光纤通信技术的基本概念.ppt

在表2-2中，列出了在截止情况下阶跃型光纤各种模式的归一化截止频率值。 表2-2 截止情况下Lpmn模的Vc值 m n 0 1 2 1 0 2.40483 3.83171 2 3.83171 5.52008 7.01559 3 7.01559 8.65373 10.17347 二、 单模光纤的主模 由表2-2中看出，在阶跃型光纤的众多模式中，只有当m=0、n=1时，所对应的LP01模的归一化截止频率最低，此模式的Vc=0，说明此模式在任何频率时都可以传输。 因此， LP01模是阶跃型光纤中的最低工作模式，又称为主模或基模。 如果在阶跃型光纤中只传输LP01模时，则此阶跃型光纤即为单模光纤。因此LP01模是单模光纤的主模。 三、 单模光纤的单模传输条件 单模光纤的单模传输条件是： Vc (LP01)＜V＜V(LP11) 即 0＜V＜2.40483 四、 单模光纤的特性参数  1. 衰减系数 衰减量的大小通常用衰减系数α来表示，单位是dB/km。 2. 截止波长 通常可用它来判断光纤中是否单模工作。 光纤中第一高次模的截止波长为 只有当工作波长大于此截止波长时，才能保证单模工作。 3. 模场直径 模场直径就是衡量光纤横截面上一定场强范围的物理量。 2.2.4 光纤的损耗特性及色散特性  一、 光纤的损耗特性  二、 光纤的色散特性 2.2.4 光纤的损耗特性及色散特性  一、 光纤的损耗特性  光波在光纤中传输，随着传输距离的增加而 光功率逐渐下降，这就是光纤的传输损耗。 光纤本身损耗的原因，大致包括两类：吸收 损耗和散射损耗。 吸收损耗是光波通过光纤材料时，有一部 分光能变成热能，造成光功率的损失。 散射损耗是由于光纤的材料、形状、折射 率分布等的缺陷或不均匀，使光纤中传导的光 发生散射，由此产生的损耗为散射损耗。 二、 光纤的色散特性  由于光纤中色散的存在，会使得输入脉 冲在传输过程中展宽，产生码间干扰，增加 误码率，这样就限制了通信容量和传输距离。 1. 光纤色散的概念 简单地说，光纤的色散就是由于光纤中光信号中的不同频率成分或不同的模式，在光纤中传输时，由于速度的不同而使得传播时间不同，因此造成光信号中的不同频率成分或不同模式到达光纤终端有先有后，从而产生波形畸变的一种现象。 从光纤色散产生的机理来看，它包括模式色散、材料色散和波导色散三种。在单模光纤中只 有基模传输，因此不存在模式色散，只有材料色散和波导色散。 2. 光纤中的色散 在多模光纤中，不同模式在同一频率下传输， 各自的相位常数βmn不同，群速不同，模式之间存 在时延差，这种色散称为模式色散。  材料色散是由于光纤材料本身的折射率随频率 而变化，使得信号各频率成分的群速不同，引起 的色散称为材料色散。 由于光纤的几何结构、形状等方面的 不完善，使得光波一部分在纤芯中传输， 而另一部分在包层中传输，由于纤芯和包 层的折射率不同，这样造成脉冲展宽的现 象，称为波导色散，或称结构色散。 2.3 光纤通信中的光源和光电检测器 在这一节主要介绍光发射部分中的光源和光接收部分中的光电检测器。它们是光纤通信中非常重要的电/光和光/电转换器件。 2.3.1 激光器的一般工作原理 2.3.2 半导体激光器 2.3.3 半导体发光二极管(LED) 2.3.4 光源的直接调制方式  2.3.5 半导体光电检测器