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光纤的色散特性及影响

发布时间:2021-01-29 16:38:45 浏览量:2630 作者:Wilson

摘要

色散是光纤¬作为传输介质的另一重要特性,色散及相应的脉冲展宽限制了光纤的传输容量。因此,抑制、补偿光纤的色散,提高系统

性能,是实现大宽带、高速率、长距离信号传输的关键问题。近代光纤通信的飞速发展,始终伴随着色散问题的不断探索与解决。正是

因为在光纤损耗与色散方面取得了重大突破,才实现了光纤的低损耗、大带宽、高速率、长距离传输。


正文


摘要色散光纤¬作为传输介质的另一重要特性,色散及相应的脉冲展宽限制了光纤的传输容量。因此,抑制、补偿光纤的色散,提

高系统性能,是实现大宽带、高速率、长距离信号传输的关键问题。近代光纤通信的飞速发展,始终伴随着色散问题的不断探索与解

决。正是因为在光纤损耗与色散方面取得了重大突破,才实现了光纤的低损耗、大带宽、高速率、长距离传输。


一、光纤色散的概念与影响

光纤色散是指光纤对在其中传输的光脉冲的展宽特性,它是由于光纤中传输信号的不同频率(波长)成分与不同模式成分的群速度不同

而引起传输信号发生畸变的一种物理现象。色散将使光纤中传输的无论是脉冲信号还是模拟信号均要发生波形畸变。

信号波形畸变将导致传输的光脉冲在时域展宽而强度降低,从而使误码率增加,通信质量下降。为保证通信质量,则势必要加大相邻信

息码之间的距离,这将限制通信容量;而且由于光纤的色散具有均匀性和累加性,传输距离越长,脉冲展宽与衰减也越严重,因而色散

将限制信号在光纤中的最大中继距离。由此可见,解决色散补偿问题,制造出低色散的优质光纤,对增加通信容量、延长通信距离是十

分重要的。


分析表明,实际光源(如半导体激光器与发光二极管)发出的并非单一波长的光,而是以λ0为中心波长的一个波谱,即具有一定的谱

线宽度。通常以光强下降到一半时的谱宽Δλ来定义光源的谱线宽度,称为光源的半功率线宽。不同光源的谱宽是不同的,但不同光源

的谱宽都要满足一定的限制条件。当用信号脉冲调制光强是,送入光纤的被调制波谱的能量是由不同频率(波长)成分和不同模式成分

承载着、并沿光纤传输的。例如,对单模光纤只激发出基模;对多模光纤光纤则激发出多种模式,它们各有不同的传输速度,即群速度

不同。因而在到达光纤终端时,各种成分(如不同波长、不同模式)间产生时间差,速度快的先到,速度慢的后到,结果导致脉冲展

宽,引起复杂的光纤色散现象。可以认为群时延是以时间单位度量的实际脉冲宽度。


结语:为了保证通信质量,对色散造成的脉冲展宽必须加以限制,即对光纤能传输的最高数码率加以限制。光信号通过光纤传输引起信

号畸变、脉冲展宽。由于光信号能量是由不同频率和模式成分共同承载的,因而引起色散的原因与机理也是多方面的。


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