光纤
2017-03-18 11:01:31 0 举报AI智能生成
光纤 通信原理第二章--光纤
作者其他创作
大纲/内容
光纤色散对比特率和传输距离的影响
光波导
水柱导光--全反射原理
玻璃纤维--图像传输
光导纤维
高度透明的玻璃丝
由纤芯、包层、护套构成的同心圆柱体结构
光纤中的损耗机理
非线性效应
利用几何光学原理解释导行机理
阶跃折射率光纤
纤芯和包层的界面上折射率是突变的
全反射：入射角fi<fic的光纤射出纤芯，其它全反射
斯涅耳定律
入射角与反射角：相等
入射角与折射角：n1sin(theta1)=n2sin(theta2)
全反射是光信号在光纤中传输的必要条件
数值孔径(NA)
表示光纤的聚光能力
将射线限制在纤芯中时的最大入射角
当n1与n2接近时
NA=sin(fi.max)=n1*sqrt(2deta)
deta=(n1^2-n2^2)/(2*n2^2)=~(n1-n2)/n1
deta为纤芯包层折射率差，表面上为了让聚光能力越强，则NA越大，则deta越大越好
但过大的deta将引起多径色散
光纤的多经色散
不同射线沿不同路径的传输，结果是：承载在一个光上的短脉冲以不同路径（入射角）射入光纤
在出射处这些射线的时延不同，使脉冲显著地展宽，这种现象称为多径色散
光脉冲的时延差为^T,=(L/c)(*n1^2/n2)*deta (L为光纤长度）
因此deta过大脉冲展宽越宽，多径色散越强
阶跃折射率光纤的BL积
BL<(n2/n1)*(c/deta)
无包层光纤:n1=1.5,n2=1,BL<0.4(Mb/s)*km
包层光纤：deta=2*10^-3时，BL<100(Mb/s)*km
渐变折射率光纤
自聚焦光纤：无多径色散
在阶跃光纤中光线以锯齿形式传播，而在渐变光纤中以正弦震荡的形式传播
虽然也因为入射角的不停而光纤传播的路径长度不同，但因为折射率的变化，光 速在沿路变化
虽然延光纤轴线传播路径最短，但轴线上的折射率大，光速最慢，而斜光线路径长，但光速快，所以时延小，降低了多径色散
BL积
ＢＬ＜８ｃ／（ｎ１＊ｄｅｔａ＾２）
几乎比阶跃光纤改善三个数量级
新型渐变折射率塑料光纤
渐变光纤实用于距离小的光纤通信系统
它有较大的数值孔径和耦合效率
损耗＞５０ｄＢ／ｋｍ，ＢＬ＞２Ｇｂｐｓ＊ｋｍ
光纤到户，误码率小
阶跃光纤的模式理论
电磁波在光纤中的基本方程
均匀光纤中，介质材料一般是线性、各向同性的－－麦克斯韦方程组
非均匀介质中的矢量亥姆霍兹方程
光在光纤中传播的导波方程
阶跃光纤中的光场
贝塞尔方程
阶跃光纤的本征值方程与模式
本征值的解为ｂａｔａ（ｍｎ），每一个其对应于一个确定的能在光纤中传播的广场的一个空间分布
这种空间分布在传播过程中只有相位的变化没有形状的变化，且始终满足边界条件，这种空间分布称为模式
光线中存在四中：TE、TM、HE、EH模
一个模式由它的传播常数bata唯一确定，模式折射率n_=bata/k0
归一化传播常数bata=(n_-n1)/(n1-n2)
归一化频率
分支主题
单模光纤
只支持HE11一个模式，HE11称为光纤的基模，基模不截止
单模工作条件：由TE01和TM01达到截止时的V值决定，此时的V=2.405 所以应该V<2.405
单模光纤中的场分布
弱导波光纤中的HE11模近似为线性极化模LP01
线性极化模式近似解，近似解的条件是
纵向电磁场强度极小，接近TEM波
横向分量占优势，并在传播过程中基本保持不变
模斑尺寸
古斯汉森相移
光波从折射率较大的介质以入射角进入折射率较小的介质
全反射点在稀疏介质的虚平面
因此如果用手握住光纤是会影响传输的
讨论光纤色散的起源
光纤制造的细节和包括对光纤的讨论
0 条评论
下一页
