光纖色散的定義_光纖色散的種類

光纖色散的定義

在光纖中傳輸?shù)墓?a target="_blank">信號(hào)（脈沖）的不同頻率成分或不同的模式分量以不同的速度傳播，到達(dá)一定距離后必然產(chǎn)生信號(hào)失真（脈沖展寬），這種現(xiàn)象稱為光纖的色散或彌散。光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)具有一定的頻譜寬度，也就是說光信號(hào)具有許多不同的頻率成分。同時(shí)，在多模光纖中，光信號(hào)還可能由若干個(gè)模式疊加而成，也就是說上述每一個(gè)頻率成份還可能由若干個(gè)模式分量來構(gòu)成。

光纖色散的種類

1、模式色散

多模傳輸時(shí)，光纖各模式在同一波長下，因傳輸常數(shù)的切線分量不同，群速不同所引起的色散。多模光纖中，以不同角度射入光纖的射線在光纖中形成不同的模式。光纖基本結(jié)構(gòu)中的圖畫出了三條不同角度的子午射線。其中沿軸心傳輸?shù)纳渚€為最低次模，其切線方向的傳輸速度（即群速）最快，首先到達(dá)終端。沿剛好產(chǎn)生全反射角度傳輸?shù)纳渚€為最高次模，其切線方向的傳輸速度最慢，最晚到達(dá)終端。它們到達(dá)終端的時(shí)間就有差異，模式間的這種時(shí)間差或時(shí)延差就叫做模式色散，或稱模間色散。

多模光纖的色散用光纖帶寬（MHzkm）表示，帶寬是從頻域特性表示光纖色散大小的。

信號(hào)不是單一模式會(huì)引起模式色散。多模光纖中，模式色散在三種色散中是主要的。

2、材料色散

是光纖材料的折射率隨頻率（波長）而變，可使信號(hào)的各頻率（波長）群速度不同引起色散。

3、波導(dǎo)色散

某個(gè)模式本身，由于傳輸?shù)氖怯幸欢▽挾阮l帶，不同頻率下傳輸常數(shù)的切線分量不同，群速不同所引起的色散。

材料色散和波導(dǎo)色散在實(shí)際情況下很難截然分開，所以在許多情況下將這二種色散統(tǒng)稱為模內(nèi)色散。

這四種色散作用還相互影響，由于材料折射率n是波長λ（或頻率w）的非線性函數(shù)，d2n/d2λ≠0，于是不同頻率的光波傳輸?shù)娜核俣炔煌?，所?dǎo)致的色散成為材料色散。

由于導(dǎo)引模的傳播常數(shù)β是波長λ（或頻率w）的非線性函數(shù)，使得該導(dǎo)引模的群速度隨著光波長的變化而變化，所產(chǎn)生的色散成為波導(dǎo)色散（或結(jié)構(gòu)色散）。

4、偏振模色散

指光纖中偏振色散，簡稱PMD（polarizationmodedispersion），它是由于實(shí)際的光纖中基模含有兩個(gè)相互垂直的偏振模，沿光纖傳播過程中，由于光纖難免受到外部的作用，如溫度和壓力等因素變化或擾動(dòng)，使得兩模式發(fā)生耦合，并且它們的傳播速度也不盡相同，從而導(dǎo)致光脈沖展寬，引起信號(hào)失真。

不同的導(dǎo)引模的群速度不同引起的色散成為模間色散，模間色散只存在與多模光纖中。

色散限制了光纖的帶寬—距離乘積值。色散越大，光纖中的帶寬—距離乘積越小，在傳輸距離一定（距離由光纖衰減確定）時(shí)，帶寬就越小，帶寬的大小決定傳輸信息容量的大小。