光纖色散是光纖通信的另一個(gè)重要特性。光纖的色散會(huì)使輸入脈沖在傳輸過程中展寬產(chǎn)生碼間干擾,增加誤碼率,這樣就限制了通信容量。因此,制造優(yōu)質(zhì)的、色散小的光纖,對(duì)增加通信系統(tǒng)的通信容量和加大傳輸距離是非常重要的。
(1)什么是光纖的色散
由于實(shí)際光源發(fā)出的不是單色光(或單頻的),而是具有一定波長(zhǎng)范圍的,這個(gè)范圍就稱為光源的譜線寬度,如圖2—20所示。
一般將光功率降到峰值一半時(shí)所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍稱為光源的譜線寬度,用出表示。出越大,則表示光信號(hào)中包含的頻率成分越多;出越小,則光源的相干性就越強(qiáng)。一個(gè)理想的光源發(fā)出的應(yīng)是單色光,即譜線寬度應(yīng)為零。
另外,光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)是經(jīng)過調(diào)制以后的信號(hào),而調(diào)制信號(hào)又具有一定的帶寬,因此,送到光纖中的信號(hào)應(yīng)該是一個(gè)被調(diào)制了的波譜。,光纖中傳送的信號(hào)是由不同的頻率成分和不同的模式成分構(gòu)成的,它們有不同的傳播速度,將會(huì)引起脈沖波形的形狀發(fā)生變化。也可以從波形在時(shí)間上展寬的角度去理解,也就是光脈沖在光纖中傳輸,隨著傳輸距離的加大,脈沖波形在時(shí)間上發(fā)生了展寬,這種現(xiàn)象稱為光纖的色散。色散的大小,用色散系數(shù)表示,單位為ps/km·nm,即單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)各波長(zhǎng)成分通過單位長(zhǎng)度光纖就產(chǎn)生的延時(shí)。
(2)光纖中的色散
光纖中的色散可歸結(jié)為以下幾種。
模式色散:光纖中的不同模式,在同一波長(zhǎng)下傳輸,各自的相位常數(shù)既不同,它所引起的色散稱為模式色散。
材料色散:由于光纖材料本身的折射指數(shù)n和波長(zhǎng)^呈非線性關(guān)系,從而使光的傳播速度隨波長(zhǎng)而變化,這樣引起的色散稱為材料色散。
波導(dǎo)色散:光纖中同一模式在不同的頻率下傳輸時(shí),其相位常數(shù)不同,這樣引起的色散稱為波導(dǎo)色散。
從物理概念上可以看出,材料色散和波導(dǎo)色散都屬于頻率色散。在多模光纖中,頻率色散和模式色散都存在;而在單模光纖中,只存在頻率色散(包括材料色散和波導(dǎo)色散。
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