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光纤的传输损耗与色散

时间：2011-12-31 22:27:12  来源： 打印本文

光纤的传输损耗与色散

2005/5/25/10:48    当前，光纤作为光子传输的有效导波介质，其制造工艺已经成熟，并且已经在通信与传感等领域获得成功应用。单模光纤的损耗机制主要源于材料吸收和瑞利散射，因而都与光波长有关，熔石英光纤在1550nm波长附近大约有70nm（～9THz）的低损耗区，因此成为光通信的主要应用和开发“窗口”。为进一步降低损耗，人们从材料，波长选择和结构设计等方面做了探索性研究，但至今收效甚微。

    光纤的色散主要来源于折射率对光波频率的非线性依赖关系。通常是把模传输常数展成泰劳级数来表达色散效应的，将其二阶项系数2称为群速度色散参量，习惯上用另一个参量D表示色散值，其间关系是：D=d2/d=－2c2/2。普通单模光纤（SMF）的零色散波长D1310nm。光纤色散包括材料色散与模式色散，这样，依靠特别设计光纤参数，借助模色散来调整总色散，可使其D移到1550nm附近的低损耗区，这种光纤便称之为色散位移光纤（DSF）。色散使信号光脉冲展宽，导致误码率劣化，是一种不利因素，因此在光纤通信传输系统中补偿色散是十分重要的。

    目前行之有效的色散补偿方法有：光孤子传输方法；光纤光栅补偿方法；交替使用具有D值的DSF光纤或+D值的DSF和SMF以适当的色散值搭配（也称色散管理）补偿方法。传输2ps的光脉冲时，除需补偿上述的二阶色散外，还需补偿三阶色散（D-曲线的斜率），可采用具有色散负斜率光纤预补偿技术，也出现了一种硅基平面集成光波导线路（PLC）的色散斜率均衡器件，实现色散斜率预补偿。

    鉴于色散补偿的重要性，有人提出尽快建立“色散补偿工程”，以合理使用和设计各类光纤传输系统，使其运行在最佳状态。