光纤通信系统第三讲光信号的传输特性(第二部分)(精)

光纤色散对系统的限制•光纤通信系统中，信息是通过编码脉冲序列在光纤中传输的，光脉冲的宽度由系统的比特率B决定，因而不希望色散展宽而产生误码。

但实际上群速度色散GVD总是会引起脉冲展宽，脉冲展宽会导致相邻比特周期的信号重叠，产生ISI（Intersymbol Interference），从而限制了光纤通信系统的比特率B和传输距离L，而BL积是评价系统传输性能的基本参数（称为通信容量）。

光纤的传输带宽定义相邻两脉冲虽重叠但仍能区别开时的最高脉冲速率为该光纤线路的最大可用带宽。

光纤的带宽特性如图所示：
例：SI-MMF（阶跃型-多模光纤）, n1＝1.487， NA=0.275仅考虑模间色散, 1km长度脉冲展宽
例：LD, Δλ=2nm,λ=1.31um, SMF, D(λ=2ps/nm.km, 1km长度模内色散造成的脉冲展宽
本节小结光纤性能是有限制的，随着信道数据率和传输距离的增加，光纤不再是一个透明管道。

传输特性损耗：直接影响中继距离，光放大器；色散：将引起光脉冲展宽和码间串扰，最终影响通信距离和容量，色散管理；表2.3 光纤参数。

光纤的传输特性光纤的传输特性主要包括光纤的损耗特性，色散特性和非线性效应。

光纤的损耗特性*************************************************************概念：光波在光纤中传输，随着传输距离的增加光功率逐渐下降。

衡量光纤损耗特性的参数：光纤的衰减系数（损耗系数），定义为单位长度光纤引起的光功率衰减，单位为dB／km。

其表达式为：式中求得波长在λ处的衰减系数； Pi 表示输入光纤的功率， Po 表示输出光功率， L 为光纤的长度。

（1）光纤的损耗特性曲线•损耗直接关系到光纤通信系统的传输距离，是光纤最重要的传输特性之一。

自光纤问世以来，人们在降低光纤损耗方面做了大量的工作，1.31μm光纤的损耗值在0．5dB/km以下，而1.55μm的损耗为0.2dB/km以下，接近了光纤损耗的理论极限。

总的损耗随波长变化的曲线，叫做光纤的损耗特性曲线—损耗谱。

•从图中可以看到三个低损耗“窗口”：850nm波段—短波长波段、1310nm波段和1550nm波段—长波长波段。

目前光纤通信系统主要工作在1310nm波段和1550nm波段上。

（2）光纤的损耗因素光纤损耗的原因主要有吸收损耗和散射损耗，还有来自光纤结构的不完善。

这些损耗又可以归纳以下几种：1、光纤的吸收损耗光纤材料和杂质对光能的吸收而引起的，把光能以热能的形式消耗于光纤中，是光纤损耗中重要的损耗。

包括：本征吸收损耗；杂质离子引起的损耗；原子缺陷吸收损耗。

2、光纤的散射损耗光纤内部的散射，会减小传输的功率，产生损耗。

散射中最重要的是瑞利散射，它是由光纤材料内部的密度和成份变化而引起的。

物质的密度不均匀，进而使折射率不均匀，这种不均匀在冷却过程中被固定下来，它的尺寸比光波波长要小。

光在传输时遇到这些比光波波长小，带有随机起伏的不均匀物质时，改变了传输方向，产生散射，引起损耗。

另外，光纤中含有的氧化物浓度不均匀以及掺杂不均匀也会引起散射，产生损耗。

光纤\光缆及其传输特性摘要:在广播电视传输网中,同轴电缆传输系统具有设备简单投资少,接入用户方便,因此它在广播电视传输网的接入网部分和小区域的用户中得到了广泛的应用。

但对于远距离传输而言,同轴电缆传输系统就曝露出致命的弱点。

而光纤的出现恰好弥补了这一缺陷,由于光信号在光缆中的传输衰减极小,很小的光功率便可以在光缆中将其传到很远的地方。

因此光纤在现代社会中被广泛应用。

现就光纤、光缆的概念及其传输特性做一介绍。

关键词:光纤、光缆、传输损耗、传输带宽、光纤性能参数1、光纤光纤是用于传导光的介质光波导。

为了能对光信号进行远距离传输,光纤必须具有两个功能:(1)必须具有较低损耗。

(2)必须满足光波导条件。

为了实现这一功能,光纤通常由纤芯和包层两个二氧化硅层组成,包层的折射率必须小于纤芯的折射率,这样在包层与限制你的临界面便形成一个封闭的全反射面,保证了从纤芯向外射出的光能被完全反射回纤芯。

光纤按其传输光波的模式,可分为多模光纤和单模光纤。

光信号是一种特殊的电磁波,它在光纤中传播与电磁波在电波导中传输一样,同样存在着模式的问题。

多模光纤可以允许光信号以多模式传播,而单模光纤只允许光以基模一种模式传播。

多模光纤中,由于多种模式的光信号传播速度不同,而引起时域脉冲展宽,使其信道带宽受到限制。

由于单模光纤只能传输一种单一模式,所以具有很大的信道带宽。

因此,单模光纤被广泛应用于现代通讯系统中。

2、光缆若将若干根光纤并行使用把它们以一定的形式组合到一起,在其外部加以各种保护套便形成了光缆。

通常使用的架空和直埋式光缆有两种结构形式:中心束管式和层绞式。

中心束管式光缆,使用于光纤芯数较少的场合。

通常12 芯以下光缆使用这种结构形式。

中心束光缆就是将所需数量的光纤并行装入充满纤膏的束管内,形成中心束管。

束管内的光纤可以在纤膏内活动,这样的结构称为松套式结构。

3、光纤的传输特性光纤的传输特性包括传输损耗、光纤的传输带宽以及光纤传输性能参数。

论光在光纤通信中的传输特性摘要光纤通信作为一门新兴技术, 其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的, 也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传输工具。

本文针对光纤通信的传输特性进行了简单的探析。

关键词光纤通信传输1.光纤通信技术简介光纤即为光导纤维的简称。

光纤通信是以光波作为信息载体, 以光纤作为传输媒介的一种通信方式。

从原理上看, 构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。

光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外, 在应用中, 光纤常按用途进行分类, 可分为通信用光纤和传感用光纤。

传输介质光纤又分为通用与专用两种, 而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤, 并常以某种功能器件的形式出现。

2.光纤通信的传输特性光纤传输特性主要是指光纤的损耗特性和带宽特性( 即色散特性) , 光纤特性的好坏直接影响光纤通信的中继距离和传输速率( 或脉冲展宽) , 因此它是设计光纤系统的基本出发点。

2.1.光纤的损耗特性光波在光纤传输过程中 , 其强度随着传输距离的增加逐渐减弱, 光纤对光波产生的衰减作用称为光纤损耗。

使用在系统中的光纤传输线, 其损耗产生的原因, 一方面是由于光纤本身的损耗, 包括吸收损耗、瑞利散射损耗、以及因结构不完善引起的散射损耗; 另一方面是由于作为系统传输线引起的弯曲损耗等。

2.1.1.吸收损耗吸收损耗意味光波传输过程中 , 有一部分光能量转变为热能。

包括光纤玻璃材料本身的固有吸收损耗, 以及因杂质引起的吸收损耗。

光纤材料的固有吸收又叫本征吸收, 在不含任何杂质的纯净材料中也存在这种吸收。

固有吸收有两个吸收带, 一个吸收带在红外区 , 吸收峰在波长8 m m～12mm范围, 它的尾部拖到光通信所要用的波段范围, 但影响不大; 另一个吸收带在紫外区 , 吸收峰在 0 . 1 m m附近 , 吸收很强时 ,它的尾巴会拖到0 .7 mm～1 . 1 mm波段里去。