光纤特性.doc

从1970年到现在短短三十年的时间,光纤通信技术取得了极其惊人的发展。用带宽极宽的光波作为传送信息的载体,光纤通信具有通信容量大、中继距离长、保密性好、适应能力强等优点。然而,就目前的光纤通信而言,其实际应用仅是其潜在能力的2%左右,尚有巨大的潜力等待人们去开发利用,光纤通信正在向更高水平、更高阶段的方向发展。为了更好的认识光纤通信技术,下面我们从光纤的几个特性来着手认识它。光纤的特性可以分为三大类:几何特性、光学特性与传输特性。包括:衰耗系数(即衰减)、色散、非线性特性等。1、衰耗系数(衰减) 衰耗系数是多模光纤和单模光纤最重要的特性参数之一,在很大程度上决定了多模和单模光纤通信的中继距离。衰耗系数的定义为:每公里光纤对光信号功率的衰减值。其表达式为: a=10lgPi/Po单位为dB/km 其中:Pi为输入光功率值(W瓦特) Po为输出光功率值(W瓦特) 假如某光纤的衰耗系数为a=3dB/km,则意味着经过一公里光纤传输Pi/Po==2后,其光信号功率值减小了一半。长度为L公里的光纤总的衰耗值为A=aL。对于单模光纤,。对于一个光信号,若经过EDFA放大后输出功率为+5dBm,其接收端的接收灵敏度若为-28dBm,则放大增益为33dB,除以衰耗系数,除数距离为33/=183公里,考虑老化等裕度,可传输120km以上。使光纤产生衰耗的原因很多,主要有:吸收衰耗,包括杂质吸收和本征吸收;散射衰耗,包括线性散射、非线性散射和结构不完整散射等;其它衰耗,包括微弯曲衰耗等。其中最主要的是杂质吸收引起衰耗。在光纤材料中的杂质如氢氧根离子、过渡金属离子对光的吸收能力极强,它们是产生光信号衰减的重要因数。因此,要想获得低衰耗光纤,必须对制造光纤用的原材料二氧化硅进行十分严格的化学提纯,使其杂质的含量降到几个PPb以下。 散射损耗通常是由于光纤材料密度的微观变化,以及所含SiO2、GeO2和P2O5等成分的浓度不均匀,使得光纤中出现一些折射率分布不均匀的局部区域,从而引起光的散射,将一部分光功率散射到光纤外部引起损耗;或者在制造光纤的过程中,在纤芯和包层交界面上出现某些缺陷、残留一些气泡和气痕等。这些结构上有缺陷的几何尺寸远大于光波,引起与波长无关的散射损耗,并且将整个光纤损耗谱曲线上移,但这种散射损耗相对前一种散射损耗而言要小得多。 综合以上几个方面的损耗,~(1310nm)~(1550nm)。ITU-/km。实际工程中,光信号的长距离传输要求信号功率足以抵消光纤的衰耗,,考虑到光接头、光纤冗余度等因素,。2、色散当一个光脉冲从光纤中输入,经过一段长度的光纤传输之后,其输出端的光脉冲会变宽,甚至有了明显的失真,这说明光纤对光脉冲有展宽的作用,即光纤存在色散。这主要是光脉冲的前端和后端在光纤中传输的距离不一致,导致脉冲变宽。光纤的色散是引起光纤带宽变窄的主要原因,光纤带宽变窄会限制光纤的传输容量,