光纖色散的分類，光纖色散對(duì)系統(tǒng)的影響

光纖色散是光纖傳輸中一個(gè)較為重要的概念，我們一步步解析。

一、光纖色散的定義

光脈沖的不同頻率或模式在光纖種速度不同，到達(dá)光纖終端有先有后，使光脈沖發(fā)生展寬，這就是光纖的色散。

色散的產(chǎn)生基于兩個(gè)方面的因素，一是進(jìn)入光纖的光信號(hào)不是單色光（光源發(fā)出的光不是單色或是調(diào)制信號(hào)具有一定的帶寬）；二是光纖對(duì)光信號(hào)的色散作用。

二、光纖色散的分類

【模式色散】

→ 模式色散由信號(hào)不是單一模式攜帶所導(dǎo)致，也稱模間色散。

模式色散在多模光纖中存在許多傳輸模式，即使在同一波長(zhǎng)，不同模式沿光纖軸向的傳輸速度也不相同，到達(dá)接收端所用的時(shí)間不同。

不同的入射角的光線，在光纖中的傳播路徑不同，而由于纖芯折射率均勻分布，纖芯中不同路徑的光線的傳播速度相同，因此不同路徑的光線到達(dá)輸出端的時(shí)延不同，從而產(chǎn)生脈沖展寬，形成模式色散。

→ 材料色散和波導(dǎo)色散是由于同一個(gè)模式內(nèi)攜帶信號(hào)的光波頻率成分不同所導(dǎo)致的，所以也稱為模內(nèi)色散。

【材料色散】

光纖材料的折射率是波長(zhǎng)的非線性函數(shù)，從而使光的傳輸速度隨波長(zhǎng)的變化而變化，由此引起的色散稱為材料色散。材料色散引起的脈沖展寬與光源的光譜線寬和材料色散系數(shù)成正比，所以在系統(tǒng)使用時(shí)盡可能選擇光譜線寬窄的光源。

【波導(dǎo)色散】

單模光纖中只有約80%的光功率在纖芯中傳播，20%在薄層中傳播。由于光纖的纖芯與薄層的折射率差很小，因此在交界面產(chǎn)生反射時(shí)，就可能有一部分光進(jìn)入薄層之內(nèi)。這部分光在薄層內(nèi)傳輸一定距離后，又可能回到纖芯中繼續(xù)傳輸。進(jìn)入薄層內(nèi)的這部分的大小與光波長(zhǎng)有關(guān)，這就相當(dāng)于光傳輸路徑長(zhǎng)度隨光波長(zhǎng)的不同而異。

【偏振模色散】

偏振模色散也稱為極化色散，由于光信號(hào)的兩個(gè)正交偏振態(tài)在光纖中有不同的傳播速度而引起的色散稱為偏振模色散。

三、光纖色散的影響

光纖色散對(duì)系統(tǒng)的主要影響是由于脈沖展寬，造成光信號(hào)畸變，典型表現(xiàn)為脈沖展寬和峰值功率降低，從而造成系統(tǒng)誤碼，同樣也會(huì)影響傳輸距離的長(zhǎng)短，以及系統(tǒng)速率的大小。

→ 色散對(duì)于系統(tǒng)的影響

對(duì)于傳統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)，由于采用的技術(shù)如調(diào)制方式、糾錯(cuò)方式以及激光器的線寬不同，對(duì)色散容限也稍有不同。但色散容限與系統(tǒng)速率的關(guān)系基本成平方反比的關(guān)系。即系統(tǒng)速率提高4倍，則色散容限小16倍。

→ 偏振模色散對(duì)系統(tǒng)的影響

偏振模色散主要可能會(huì)引起脈沖信號(hào)畸變及脈沖展寬。
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