斷光纖中是否單模傳輸。與 Vc=纖的截止波長(zhǎng)，即式中 a為纖芯半徑； ?為光纖的相對(duì)折射率差； n1為纖芯折射率。單模傳輸時(shí)，光纖的工作波長(zhǎng)應(yīng)大于截止波長(zhǎng)，這樣才能保證滿足光纖的單模傳輸條件。六、光纖的傳輸特性光纖的損耗光纖損耗限制了光纖通信的最大直通距離。產(chǎn)生光纖損耗的原因主要分為三種：吸收損耗、散射損耗和輻射損耗。 (1)物質(zhì)的吸收作用將傳輸?shù)墓饽茏兂蔁崮埽瑥亩斐晒夤β实膿p失。吸收損耗有三個(gè)原因，一是本征吸收，二是雜質(zhì)吸收，三是原子缺陷吸收。(2)光纖中出現(xiàn)折射率分布不均勻而引起光的散射，將一部分光功率散射到光纖外部 ,由此引起的損耗稱為本征散射損耗。又稱瑞利 (Rayleigh)散射。（ 3）當(dāng)理想的圓形光纖受到某種外力作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定曲率半徑的彎曲，引起能量泄漏到包層，這種由能量泄漏導(dǎo)致的損耗稱為彎曲損耗。光纖的色散由于光纖中所傳信號(hào)的不同頻率成分，或信號(hào)能量的各種模式成分，在傳輸過(guò)程中，因群速度不同互相散開，引起傳輸信號(hào)波形失真，脈沖展寬的物理現(xiàn)象稱為色散。光纖色散的存在使傳輸?shù)男盘?hào)脈沖畸變，從而限制了光纖的傳輸容量和傳輸帶寬。從機(jī)理上說(shuō)，光纖色散分為材料色散，波導(dǎo)色散、模式色散和偏振模色散。前兩種色散由于信號(hào)不是單一頻率所引起，模式色散由于信號(hào)不是單一模式所引起 ,偏振模色散由于 nx≠ny引起。光纖的非線性分類：自相位調(diào)制 SPM、交叉相位調(diào)制 XPM、四波混頻 FWM、受激 Brillouin散射 SBS、受激 RAMAN散射 SRS七、常用單模光纖的性能及應(yīng)用稱為非色散位移單模光纖，也稱為常規(guī)單模光纖，其性能特點(diǎn)是： (1)在 1310nm波長(zhǎng)處的色散為零。（ 2）在波長(zhǎng)為 1550nm附近衰減系數(shù)最小，約為 .22dB/km，但在 1550nm附近其具有最大色散系數(shù)，為 17ps/(nmkm)。（ 3）這種光纖工作波長(zhǎng)即可選在 1310nm波長(zhǎng)區(qū)域，又可選在 1550nm波長(zhǎng)區(qū)域，它的最佳工作波長(zhǎng)在 1310nm區(qū)域。光纖是當(dāng)前使用最為廣泛的光纖。稱為色散位移單模光纖。色散位移光纖是通過(guò)改變光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)、折射率分布形狀，力求加大波導(dǎo)色散，從而將零色散點(diǎn)從 1310nm 位移到 1550nm，實(shí)現(xiàn) 1550nm處最低衰減和零色散波長(zhǎng)一致。這種光纖工作波長(zhǎng)在 1550nm區(qū)域。它非常適合于長(zhǎng)距離單信道光纖通信系統(tǒng)。這種光纖在 1550nm波長(zhǎng)處色散不為零，故其被稱為非零色散位移單模光纖。它在 1550nm波長(zhǎng)區(qū)域具有合理的低色散，足以支持 10Gbit/s的長(zhǎng)距離傳輸而無(wú)需色散補(bǔ)償；同時(shí)，其色散值又保持非零特性來(lái)抑制四波混頻和交叉相位調(diào)制等非線性效應(yīng) 的影響。這種光纖主要適用密集波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)。一、光纜目前，光纖通信用的光纖都經(jīng)過(guò)了一次涂覆和二次涂覆的處理，經(jīng)過(guò)涂覆后光纖雖然已具有了一定抗張強(qiáng)度，但還是經(jīng)不起施工中的彎曲、扭曲和側(cè)壓等外力作用，為了使光纖能在各種敷設(shè)條件和各種環(huán)境中使用，必須把光纖與其它元件組合起來(lái)構(gòu)成光纜，使其具有優(yōu)良的傳輸性能以及抗拉、抗彎、抗扭曲等機(jī)械性能。目前光纖通信中使用著各種不同類型的光纜，其結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但無(wú)論何種結(jié)構(gòu)形式的光纜，基本上都由纜芯、加強(qiáng)元件和護(hù)層三部分組成。光纜按結(jié)構(gòu)形成主要分為 :(1)層絞式光纜； (2)骨架式（溝槽式 )光纜； (3)束管式（套管式）光纜； (4)帶狀光纜。習(xí)題二Z=1km,求時(shí)延差，在 Z=1km時(shí)對(duì)應(yīng)的傳輸帶寬設(shè)：某階躍折射率分布光纖的纖芯折射率為 n1=,包層折射率為 n2=,現(xiàn)有一光波在光纖端面軸線處以 15度的入射角進(jìn)入光纖，試問(wèn)該光線能否成為傳導(dǎo)模？3. 設(shè)階梯折射率光纖的纖芯折射率 n1=，相對(duì)折射率差△ =，試問(wèn)在光纖的三個(gè)損耗極小值的波長(zhǎng) 、、處為保證單模傳輸，纖芯半徑應(yīng)分別小于多少？4. 寫出階躍光纖單模工作條件。（包括：截止頻率、纖芯半徑和理論截止波長(zhǎng)）5. 對(duì)于一個(gè)漸變折射率光纖， NA= ，對(duì)于 1km的鏈路，受模式色散所限制的比特率為多少？若 LD的 △ λ=1nm ，而且 L=1km，計(jì)算工作于 λ=1550nm的單模光纖因材料色散引起的脈沖展寬。 [D(λ) 在1550nm處大約為 18ps/()]光纖色散與哪些因素有關(guān)？為什么與這些因素有關(guān)？寫出光纖色散的種類。在什么情況下要考慮 PMD對(duì)系統(tǒng)的影響？習(xí)題二作業(yè) 光纖預(yù)制棒的制作方法有幾種？預(yù)制棒長(zhǎng)度 L=0.3m,預(yù)制棒直徑 D=12mm，光纖拉絲直徑為 d=125um時(shí)，求拉絲后的光纖長(zhǎng)度 l。 G652光纖、 G653光纖、 G654光纖、 G655光纖、摻鉺光纖的特點(diǎn)。四種光纜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。謝

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