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光纖模式與模式色散

信息來(lái)源:本站 日期:2018-12-12 

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       如圖所示,一般來(lái)說(shuō),光纖大致分階躍折射率分布光纖和漸變折射率分布光纖。階躍折射率光纖又根據(jù)纖芯的大小分單模光纖和階躍折射率多模光纖[6],如圖3(a)和(b)所示。漸變折射率分布光纖也是多模的,如果將折射率分布做成如公式(4)的拋物線分布,則光線在其中可以周期性地聚焦,這種光纖也叫自聚焦光纖。500w光纖激光焊接機(jī)

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圖(a) 階躍折射率分布多模光纖; (b) 階躍折射率單模光纖; (c) 漸變折射率分布多模光纖


       其中,a是纖芯的半徑是相對(duì)折射率差,一般來(lái)說(shuō),Δ≈0.01?1。


      所謂光纖模式是光纖中能夠存在的穩(wěn)定光場(chǎng)形態(tài)。如果用幾何光學(xué)來(lái)描述光纖模式,可以粗略地用纖芯中不同角度全反射的不同光線來(lái)表示。如圖4(a)所示,接近臨界角θc入射的光線表示最高階模式,入射角大一些的光線代表低階模式,沿軸線傳播的光線代表基模。500w光纖激光焊接機(jī)

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(a) 光纖模式色散示意圖; (b) 模式色散導(dǎo)致的誤碼


      一個(gè)光脈沖從光纖左端射入,由于不同模式光線沿軸線方向的傳播速度不同,造成在不同模式中的光脈沖到達(dá)光纖右端的時(shí)間不同,最后合成的光脈沖將是一個(gè)展寬的脈沖,這就是光纖中的模式色散現(xiàn)象。模式色散會(huì)導(dǎo)致光纖通信產(chǎn)生誤碼,如圖4(b)所示,假設(shè)待傳輸?shù)拇a流是“110101”,有光脈沖時(shí)記為“1”碼,沒(méi)有光脈沖時(shí)記為“0”碼。如果模式色散造成光脈沖展寬,展寬到一定程度,“0”碼處也有光功率,極易判斷為“1”碼,這就是誤碼。500w光纖激光焊接機(jī)


      對(duì)于階躍折射率分布光纖,其最大模式(接近臨界角θc的光線)傳輸L距離所需時(shí)間為

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      基模傳輸L距離所需時(shí)間為

      模式色散定義為光傳輸單位距離產(chǎn)生的最大時(shí)間差(也叫時(shí)延差)為

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      將階躍折射率多模光纖的典型數(shù)值代入公式(7),n1=1.500,n2=1.489,則Δ≈0.011,模式色散Δτ=55ns/km。如果對(duì)應(yīng)于某傳輸碼率,傳輸信號(hào)的比特周期至少要求與模式色散相當(dāng),則傳輸20km,傳輸碼率被限制在1Mbit/s以下,這是一個(gè)非常低的傳輸容量,因此階躍折射率多模光纖不適合目前要求的高速率光纖通信系統(tǒng)。500w光纖激光焊接機(jī)

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