光纤的基本理论&&光纤的色散

1、光纤色散的概念。

        光纤色散的产生基于两个方面的因素，一是进入光纤中的光信号不是单色光（光源发出的光不是单色或是调制信号具有一定的带宽）；二是光纤对光信号的色散作用。

         光纤色散是指由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，从而导致信号的畸变。在数字光纤通信系统中，色散使光脉冲发生展宽。当色散严重时，会使光脉冲前后相互重叠，造成码间干扰，增加误码率。所以光纤的色散不仅影响光纤的传输容量，也限制了光纤通信系统的中继距离。

2、光纤色散的种类。

      色散可分为：模式色散、材料色散和波导色散3种。模式色散由信号不是单一模式携带所导致，也称模间色散。材料色散和波导色散是由于同一个模式内携带信号的光波频率成分不同所导致的，所以也称为模内色散。

      模式色散：在多模光纤中存在许多传输模式，即使在同一波长，不同模式沿光纤轴向的传输速度也不相同，到达接收端所用的时间不同，而产生模式色散。

      材料色散：光纤材料的折射率是波长的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此引起的色散称为材料色散。材料色散引起的脉冲展宽与光源的光谱线宽和材料色散系数成正比，所以在系统使用时尽可能选择光谱线宽窄的光源。

     波导色散：同一模式的相位常数β随波长而变化，即群速度随波长而变化，由此而引起的色散称为波导色散。

                        波导色散主要是由光源的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的。

                         对 于多模阶跃折射率光纤，模式色散占主要地位，其次是材料色散，波导色散较小。

                         对于多模渐变光纤，模式色散较小，波导色散同样可以忽略不计。

                         对于单模光纤，只有材料色散和波导色散存在。

3、偏振模色散。

         单模光纤中一种特殊的模式色散。是由于实际的光纤总是存在一定的不完整性，使得沿着两个不同方向偏振的同一模式的相位常数β不同，从而导致这两个模式传输不同步，形成色散。

4、光纤色散的表示方法。

                 

        光纤宽带是用光纤的频率特性来描述光纤的色散，它是把光纤看作一个具有一定带宽的低通滤波器，光脉冲经过光纤传输后，光波的幅度随着调制的频率增加而减小，直到为零，而脉冲宽度则发生展宽。光纤带宽和时延差的关系为：