单模光纤参数

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描述

  单模光纤:中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10μm),只能传一种模式的光纤。因此,其模间色散很小,适用于远程通讯,但还存在着材料色散和波导色散,这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求,即谱宽要窄,稳定性要好。后来又发现在1.31μm波长处,单模光纤的材料色散和波导色散一为正、一为负,大小也正好相等。

  这样,1.31μm波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口,也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段1.31μm常规单模光纤的主要参数是由国际电信联盟ITU-T在G652建议中确定的,因此这种光纤又称G652光纤。

 

  单模光纤的特性参数如下:

  ①衰耗系数a:其规定与物理含义与多模光纤完全相同,在此不多叙述。

  ②色散系数D(λ):我们已经知道,光纤的色散可以分为三大部分即模式色散、材料色散与波导色散。而对于单模光纤而言,由于实现了单模传输所以不存在模式色散的问题,故其色散主要表现为材料色散与波导色散(统称模内色散)。综合考虑单模光纤的材料色散与波导色散,统称色散系数。色散系数可以这样理解:每公里的光纤由于单位谱宽所引起的脉冲展宽值。因此,L公里光纤由色散引起的脉冲展宽值为:σ=δλ·D(λ)·L(2.17)其中:δλ为光源谱宽σ为根均方展宽值色散系数越小越好。光纤的色散系数越小,就意味着其带宽系数越大即传输容量越大。例如CCITT建议在波长1.31微米处单模光纤的色散系数应小于3.5ps/km.nm。经过计算,其带宽系数在25000MHz·km以上,是多模光纤的60多倍(多模光纤的带宽系数一般在1000MHz·km以下)。

  ③模场直径d:模场直径表征单模光纤集中光能量的程度。由于单模光纤中只有基模在进行传输,因此粗略地讲,模场直径就是在单模光纤的接收端面上基模光斑的直径(实际上基模光斑并没有明显的边界)。可以极其粗略地认为(很不严格的说法),模场直径d和单模光纤的纤芯直径相近。

  ④截止波长λc:我们知道,当光纤的归一化频率V小于其归一化截止频率Vc时,才能实现单模传输,即在光纤中仅有基模在传输,其余的高次模全部截止。也就是说,除了光纤的参量如纤芯半径,数值孔径必须满足一定条件外,要实现单模传输还必须使光波波长大于某个数值,即λ≥λc,这个数值就叫做单模光纤的截止波长。因此,截止波长λc的含义是,能使光纤实现单模传输的最小工作光波波长。也就是说,尽管其它条件皆满足,但如果光波波长不大于单模光纤的截止波长,仍不可能实现单模传输。

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