通讯技术中光纤色散主要可分为那几种?色散对光纤通信会产生什么影响?

兵荒马乱的青春?₂₀₁₉ 2024-05-26 21:06:11
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光纤色散的定义  在光纤中传输的光信号(脉冲)的不同频率成分或不同的模式分量以不同的速度传播,到达一定距离后必然产生信号失真(脉冲展宽),这种现象称为光纤的色散或弥散。光纤中传输的光信号具有一定的频谱宽度,也就是说光信号具有许多不同的频率成分。同时,在多模光纤中,光信号还可能由若干个模式叠加而成,也就是说上述每一个频率成份还可能由若干个模式分量来构成。    光纤色散的种类  1、模式色散  多模传输时,光纤各模式在同一波长下,因传输常数的切线分量不同,群速不同所引起的色散。多模光纤中,以不同角度射入光纤的射线在光纤中形成不同的模式。光纤基本结构中的图画出了三条不同角度的子午射线。其中沿轴心传输的射线为最低次模,其切线方向的传输速度(即群速)最快,首先到达终端。沿刚好产生全反射角度传输的射线为最高次模,其切线方向的传输速度最慢,最晚到达终端。它们到达终端的时间就有差异,模式间的这种时间差或时延差就叫做模式色散,或称模间色散。  多模光纤的色散用光纤带宽(mhzkm)表示,带宽是从频域特性表示光纤色散大小的。  信号不是单一模式会引起模式色散。多模光纤中,模式色散在三种色散中是主要的。  2、材料色散  是光纤材料的折射率随频率(波长)而变,可使信号的各频率(波长)群速度不同引起色散。  3、波导色散  某个模式本身,由于传输的是有一定宽度频带,不同频率下传输常数的切线分量不同,群速不同所引起的色散。  材料色散和波导色散在实际情况下很难截然分开,所以在许多情况下将这二种色散统称为模内色散。  这四种色散作用还相互影响,由于材料折射率n是波长λ(或频率w)的非线性函数,d2n/d2λ≠0,于是不同频率的光波传输的群速度不同,所导致的色散成为材料色散。  由于导引模的传播常数β是波长λ(或频率w)的非线性函数,使得该导引模的群速度随着光波长的变化而变化,所产生的色散成为波导色散(或结构色散)。  4、偏振模色散  指光纤中偏振色散,简称pmd(polarizationmoded**persion),它是由于实际的光纤中基模含有两个相互垂直的偏振模,沿光纤传播过程中,由于光纤难免受到外部的作用,如温度和压力等因素变化或扰动,使得两模式发生耦合,并且它们的传播速度也不尽相同,从而导致光脉冲展宽,引起信号失真。  不同的导引模的群速度不同引起的色散成为模间色散,模间色散只存在与多模光纤中。  色散限制了光纤的带宽—距离乘积值。色散越大,光纤中的带宽—距离乘积越小,在传输距离一定(距离由光纤衰减确定)时,带宽就越小,带宽的大小决定传输信息容量的大小。 20210311
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