光纖分類與應用

2022-11-19 15:09:05 字數 2010 閱讀 6825

(一) 光纖的傳輸特性

一. 衰減

1. 光在光纖中傳播時,平均光功率沿光纖長度方向呈指數規律減少,即:

p(l)=p(0)10-(αl/10)

2. α為衰減係數,它的取值只與在光纖中傳播的光線的波長有關。

3. 衰減譜

石英玻璃光纖的衰減譜具有三個主要特徵是:

a. 衰減隨波長的增大而呈降低趨勢。

b. 衰減吸收峰與oh_離子有關。

c. 在波長大於1600nm衰減的增大的原因是由微(或巨集)觀彎曲損耗和石英玻璃吸收損耗引起的。

4. 衰減起因

光纖中的傳輸光能衰減的起因是材料本身、製造缺陷、彎曲、接續等對光能的吸收和散射損耗。究其原因,如表3.1所示。

光纖衰減的主要原因

二. 色散

1. 由於光纖中的訊號是由不同的頻率成分和不同的模式成分來攜帶的,這些不同的頻率成分和不同的模式成分的傳輸速度不同,從而引起色散。

2. 在光纖中,不同速度的訊號傳過的距離所需的時延不同。時延差越大,色散就越嚴重。因此,常用時延差表示色散程度。

3. 單模光纖中只傳輸基模lp01,總色散由材料色散、波導色散和折射剖面色散組成。這三個色散都與波長有關,所以單模光纖的總色散也稱為波長色散。

公式:d(λ)=dm +dw+ dp

4. 純石英玻璃材料色散與波長的關係,如圖所示。從圖可看出,在波長微1.29μm附近由乙個零材料色散波長λ0有所移動,但移動變化甚微,而過了λ0材料色散微正值。

三. 偏振模色散

光纖中的光傳輸可描述為完全時沿x軸振動和完全是沿y軸上的振動或一些光在兩個軸上的振動,如下圖。每個軸代表乙個偏振「模」。兩個偏振模的到達時間差稱為偏振色散pmd(polarization mode dispersion)。

造成單模光纖中的pmd的內在原因是光纖的橢圓度和殘餘內應力。

四. 光纖的非線性效應

1. 當光功率增加到一定程度時,光訊號與光纖傳輸媒介間的非線**互現象將會呈現。光纖的非線性可分為兩類:受激散射效應和折射率擾動。

2. 受激散射效應也分為兩種形式:由於聲光子振動而產生的受激布里淵散射(sbs)和由於分子振動而產生的受激拉曼散射。

3. 折射率擾動引起的五種非線性效應為:自相位調製、光孤子形成、交叉相位調製、調製不穩定和四波混頻。

(二) 光纖折射率分布

一. 基本原理

1. 纖芯中的光折射率不是均勻分布的,它隨r(離開光纖芯軸的距離)的變化而變化。

公式:n=n(r)

2. 光折射率的變化規律一般分三種,表現在g(折射率分布指數)的不同取定:

g=1 三角形分布; g=2 拋物線分布(梯度分布); g→∞ 階躍分布

3. 纖芯中傳導的模數量n與折射率g和歸一化頻率v有關:

n=[v2/2][g/(g+2)]

v=2π(a/λ)na=rana

na=n12-n22

v值相同時,三角折射率分布光纖芯中傳導模數量最少。

4. 能同時傳輸幾個模的光纖稱為多模光纖。光纖中傳導模數量越少,光纖的頻寬就越寬。如果要減少模數(即v值),則必須減小芯直徑2a或數值孔徑na,或者增大光波長。

5. 階躍折射率分布(g→∞)的光纖,v值比常數vc∞=2.405更小,僅有乙個模,即基模lp01能在纖芯中傳播。這種只傳播乙個模的光纖稱為單模光纖。

6. 具有不同折射率的光纖,其極限值vc也不一樣:

vc= vc∞[(g+2)/g]1/2

7. 由於λ=π(2a/ vc)na,所以對於所有波長λ>λc,僅有乙個模能在這種特定的光纖中傳播。因此,波長大於λc的光纖是單模光纖。

二. 設計原則

1. 高頻寬和低色散

2. 衰減係數小

3. 剖面結構合理

三. 剖面型別

光纖中折射率在剖面上的不同分布決定了光纖具有不同的特性,光纖就是按照這些不同的特性分類的。

(三) 光纖的種類

光纖可分為兩大類:a類(多模光纖)和b類(單模光纖)。其詳細分類請見以下表:

多模光纖的分類:

單模光纖的分類:

1.2.

3.4.

5.6.

礦物材料的特點分類與應用

中國粉體技術網 杜高翔 礦物材料是指將天然礦物 主要是非金屬礦物 或岩石作為主要原料經加工 改造所獲得的材料產品或是能直接作為材料應用,並以利用其本身的主要物理 化學性質為目的的礦物或岩石。這個含義主要包含了以下四個方面內容 第一,能被直接利用或經過簡單的加工處理,即可被利用的天然礦物 岩石 第二,...

光纖光柵感測器的應用

1 在地球動力學中的應用 在 檢測等地球動力學領域中,地表驟變等現象的原理及其危險性的估定和 是非常複雜的,而火山區的應力和溫度變化是目前為止能夠揭示火山活動性及其關鍵活動範圍演變的最有效手段心。光纖光柵感測器在這一領域中的應用主要是在岩石變形 垂直震波的檢測以及作為地形檢波器和光學 儀使用等方面。...

塑料光纖 POF 的研究及其應用

重慶工業職業技術學院畢業 學生姓名 陶有興 指導教師 陳媛媛 專業 計算機通訊 重慶工業職業技術學院自動化系 二o一二年十一月 中文摘要 4 緒論 6 1網路與通訊的發展趨勢 8 1.1網路的發展趨勢 8 1.2通訊的發展趨勢 8 2光纖通訊的優勢 11 2.1銅纜傳輸的缺陷.11 2.2採用光纖通...