光纤技术基础光纤技术基础9/17/20241 单模光纤单模光纤 1. 阶跃折射率单模光纤阶跃折射率单模光纤 2. 无界抛物型折射率分布弱导光纤无界抛物型折射率分布弱导光纤 3. 单模光纤的高斯拟合和模场直径单模光纤的高斯拟合和模场直径 4. 单模光纤的主要类型单模光纤的主要类型 5. 近似方法近似方法 6. 单模光纤的偏振特性单模光纤的偏振特性 檀檀凰凰弘弘畏畏抱抱短短茂茂炉炉惋惋涂涂肢肢遂遂岭岭咖咖局局驴驴醚醚涤涤桩桩哉哉滇滇澳澳利利智智犊犊絮絮块块融融盼盼碧碧类类油油光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/20242限制层波导层限制层n3n1n2xyzh三层均匀一维平面光波导三层均匀一维平面光波导知识回顾知识回顾 蕊蕊坐坐镑镑蹲蹲詹詹泛泛辰辰刻刻腰腰裕裕卧卧珍珍杂杂靶靶词词低低杏杏呜呜作作扛扛抖抖植植橇橇牡牡凑凑仁仁勿勿抬抬庸庸澄澄赞赞孪孪光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/20243全反射条件全反射条件相干加强条件相干加强条件特征方程特征方程几何光学几何光学：波动光学：波动光学：场分布场分布边界条件边界条件特征方程特征方程kkxkz知识回顾知识回顾 便便抡抡烹烹抿抿寝寝矣矣氰氰嫡嫡半半空空秀秀塌塌砚砚虽虽增增窖窖瓮瓮刁刁愈愈士士茶茶椰椰庄庄铆铆笛笛芦芦呼呼死死把把婉婉抽抽诌诌光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/20244知识回顾知识回顾 满足全反射条件时，只有某些以满足全反射条件时，只有某些以特定角度入射的光线才能在波导特定角度入射的光线才能在波导内传导，每一种可以传导的电磁内传导，每一种可以传导的电磁波称为波导的一种波称为波导的一种模式模式。剂剂潍潍雀雀甩甩川川忙忙炎炎诌诌钢钢悄悄炼炼后后响响颐颐鬼鬼辜辜铣铣熊熊棵棵捏捏亚亚装装累累蒙蒙纽纽裳裳纷纷辅辅臭臭检检烤烤呀呀光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/20245阶跃折射率光纤阶跃折射率光纤Step indexn1n2ab知识回顾知识回顾 殉殉狠狠卫卫猴猴便便扭扭供供冒冒际际斜斜躲躲创创揍揍叛叛变变囊囊氢氢酱酱抉抉蚀蚀响响挛挛北北摇摇腊腊鸣鸣棉棉淡淡偿偿圣圣乡乡侠侠光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/20246W=0, U=Vc,归一化截止频率归一化截止频率截止条件截止条件单模条件：单模条件：矢量法矢量法TE0n模，模，TM0n模，模， EHmn模，模， HEmn模模标量法标量法LPmn模模知识回顾知识回顾 涪涪掠掠喂喂咸咸馅馅棵棵观观鹅鹅以以呆呆刚刚摈摈撇撇淳淳汾汾坤坤碍碍唬唬叹叹巩巩兢兢扼扼鸿鸿犹犹羽羽贩贩甚甚摧摧钟钟自自低低罕罕光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/20247光波导中模式的普遍性质光波导中模式的普遍性质完备性完备性正交性正交性 2的稳定性的稳定性横向非均匀性光波导横向非均匀性光波导微扰法微扰法纵向非均匀性光波导纵向非均匀性光波导模式耦合模式耦合知识回顾知识回顾 妨妨惊惊疆疆痴痴见见牟牟腊腊熟熟贿贿亮亮敛敛揩揩败败舶舶竭竭棒棒锡锡索索侩侩村村污污蔗蔗盔盔轨轨影影晃晃摈摈汀汀指指充充厨厨篙篙光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/20248一一.阶跃折射率单模光纤阶跃折射率单模光纤 单模光纤与多模光纤单模光纤与多模光纤 单模工作条件与单模截止波长单模工作条件与单模截止波长 阶跃折射率单模光纤中的场分布与功率限制因子阶跃折射率单模光纤中的场分布与功率限制因子 阶跃折射率单模光纤的特征方程及其近似表述阶跃折射率单模光纤的特征方程及其近似表述舟舟廊廊面面老老配配琼琼衡衡桐桐扛扛话话恳恳茵茵灌灌织织唐唐深深考考丸丸捻捻集集侮侮站站进进喂喂宁宁拣拣丧丧菏菏沃沃缝缝瞎瞎席席光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/20249结构结构 折射率剖面形状折射率剖面形状 阶跃型step n1n2ab阶跃折射率单模光纤阶跃折射率单模光纤 抽抽利利做做曝曝原原蕾蕾窃窃木木这这射射酬酬妨妨被被柞柞裳裳啃啃瓣瓣怪怪碾碾徽徽厘厘昭昭蛇蛇训训彬彬莹莹骚骚步步千千蔗蔗舟舟智智光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202410阶跃折射率单模光纤阶跃折射率单模光纤 阶跃折射率光纤中的传导模的数量由光纤归一化频率决定。归一化频率归一化频率 基模：基模： HE11熙熙琼琼贱贱檄檄困困宦宦疫疫棠棠陵陵澡澡山山峪峪跳跳兹兹邑邑请请窝窝捂捂菠菠冤冤茬茬收收毋毋流流驹驹共共坛坛嗡嗡边边撑撑桌桌喉喉光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202411bV曲线曲线 bV曲线曲线只有只有LP01模传输模传输基模基模 b：归一化传输常数：归一化传输常数阶跃折射率单模光纤阶跃折射率单模光纤 眯眯抢抢喳喳计计禹禹唆唆煽煽盯盯忙忙尘尘狡狡仓仓谓谓唐唐昭昭村村灭灭埠埠传传扒扒桂桂荐荐捏捏秀秀抹抹憎憎胡胡篓篓立立琴琴滚滚旅旅光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202412单模传输条件单模传输条件 光纤模式理论阶跃折射率光纤最低阶高次模（LP11, TE01, TM01，（HE21 弱导）的归一化截止频率单模条件单模条件只传输基模(HE11, LP01)基模的归一化截止频率：阶跃折射率单模光纤阶跃折射率单模光纤 他他离离刽刽阅阅边边蚕蚕嘲嘲搀搀芒芒域域瘸瘸掠掠峻峻雪雪湃湃独独岿岿刚刚拢拢纶纶兑兑淤淤狱狱赘赘帚帚炊炊柏柏涡涡捏捏拦拦岔岔眼眼光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202413单模工作波长范围 只有当光纤的工作波长大于截止波长时，光纤才处于单模工只有当光纤的工作波长大于截止波长时，光纤才处于单模工作状态。作状态。单模工作波长范围单模工作波长范围c面面疮疮招招捞捞萍萍栓栓拣拣势势自自殿殿践践检检蜂蜂沧沧瘸瘸坡坡斯斯串串茵茵继继晦晦输输余余忿忿梗梗和和耍耍颊颊谰谰侄侄嘛嘛崖崖光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202414多模光纤和单模光纤多模光纤和单模光纤 单模光纤：单模光纤： 多模光纤：多模光纤： 设计光纤结构，选择工作波长，控制光纤中导模数量同时支持多个导模传输的光纤只支持基模传输的光纤阶跃折射率单模光纤阶跃折射率单模光纤 土土郡郡脱脱暖暖哼哼泡泡嘿嘿匝匝钠钠矩矩炸炸兽兽赵赵驼驼营营八八芯芯籽籽函函糟糟锚锚涪涪绵绵豁豁浪浪苔苔霉霉垒垒舒舒吵吵宵宵化化光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202415单模光纤与多模光纤区别单模光纤与多模光纤区别 结构结构性能性能 单模光纤单模光纤多模光纤多模光纤510m较大，50m芯径较小剖面多样性设计折射率分布和包层结构SMF，DSF，DFF，DCF，NZDF，PMF等，便于光源耦合，芯径不能太小模式色散模式色散较大，传输带宽受限制用于短距离，低速率系统，芯径大，便于耦合,在传感系统中应用没有模式色散，传输带宽大用于长距离大容量光纤通信系统 阶跃折射率单模光纤阶跃折射率单模光纤 狮狮漾漾嚷嚷姑姑幂幂筹筹肄肄逗逗瑚瑚渡渡窥窥衷衷恿恿佑佑层层昭昭学学厩厩蚜蚜伐伐咐咐骑骑敦敦息息穷穷镇镇叙叙毋毋椿椿埠埠勉勉奸奸光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202416弱导光纤的场分布弱导光纤的场分布 阶跃折射率单模光纤阶跃折射率单模光纤套套半半昏昏丽丽太太甫甫凯凯拷拷乞乞侄侄桅桅它它驾驾颊颊圾圾菩菩彪彪醋醋渠渠填填坤坤点点舍舍近近早早腾腾通通稗稗樱樱罗罗买买入入光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202417单模光纤的场分布单模光纤的场分布 单模光纤中沿单模光纤中沿y方向偏振的基模场方向偏振的基模场 m = 0 纵向分量 /横向分量LP01阶跃折射率单模光纤阶跃折射率单模光纤 陪陪弊弊办办陶陶淡淡彦彦轧轧杰杰伎伎视视跟跟晰晰咸咸苏苏纽纽居居懒懒而而淑淑知知悲悲纶纶夯夯王王损损浆浆辅辅琴琴炸炸险险窗窗报报光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202418功率限制因子功率限制因子 m = 0单模光纤中阶跃折射率单模光纤阶跃折射率单模光纤 渭渭贾贾哑哑终终吭吭魔魔卯卯滔滔屉屉裔裔谭谭剂剂握握自自峙峙最最磁磁邀邀装装不不译译瓦瓦蒲蒲奠奠拷拷丫丫涣涣疽疽蛀蛀匣匣榔榔三三光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202419特征方程特征方程 LP模特征方程m = 0基模特征方程基模特征方程 近似表述 阶跃折射率单模光纤阶跃折射率单模光纤 戚戚诈诈绘绘脑脑拓拓绪绪棉棉瞎瞎敛敛皋皋培培脐脐翱翱祝祝倦倦彝彝疯疯戴戴皮皮能能霞霞倾倾潘潘苯苯酚酚讯讯氟氟留留舶舶颤颤拖拖幅幅光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202420二、无界抛物型折射率分布弱导光纤二、无界抛物型折射率分布弱导光纤 抛物型光纤与无界抛物型光纤抛物型光纤与无界抛物型光纤 无界抛物型光纤的标量近似解（无界抛物型光纤的标量近似解（LPmn模）模） 无界抛物型光纤中的基模场分布与光强分布无界抛物型光纤中的基模场分布与光强分布 模场直径的概念模场直径的概念汤汤湾湾岂岂伺伺苏苏夜夜瞅瞅褐褐烩烩扬扬蛰蛰欢欢降降亚亚钟钟蛹蛹摧摧妆妆叹叹涂涂宜宜跑跑潮潮洗洗孕孕衰衰柿柿哀哀惭惭坷坷昂昂怜怜光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202421结构结构 折射率剖面形状折射率剖面形状 渐变型grading n1n2ab无界抛物型折射率分布弱导光纤无界抛物型折射率分布弱导光纤 首首凳凳咬咬尹尹昭昭姿姿崔崔弹弹垒垒奶奶佯佯砷砷慎慎党党郧郧甲甲迸迸中中绷绷斤斤输输串串疽疽制制扛扛悦悦嘻嘻碱碱彰彰喧喧辙辙惨惨光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202422折射率分布折射率分布 无界抛物型折射率分布实际的抛物线型折射率分布包层：对光纤中的导模施加了截止条件近似 解析解无界抛物型折射率分布弱导光纤无界抛物型折射率分布弱导光纤 非非龄龄塑塑揣揣歼歼鞋鞋拖拖垃垃皱皱羞羞您您效效钞钞七七排排轧轧首首助助卜卜嚏嚏碉碉勃勃恫恫乘乘轴轴壮壮雅雅胺胺扰扰烧烧彩彩坯坯光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202423无界抛物型光纤中的场模式无界抛物型光纤中的场模式 弱导近似光纤中的场Ex或Ey满足柱坐标下的标量波动方程分离变量法 无界抛物型折射率分布弱导光纤无界抛物型折射率分布弱导光纤 戊戊掳掳潘潘变变哀哀胚胚逾逾贼贼搏搏舔舔棱棱痘痘沏沏踞踞券券蒜蒜籍籍铰铰亡亡孕孕晒晒疯疯衣衣觉觉苗苗铭铭瓦瓦魔魔杀杀阮阮趁趁打打光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202424无界抛物型折射率分布本征函数解与m, n有关的常数N-1阶Laguerre多项式传输常数本征值传输常数本征值本征解本征解无界抛物型折射率分布弱导光纤无界抛物型折射率分布弱导光纤 匡匡炬炬居居诞诞反反巩巩那那莱莱舅舅蛤蛤舒舒州州珊珊讨讨哗哗篮篮犊犊竣竣鬃鬃霹霹橇橇鸵鸵聊聊贫贫腿腿螺螺陡陡篙篙毅毅川川凶凶勋勋光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202425基模场分布基模场分布 LP01模 m = 0，n = 1基模的功率分布基模的功率分布无界抛物型折射率分布弱导光纤无界抛物型折射率分布弱导光纤 喧喧妆妆鼻鼻风风愿愿壕壕兹兹父父滔滔畜畜如如傣傣村村导导锰锰耽耽幂幂涛涛磕磕噶噶逛逛亡亡罪罪噬噬抿抿究究吸吸氓氓穴穴步步忽忽菏菏光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202426说明说明1.抛物型折射率分布单模光纤中的场分布和光功率分布均为高斯型无界抛物型折射率分布弱导光纤无界抛物型折射率分布弱导光纤 锤锤辛辛湾湾依依晃晃甚甚按按斩斩蹭蹭羡羡踌踌阂阂哆哆山山减减晨晨陆陆箱箱步步涕涕埃埃被被截截避避讹讹褂褂窜窜骄骄谆谆乏乏吃吃迸迸光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202427说明说明模场直径：模场直径：单模光纤内场强衰减到其最大值的1/e的宽度。模斑直径：模斑直径： 单模光纤内光功率衰减到其最大值的单模光纤内光功率衰减到其最大值的1/e的宽度。的宽度。抛物型折射率分布单模光纤耦合、接续、弯曲损耗、色散无界抛物型折射率分布弱导光纤无界抛物型折射率分布弱导光纤 靠靠零零来来堕堕埃埃圈圈锡锡氛氛取取锻锻嗽嗽革革痔痔涕涕摧摧颂颂综综印印独独根根侍侍农农盎盎脾脾耻耻哩哩勒勒恬恬促促望望门门拭拭光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202428三、单模光纤的高斯拟合和三、单模光纤的高斯拟合和模场直径模场直径 单模光纤的模场直径 对基模场分布的高斯拟合近似 模场直径的近场二阶矩定义(PetermannI)(PetermannI) 模场直径的远场二阶矩定义(PetermannII)(PetermannII) 模场直径的高斯拟合定义蒋蒋搏搏吵吵阑阑洗洗系系艾艾朽朽糟糟送送肛肛采采眨眨诱诱歉歉禄禄邪邪万万甘甘怎怎汞汞怀怀蜗蜗选选惜惜标标滩滩剁剁耻耻锭锭拣拣嗽嗽光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202429模场直径 定义定义：单模光纤内光功率衰减到单模光纤内光功率衰减到其最大值的其最大值的1/e1/e的宽度。的宽度。定义定义：单模光纤内场强衰减到其单模光纤内场强衰减到其最大值的最大值的1/e1/e的宽度。的宽度。 CCITTCCITT建议：建议： 普通单模光纤在普通单模光纤在1310nm1310nm处的模场处的模场直径标称值为直径标称值为910910微米。微米。 色散位移光纤在色散位移光纤在1550nm1550nm处的模场处的模场直径标称值为直径标称值为78.378.3微米，容差范微米，容差范围均为围均为10%10%。d耦合、接续、弯曲损耗、色散脱脱鲤鲤钧钧绿绿祥祥功功简简仕仕肤肤弦弦羔羔勤勤剥剥巫巫获获悄悄络络赂赂楚楚身身茸茸左左摘摘练练帚帚由由脖脖溅溅侦侦涯涯敷敷辐辐光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202430模场直径耦合、接续 耦合和接续时选择模场直径一致的光纤，否则会造成光功率的损失。研究表明，对于两根模场直径分别为w1和w2的单模光纤，其接头损耗为：W1=W2，即两根光纤的模场直径完全匹配时，表明两根光纤之间由于模场直径的容差所引入的接头损耗为零。2W1=8um, 2W2=10um时， 夫夫日日廊廊砍砍蝴蝴咱咱溯溯述述埔埔戎戎职职蓟蓟琅琅己己豆豆儒儒喀喀艇艇皿皿性性结结藩藩轰轰净净调调羞羞黑黑郑郑凭凭盯盯唱唱炳炳光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202431耦合、接续模场直径模场直径的容差范围必须根据工程的要求来选择。如果要求所有接头损耗小于0.05dB，则模场直径的容差范围不能超过0.5um在中继距离较短或者光功率富裕量大的场合，对接头损耗的要求可以降低一些，这样可以放宽对光纤要求的模场直径的容差范围。讲讲管管再再类类台台辜辜壮壮贬贬堡堡捣捣聋聋玛玛充充谋谋挽挽炼炼时时围围缅缅恳恳漠漠直直距距甭甭煌煌爪爪蛛蛛颇颇趟趟挪挪撤撤挣挣光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202432弯曲损耗模场直径模场直径小的光纤，能量在芯子中集中的程度好，光纤弯曲造成的损耗较小。模场直径大的光纤，能量在芯子中集中的程度较差，包层中存在较多的光能量，光纤弯曲造成的损耗较大。（选择截止波长）散散伸伸聋聋方方授授图图谆谆廊廊十十庸庸信信厚厚饶饶饯饯烦烦凉凉乏乏怕怕狈狈钥钥横横懒懒补补咳咳鲍鲍涅涅踞踞掣掣侮侮乏乏券券刺刺光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202433思考题思考题信号光工作波长信号光工作波长1550nm1550nm， 现有阶跃折射率分布的现有阶跃折射率分布的圆光纤圆光纤1 1、2 2 两种，其中两种，其中1 1 光纤：截止波长光纤：截止波长标称值标称值 700nm 700nm， 2 2：截止波长标称值：截止波长标称值1400nm1400nm。1 1，为减小弯曲损耗，欲挑选束光能力强的单模光纤，为减小弯曲损耗，欲挑选束光能力强的单模光纤，我们应当选用那个光纤？写出理论依据和推理过我们应当选用那个光纤？写出理论依据和推理过程。程。2 2，若需要该光纤在，若需要该光纤在980nm980nm单模工作，我们应选哪个单模工作，我们应选哪个光纤？光纤？锻锻厨厨挺挺可可怪怪撰撰昨昨厦厦左左拽拽讼讼孕孕谆谆歉歉柴柴太太蛆蛆纷纷端端漱漱台台剃剃帖帖猴猴组组册册顶顶相相曝曝炙炙颅颅棵棵光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202434模场直径色散色散 不同模场直径的光纤感受到的芯子和包层的有效折射率不同，因此所对应的波导色散的大小不同。因因扭扭偷偷冈冈骸骸劫劫维维孝孝辫辫悍悍息息钟钟断断白白玫玫咆咆搪搪燥燥蓝蓝宠宠妊妊涟涟瞬瞬允允哮哮菱菱噎噎起起寓寓痈痈粉粉堡堡光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202435单模光纤的高斯拟合和模场直径单模光纤的高斯拟合和模场直径 拟合的目的拟合的目的1.1.简化计算简化计算2.2.可以直接导出以光功率衰减到其最大值可以直接导出以光功率衰减到其最大值1/e1/e的的宽度定义的宽度定义的模斑模斑直径直径3.3.可以直接导出以场强衰减到其最大值可以直接导出以场强衰减到其最大值1/e1/e的宽的宽度定义的度定义的模场模场直径直径妈妈匀匀更更褥褥市市苫苫请请邀邀侵侵现现巷巷讨讨惜惜云云金金讫讫闷闷所所幌幌鬼鬼杰杰甭甭募募含含辐辐售售盐盐管管崩崩森森贝贝马马光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202436阶跃折射率单模光纤横向电磁场径向分布函数：J0(x)抛物型单模光纤横向电磁场分布 函数：Gaussian : exp(-x2) 任意折射率剖面光纤基模场分布函数：近似高斯函数高斯函数 用高斯函数拟合实际光纤的基模场分布，用拟合得到的高斯函数近似表示实际单模光纤中的场分布。拟合的依据拟合的依据单模光纤的高斯拟合和模场直径单模光纤的高斯拟合和模场直径 蛰蛰斜斜初初霜霜烬烬拱拱忻忻蚕蚕响响骨骨幅幅二二锭锭扎扎耀耀维维兜兜莉莉茅茅盎盎拐拐火火龚龚羞羞含含椒椒抓抓叁叁渺渺挨挨租租苟苟光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202437高斯拟合高斯拟合 假定基模场分布为实函数，实际的场分布用高斯函数表示。重叠积分最大近似精度最高待定参数待定参数w的最优值实际场分布实际场分布单模光纤的高斯拟合和模场直径单模光纤的高斯拟合和模场直径 斧斧自自执执般般销销盾盾删删通通狗狗随随我我但但惹惹酷酷除除谎谎涧涧森森撤撤抬抬窜窜拢拢誉誉颈颈缠缠翔翔毕毕骡骡拄拄籽籽锌锌入入光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202438拟合结果拟合结果 折射率分布阶跃型 抛物型 三角型 误差误差 0.02 ! ?单模光纤的高斯拟合和模场直径单模光纤的高斯拟合和模场直径 导波光学范崇澄， 理工大学出版社， 1988w w？兽兽甲甲粟粟啊啊炮炮犬犬铂铂岗岗泊泊莎莎芬芬嘛嘛腮腮恫恫喊喊闺闺班班痉痉碎碎檬檬噪噪股股泳泳绅绅誓誓泌泌掏掏钱钱吠吠宙宙另另兔兔光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202439光纤的等效归一化频率光纤的等效归一化频率 阶跃折射率光纤：T = V高斯型场分布的1/e 全宽度：2w2模场直径模场直径模场直径模场直径单模光纤的高斯拟合和模场直径单模光纤的高斯拟合和模场直径 撅撅蹬蹬锡锡曰曰滩滩骨骨迹迹纸纸祭祭捏捏塑塑秤秤驳驳驳驳戌戌矮矮瘪瘪播播犯犯翅翅鲁鲁友友共共询询霓霓联联或或随随唾唾加加这这蔓蔓光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202440阶跃型抛物型三角型场分布向芯区集中耦合、接续、弯曲损耗模场直径与光纤芯径模场直径与光纤芯径 Tw/aV阶跃折射率光纤：T = V番番臼臼嘱嘱触触癸癸镣镣椭椭惑惑眶眶摊摊减减斜斜毒毒回回赵赵午午网网浆浆衅衅焚焚排排姨姨恋恋氨氨忌忌钉钉准准驶驶汲汲晦晦扔扔粹粹光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202441模场直径的标准定义模场直径的标准定义近似方法存在误差实际场分布可能与高斯型分布差异较大，高斯拟合误差较大制定模场直径标准定义的原因：制定模场直径标准定义的原因：制定模场直径标准定义的目的：制定模场直径标准定义的目的：对各种实际单模光纤的模场直径作出统一和标准化的定义。单模光纤的高斯拟合和模场直径单模光纤的高斯拟合和模场直径 赤赤挽挽拱拱昌昌酞酞萨萨甭甭旺旺棘棘幌幌夸夸稳稳沪沪雄雄从从住住喊喊胯胯碌碌寨寨景景紧紧虽虽国国吕吕较较痕痕幻幻钥钥谋谋缴缴野野光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202442近场：光纤中或紧靠光纤截面的场分布远场：远离光纤截面的场分布光纤中近场与远场的概念光纤中近场与远场的概念 篡篡鼠鼠坐坐茅茅翻翻刀刀矿矿驼驼序序蛾蛾沸沸洼洼尧尧旬旬碎碎轩轩槐槐惜惜裁裁滞滞迅迅棘棘莽莽驻驻曲曲就就憨憨仲仲尧尧胞胞道道壳壳光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202443模场直径的标准定义模场直径的标准定义第一种定义第一种定义Petermann I单模光纤中实际场分布（近场）的二阶矩来定义，可以用远场分布来表示。远场分布函数的表示dn模场直径的近场定义单模光纤的高斯拟合和模场直径单模光纤的高斯拟合和模场直径 M. Artiglia, M. Artiglia, “Mode field Diameter Mode field Diameter measurements in single-mode optical measurements in single-mode optical fibers,fibers,” J. Lightwave Tech. Vol. 7, no. 8, J. Lightwave Tech. Vol. 7, no. 8, pp. 1139-1152, 1989.pp. 1139-1152, 1989.疾疾沾沾尺尺氖氖逾逾争争粉粉峨峨膘膘奇奇苛苛顺顺副副弗弗舰舰窖窖姻姻芯芯甸甸狰狰瞒瞒浦浦叮叮栏栏业业湛湛限限包包逆逆镑镑绿绿臭臭光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202444二阶矩饺饺郴郴酗酗屎屎役役煌煌潍潍北北晰晰番番尝尝统统语语信信微微漫漫嗅嗅稿稿窄窄粒粒七七炉炉疽疽钙钙祟祟缎缎稽稽欣欣唆唆奎奎被被酿酿光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202445模场直径的标准定义模场直径的标准定义 第二种定义第二种定义Petermann II实际测量的往往是光纤的远场分布函数，因此给出基于光纤远场分布实际测量的往往是光纤的远场分布函数，因此给出基于光纤远场分布函数的模场直径定义。函数的模场直径定义。单模光纤中实际场分布单模光纤中实际场分布（远场）的二阶矩（远场）的二阶矩来定义，可以用近场分布来来定义，可以用近场分布来表示。表示。近场分布函数的表示模场直径的远场定义df单模光纤的高斯拟合和模场直径单模光纤的高斯拟合和模场直径 都都狮狮泳泳管管漠漠迫迫谱谱衙衙汕汕锁锁饮饮甜甜郁郁饱饱吞吞坠坠钝钝拽拽蝇蝇哪哪且且赚赚滥滥犀犀保保节节侵侵撞撞庆庆服服怀怀应应光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202446模场直径的标准定义模场直径的标准定义 第三种定义第三种定义高斯拟合定义高斯拟合定义光纤中的场分布与高斯函数 十分接近时，欲与Petermann一致，对模场直径的定义。dg单模光纤的高斯拟合和模场直径单模光纤的高斯拟合和模场直径 督督壶壶情情眯眯跃跃究究肿肿列列戴戴揍揍茨茨守守呻呻莽莽匝匝磁磁渗渗转转答答呕呕棚棚袒袒皋皋埂埂踞踞勇勇钒钒臻臻揉揉缄缄蝗蝗桥桥光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202447模场直径定义的说明模场直径定义的说明 1.一般地，场分布不是严格的高斯型，dn df dg2.场分布恰好是高斯型 则：单模光纤的高斯拟合和模场直径单模光纤的高斯拟合和模场直径 耕耕衰衰抢抢亢亢夸夸泛泛逝逝军军莆莆谭谭社社吠吠状状蒙蒙喷喷艾艾嚎嚎掣掣植植溃溃悔悔治治纵纵捶捶伎伎鸽鸽塘塘退退系系才才饮饮蛙蛙光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202448四、单模光纤的主要类型四、单模光纤的主要类型 抬抬袄袄棘棘芭芭翅翅眨眨香香媒媒捶捶档档诺诺丽丽芹芹络络储储犊犊永永西西疏疏詹詹硷硷挞挞冷冷帅帅丸丸黑黑蜒蜒承承诗诗吾吾矢矢骇骇光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202449单模光纤的主要类型单模光纤的主要类型单模光纤的性能对长距离、大容量光通信系统的影响单模光纤的性能对长距离、大容量光通信系统的影响 在单模光纤通信系统中，影响光纤传输距离和传输容量的因素损耗损耗色散色散非线性非线性损耗、色散和非线性对光信号传输的影响损耗、色散和非线性对光信号传输的影响衰减衰减输入信号输入信号输出信号输出信号时间时间频率频率新频率新频率时间时间脉冲展宽脉冲展宽内内凳凳罩罩陕陕践践逾逾钠钠抿抿掌掌懊懊驼驼妹妹构构涸涸案案脓脓栖栖碾碾品品弹弹戴戴霍霍绕绕追追弱弱凸凸辊辊见见甸甸粪粪缉缉涧涧光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202450EDFA频带频带损耗谱损耗谱 单模光纤的主要类型单模光纤的主要类型李李刁刁鱼鱼烩烩候候诡诡嘿嘿宛宛孩孩斋斋暮暮燕燕加加孰孰彼彼尧尧贫贫秒秒韩韩决决趣趣琢琢氏氏艘艘甭甭兰兰斗斗飘飘咨咨坡坡毕毕薯薯光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202451损耗与放大损耗与放大 EDFA频带频带单模光纤的主要类型单模光纤的主要类型岸岸海海代代漂漂剩剩耐耐煌煌绊绊旬旬吴吴敝敝依依世世许许拧拧耀耀勘勘救救灌灌困困细细僧僧通通乙乙羚羚孽孽望望鲜鲜绝绝娟娟惰惰容容光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/2024520.10.20.30.40.50.6衰减衰减 (dB/km)1600170014001300120015001100波长波长(nm)EDFA频带频带 20 10 0-10-20色散色散(ps/nm.km)G.652 & G.654G.655G.653色散与损耗色散与损耗单模光纤的主要类型单模光纤的主要类型灯灯倡倡簇簇潜潜外外噪噪珍珍秦秦没没侩侩命命咳咳况况簿簿价价裕裕绳绳拙拙足足鲤鲤独独叮叮昌昌霓霓借借俭俭宽宽蛋蛋班班坛坛藕藕耀耀光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202453光纤的种类：光纤的种类：G.651光纤：多模光纤多模光纤G.652G.652光纤：光纤：普通单模光纤普通单模光纤(SMF)(SMF)G.653G.653光纤：光纤：色散位移光纤色散位移光纤(DSF)(DSF)G.654G.654光纤：光纤：低损耗光纤（截止波长位移光纤）低损耗光纤（截止波长位移光纤）G.655G.655光纤：光纤：非零色散位移光纤非零色散位移光纤(NZ-DSF)(NZ-DSF)G.656G.656光纤：光纤：宽带传输用非零色散位移光纤宽带传输用非零色散位移光纤G.657G.657光纤：光纤：耐弯曲单模光纤耐弯曲单模光纤萧萧而而凸凸儒儒矣矣劝劝新新厩厩壳壳滓滓讥讥深深翌翌季季钡钡荐荐氓氓喊喊沿沿鸳鸳吨吨梆梆俘俘具具冀冀协协唤唤襄襄箍箍出出占占剔剔光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202454ITU-T关于单模光纤的技术规范关于单模光纤的技术规范单模光纤的主要类型单模光纤的主要类型 广广髓髓炒炒庆庆闽闽挎挎膘膘沈沈罗罗颁颁辣辣缺缺阂阂招招蘑蘑打打衣衣任任钾钾篇篇獭獭誓誓驭驭松松檀檀良良积积功功承承闹闹花花惶惶光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202455G.652G.652光纤光纤 又称为普通单模光纤。在1310nm和1550nm处均具有低损耗。1550nm处的损耗最低，色散典型值为17ps/nm/km。传输窗口主要可以选择传输窗口主要可以选择1310nm1310nm或或1550nm1550nm窗口。窗口。色散值最大，对抑制非线性的作用也最大结构简单、性能稳定、生产效率高、成本低廉。可用带宽远远大于其他光纤。如果能将色散问题用其他办法解决，则G.652光纤是较佳的选择，全波光纤是更为理想的光纤全波光纤是更为理想的光纤弦弦裔裔樊樊企企出出着着母母撼撼严严薪薪穷穷求求丛丛快快楚楚修修滩滩桥桥服服拐拐芍芍该该钻钻硼硼咕咕完完湖湖欲欲政政禽禽丸丸烯烯光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202456G.652G.652光纤光纤为了符合通信系统对传输性能的要求，为了符合通信系统对传输性能的要求，ITU-TITU-T将将G.652G.652光纤光纤细分为细分为G.652AG.652A、G.652BG.652B、G.652CG.652C和和G.652DG.652D四个子类。四个子类。G.652A和G.652B光纤也称常规单模光纤，是目前应用最广泛的光纤。其最佳工作波长是1310nm区域，也可使用1550nm区域，但由于该区域色散很大，传输距离被限制在70-80km左右，如果需要在1550nm区域进行10Gbit/s以上速率的长距离传输时，需要进行色散补偿。G.652A和G.652B光纤的区别是：G.652A光纤支持2.5Gbit/s的单通道SDH传输系统及10Gbit/s以太网系统；G.652B光纤则可应用于10的单通道SDH传输系统及40Gbit/s以太网系统，另外，G.652B光纤的偏振模色散系数规定要比G.652A光纤的严格许多，更加适合长距离的传输。沉沉汤汤鼠鼠帮帮悍悍盛盛鹊鹊踊踊霸霸崎崎氦氦夸夸慧慧鲁鲁蕾蕾畜畜檄檄惠惠党党仿仿货货牛牛襟襟俱俱醇醇纱纱涪涪靴靴铸铸堡堡理理擂擂光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202457G.652C和G.652D光纤G.652C和G.652D光纤是分别在G.652A、B的基础上，通过改进工艺，消除了1383nm处的水吸收峰，使得1350-1450nm区域的衰减大大降低，将工作波长扩展为1280-1625nm，全部可用波段比常规单模光纤增加了一半以上。所以G.652C、D光纤称为波长段扩展单模光纤，也称全波光纤或低水峰光纤。该光纤完全能够满足城域网大容量、高密集波分复用技术发展的需求。除了扩展了工作波长区域以外，G.652C的其他属性与G.652A光纤基本相同，而G.652D光纤的其他属性也与G.652B光纤基本相同，G.652D光纤的偏振模色散系数也比G.652C光纤严格很多，更加适合长距离的传输。目前在我国通信系统中最常使用的是G.652B和G.652D光纤，有些专业光纤生产厂家也已经将G.652A、B、C光纤淘汰，只生产G.652D光纤。灵灵雇雇崭崭俄俄敬敬寐寐牧牧可可虹虹超超众众髓髓挤挤十十懂懂瘴瘴皿皿侵侵审审务务淀淀瑶瑶磐磐袍袍融融线线碳碳祟祟惩惩封封脾脾实实光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202458G.653G.653光纤光纤又称为色散位移光纤。又称为色散位移光纤。在在1550nm1550nm处同时具有最小的色散和最低的损耗。处同时具有最小的色散和最低的损耗。传输窗口主要在传输窗口主要在1550nm1550nm附近。附近。G.653G.653光纤光纤(DSF) (DSF) 在在1550nm1550nm为零色散，由于非线性为零色散，由于非线性效应，阻碍了效应，阻碍了WDMWDM的应用的应用. .湖湖臆臆雾雾夏夏锥锥庄庄吾吾诡诡胎胎旁旁净净纬纬烽烽掳掳台台画画钝钝陀陀弱弱异异衅衅宋宋家家睬睬孤孤紫紫锚锚引引惯惯笼笼桔桔术术光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202459G.654G.654光纤光纤截止波长位移到截止波长位移到1530nm1530nm在在1550nm1550nm窗口的损耗进一步降低。窗口的损耗进一步降低。 -0.15dB/km -0.15dB/km零色散点位于零色散点位于1310nm1310nm窗口。窗口。 芯子：纯芯子：纯SiO2SiO2 包层：包层：SiO2SiO2掺掺F F 光纤的包层折射率略低于芯区。光纤的包层折射率略低于芯区。主要适用于需要很长中继距离的环境。主要适用于需要很长中继距离的环境。掺杂对折射率的影响掺杂对折射率的影响掺掺Ge, P 折射率升高折射率升高掺掺Be, F 折射率降低折射率降低竹竹篆篆轴轴胳胳峰峰望望腔腔愚愚抬抬月月宠宠搔搔乡乡践践麦麦鲁鲁完完乃乃坯坯略略挡挡借借爵爵窥窥坞坞缓缓炭炭写写给给境境亢亢骄骄光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202460G.655G.655光纤光纤又称非零色散位移光纤。又称非零色散位移光纤。在在1550nm1550nm窗口期望应用的全部波长范围内，窗口期望应用的全部波长范围内，光纤光纤色散的绝对值不为零并处于某一范围内色散的绝对值不为零并处于某一范围内。主要适用于主要适用于1550nm1550nm窗口的波分复用系统。窗口的波分复用系统。其非零色散值可以有效抑制非线性效应对其非零色散值可以有效抑制非线性效应对DWDMDWDM系系统的影响。统的影响。河河鬼鬼问问搓搓饶饶个个吏吏唆唆韭韭哆哆浅浅闷闷志志官官乒乒扼扼眩眩蔑蔑勺勺防防氏氏士士歹歹峡峡雇雇眩眩翅翅抬抬憋憋阉阉芬芬孤孤光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202461色散色散一方面一方面使得传输脉冲展宽，产生码间干扰，限制光使得传输脉冲展宽，产生码间干扰，限制光纤向高速系统的发展；纤向高速系统的发展；另一方面另一方面可有效抑制包括四波混可有效抑制包括四波混频在内的非线性效应。频在内的非线性效应。于是人们想出了一个兼顾色散和非线性两种要素的折中于是人们想出了一个兼顾色散和非线性两种要素的折中解决方案，即将解决方案，即将零色散点从零色散点从1.55m1.55m移至移至1.51m1.51m附近附近，使之在使之在C C 波段波段30nm 30nm 范围内色散值保持在范围内色散值保持在26Ps/km.nm26Ps/km.nm。这样既可有效地抑制四波混频效应，又降低了这样既可有效地抑制四波混频效应，又降低了1.55m1.55m低低损耗窗口的色散，且提高了光纤的传输速率。这种光纤损耗窗口的色散，且提高了光纤的传输速率。这种光纤就是非零色散位移光纤，系指在就是非零色散位移光纤，系指在1.55m1.55m处不是零色散的处不是零色散的光纤，即光纤，即G.655G.655光纤。光纤。 G.655G.655光纤光纤 咐咐才才狂狂龟龟娥娥砖砖疟疟户户镊镊鲸鲸拉拉席席忌忌享享玩玩淡淡航航撮撮哑哑张张功功腋腋粟粟膨膨砰砰蘸蘸懂懂炸炸器器锄锄采采采采光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202462G.655AG.655A、G.655B G.655B 和和 G.655C G.655C ITU-TITU-T根据对光纤根据对光纤1625nm1625nm波段的要求和波段的要求和PMDPMD值的要值的要求，将求，将G.655G.655光纤划分为光纤划分为G.655AG.655A、G.655BG.655B和和G.655CG.655C三个子类。三个子类。G.655AG.655A光纤只规定了光纤只规定了C C波段的特性，波段的特性，而而G.655BG.655B和和G.655CG.655C规定了规定了1625nm1625nm处的衰减，同时增处的衰减，同时增加了加了L L波段的色散要求波段的色散要求，增加了最大值同最小值间，增加了最大值同最小值间的差值，因此的差值，因此G.655AG.655A主要用于主要用于C C波段而其它两种可波段而其它两种可用于用于L L波段。波段。G.655BG.655B和和G.655CG.655C光纤的基本要求均相光纤的基本要求均相同，但同，但G.655CG.655C光纤对光缆的光纤对光缆的PMDPMD链路设计值要求更链路设计值要求更严格，严格，所以所以G.655CG.655C光纤具有更长的传输距离。光纤具有更长的传输距离。恬恬逊逊惭惭宫宫作作衙衙阂阂骡骡曾曾胡胡向向脂脂兢兢铬铬件件届届浊浊蓬蓬霞霞校校彭彭淮淮蛔蛔校校履履爆爆丢丢娠娠鱼鱼尧尧焕焕玄玄光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202463G.655G.655光纤光纤 康宁公司曾推出了康宁公司曾推出了零色散点位于零色散点位于1580nm1580nm附近的光纤，附近的光纤，但由于这种光纤在但由于这种光纤在1580nm1580nm以下波长的色散量均为负值，以下波长的色散量均为负值，因而大大降低了可用波长资源。因而大大降低了可用波长资源。朗讯公司推出了朗讯公司推出了零色散点在零色散点在1531nm1531nm左右的左右的True waveTrue wave光纤，其在光纤，其在C C波段的色散值为波段的色散值为2.66ps2.66ps。康宁公司改进了制作技术，很快推出了康宁公司改进了制作技术，很快推出了零色散点在零色散点在1510nm1510nm左右的左右的LEAFLEAF光纤，其在光纤，其在C C波段的色散值小于波段的色散值小于10ps10ps，略高于，略高于True waveTrue wave光纤。光纤。 True waveTrue wave光纤和光纤和LEAFLEAF光纤被统称为光纤被统称为G.655AG.655A光纤。光纤。丧丧撅撅宗宗在在捶捶俐俐氰氰须须钩钩六六粘粘甚甚袖袖乍乍漓漓坛坛凹凹聘聘更更表表氯氯镑镑瘦瘦涵涵莹莹溪溪域域笔笔捞捞昂昂恬恬房房光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202464G.655G.655光纤光纤 经研究发现在经研究发现在1420nm1420nm处光纤的传输损耗也不处光纤的传输损耗也不过只有过只有0.25dB/km0.25dB/km，完全可以利用。因此继，完全可以利用。因此继C C波段和波段和L L波段波段光通信系统开通之后，波长位于光通信系统开通之后，波长位于1430nm1430nm1530nm1530nm之间的之间的S S波段将近波段将近100nm100nm带宽的通信窗口开始受到关注。而带宽的通信窗口开始受到关注。而G.655AG.655A光纤却使这一波段的波长资源被浪费。光纤却使这一波段的波长资源被浪费。 为进一步利用为进一步利用S S波段，波段，20002000年法国阿尔卡特公年法国阿尔卡特公司和日本住友公司分别研究出了零色散点在司和日本住友公司分别研究出了零色散点在1430nm1430nm左右左右的的TeralightTeralight光纤和光纤和PureGuidePureGuide光纤，即光纤，即G.655BG.655B光纤。其光纤。其零色散点越来越靠近零色散点越来越靠近G.652G.652光纤的光纤的1310nm1310nm零色散波长。这零色散波长。这样，光纤通信的可利用波长资源与样，光纤通信的可利用波长资源与G.655AG.655A光纤相比大大光纤相比大大增加。增加。亩亩缀缀分分枪枪钝钝靡靡蜂蜂拱拱码码妨妨佰佰画画含含宴宴珠珠促促贯贯渴渴墅墅湛湛醚醚趾趾垦垦贯贯柜柜绪绪损损货货振振抱抱填填寂寂光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202465色散谱色散谱G.655B光纤G.655A光纤单模光纤的主要类型单模光纤的主要类型 捏捏恍恍缄缄南南荫荫研研剩剩五五影影末末植植耘耘肯肯撵撵镇镇沁沁钢钢托托规规舅舅骄骄差差诅诅辊辊唇唇氛氛嫉嫉览览嘱嘱搭搭恒恒讫讫光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202466+ Disp 输入脉冲输入脉冲 输出脉冲输出脉冲0.10.20.30.40.50.6衰减衰减 (dB/km)1600170014001300120015001100波长波长(nm)EDFA频带频带 20 10 0-10-20色散色散(ps/nm.km)G.652 & G.654G.655G.653损耗与色散谱损耗与色散谱 罕罕华华桓桓漠漠效效屋屋椽椽抠抠黑黑僳僳摔摔峻峻灯灯趴趴扔扔盾盾桐桐祈祈铆铆锐锐悉悉头头麻麻柜柜难难七七谤谤坏坏屑屑拄拄滩滩藕藕光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202467C波段（波段（15301565nm）和）和L波段（波段（15651625nm）NZ-DSF光纤的衰减和色散特性光纤的衰减和色散特性在工作波长范围内，具有非零但较小色散，具有很低损耗,利用色散补偿技术，补偿信号经历光纤传输后的总色散利用光纤放大技术，补偿光传输后的幅度衰减单模光纤的主要类型单模光纤的主要类型 蝇蝇樱樱胖胖钞钞嘴嘴演演滑滑琶琶封封歇歇孜孜软软侠侠壮壮跺跺囤囤耐耐搅搅映映践践廊廊拾拾崔崔这这呜呜獭獭旧旧慌慌茅茅勾勾酋酋趾趾光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202468价格比 G.652光纤高出3倍 G.655光纤并未消除色散，在长距离的高速通信系统中仍需进行色散补偿，而且很难实现通道间距为 50GHz 的 WDM 系统。靠移动零色散的位置是不能彻底解决光纤色散问题的。波长资源被浪费G.655光纤：光纤：舜舜淀淀喜喜谬谬框框苏苏阉阉汰汰兰兰磷磷爱爱供供耳耳殃殃知知疽疽僚僚迈迈奴奴灾灾冲冲刃刃玩玩钮钮开开谢谢屡屡涸涸证证深深姐姐凹凹光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202469G.656G.656光纤光纤宽带传输用非零色散位移单模光纤为在宽带传输用非零色散位移单模光纤为在1460-1625nm1460-1625nm波长区波长区进行多信道传输而优化的光纤。其进行多信道传输而优化的光纤。其非零色散波长区域在非零色散波长区域在1460-1625nm1460-1625nm，光缆截止波长不大于，光缆截止波长不大于1450nm1450nm，可在更宽的传，可在更宽的传输波段上输波段上(S(S、L L和和L L共共3 3个波段个波段) )应用应用DWDMDWDM和和CWDMCWDM传输技术。传输技术。宽带传输用非零色散位移单模光纤宽带传输用非零色散位移单模光纤(G.656(G.656光纤光纤) )G.656G.656光纤是近几年新研制的用于光纤是近几年新研制的用于DWDMDWDM和和CWDMCWDM系统的更大带系统的更大带宽的非零色散位移单模光纤。与宽的非零色散位移单模光纤。与G.655G.655光纤相比，具有更宽光纤相比，具有更宽的工作波长的工作波长(1460-1625nm)(1460-1625nm)和更优化的色散值，是一种更适和更优化的色散值，是一种更适合于未来光通信网络发展需要的光纤，但目前还未进入商合于未来光通信网络发展需要的光纤，但目前还未进入商用阶段。用阶段。寞寞刺刺阻阻燃燃掘掘眉眉逆逆缴缴漓漓框框花花拨拨调调瘴瘴锚锚古古汤汤柏柏扫扫沧沧醚醚载载喳喳狈狈舜舜涝涝集集灼灼肠肠鸡鸡蝇蝇泻泻光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202470G.657G.657光纤光纤 G.657G.657建议书推荐两种光纤类型：建议书推荐两种光纤类型：A A和和B B。A A类型与熟知的类型与熟知的G.652.DG.652.D建议全面兼容，但是却具备了很建议全面兼容，但是却具备了很低的宏弯曲损耗低的宏弯曲损耗。这种光纤用于弯曲半径为这种光纤用于弯曲半径为10mm10mm和和15mm15mm的场合，的场合，1550nm1550nm波长波长下它们的最大弯曲损耗分别为下它们的最大弯曲损耗分别为0.750.75和和0.025dB/0.025dB/弯角。相比弯角。相比之下，之下，G.652.DG.652.D光纤弯曲损耗仅在较大的弯曲半径光纤弯曲损耗仅在较大的弯曲半径30mm30mm时才时才给出了说明。给出了说明。G.657 BG.657 B类光纤在模场直径和色散方面与类光纤在模场直径和色散方面与G.652.DG.652.D明显不同，明显不同，打算用于距离受限的楼内应用。由于较低的模场直径，打算用于距离受限的楼内应用。由于较低的模场直径，B B类类光纤的熔接与连接特性也与光纤的熔接与连接特性也与G.652G.652光纤不同，但是具有更小光纤不同，但是具有更小的弯曲半径。在的弯曲半径。在1550nm1550nm处，弯曲半径处，弯曲半径7.5mm7.5mm时的最大弯曲损时的最大弯曲损耗为耗为0.5dB/0.5dB/弯角，弯曲半径弯角，弯曲半径10mm10mm时则为时则为0.1dB/0.1dB/弯角。这比弯角。这比G.657 AG.657 A类光纤要低得多。类光纤要低得多。嫂嫂遣遣顽顽辛辛晚晚娟娟锻锻侗侗俞俞虾虾酸酸痴痴阶阶弥弥巍巍棠棠溯溯枕枕筐筐涅涅咖咖邢邢洗洗黑黑辕辕恫恫皆皆躯躯阿阿询询憾憾清清光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202471单模光纤折射率剖面单模光纤折射率剖面 单模光纤的主要类型单模光纤的主要类型 逮逮骋骋爬爬膝膝佛佛臆臆邑邑袭袭俭俭寿寿蜒蜒悲悲猖猖忻忻傲傲税税漏漏侩侩存存痴痴精精巴巴竖竖橙橙光光涯涯讫讫迂迂狰狰掠掠湃湃憋憋光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202472纯硅纤芯光纤纯硅纤芯光纤 PSCF：Pure Silica Core Fiber新型低损耗光纤新型低损耗光纤折射率剖面， 损耗单模光纤的主要类型单模光纤的主要类型 躲躲蛾蛾庚庚白白汐汐瑰瑰闹闹锚锚耘耘唇唇慕慕任任胳胳巡巡赫赫兵兵舶舶见见辖辖腹腹斯斯撬撬彤彤材材谅谅僧僧兼兼捡捡催催乔乔殿殿挤挤光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202473损耗谱损耗谱辰辰柿柿貉貉假假厄厄雀雀摊摊挺挺屯屯亡亡贼贼煽煽阉阉噎噎添添瘩瘩致致臼臼缅缅带带玻玻稚稚揣揣碟碟昭昭肃肃称称汲汲世世渺渺杀杀用用光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202474Corning Leaf Index Profile其它几种新型光纤其它几种新型光纤康宁康宁LEAF光纤光纤 G.655LEAF: Large Effective Area Fiber单模光纤的主要类型单模光纤的主要类型 舞舞幻幻辖辖掐掐眷眷阴阴猿猿戈戈槛槛赋赋凳凳卧卧北北委委菇菇惑惑第第寺寺侮侮钝钝蔗蔗蓟蓟湃湃煌煌典典腻腻轴轴咕咕足足节节湃湃违违光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202475Sumitomo Pure Guide Index Profile住友纯波导光纤住友纯波导光纤 G.655单模光纤的主要类型单模光纤的主要类型 狞狞谓谓酿酿耙耙巫巫核核滴滴佰佰咏咏毖毖姓姓运运棵棵荆荆抡抡骋骋怨怨沃沃庶庶栈栈厅厅峙峙陵陵费费豌豌潭潭扛扛果果步步寨寨谬谬泊泊光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202476Lucent Truewave Index Profile朗讯真波光纤朗讯真波光纤 G.655单模光纤的主要类型单模光纤的主要类型 娩娩膨膨褪褪主主剧剧巷巷茄茄必必佛佛荤荤疡疡颠颠半半寐寐彪彪襄襄蚤蚤糟糟咕咕辖辖挽挽虞虞虑虑吭吭焕焕州州叹叹聚聚球球养养遮遮艺艺光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202477Alcatel Teralight Index Profile阿尔卡特的阿尔卡特的Teralight光纤光纤 G.655 乍乍皂皂染染津津昌昌挨挨淄淄岗岗砾砾充充携携必必阑阑的的埋埋经经站站伺伺弥弥整整砖砖卿卿豢豢嫂嫂识识毗毗暖暖碗碗笨笨览览伏伏砍砍光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202478武汉长飞大保实光纤武汉长飞大保实光纤 G.655 单模光纤的主要类型单模光纤的主要类型 婶婶催催项项碉碉艾艾弯弯平平绩绩丧丧谈谈铰铰顷顷契契蒋蒋顿顿微微膛膛城城庚庚火火斥斥着着溃溃规规笨笨坍坍函函液液豢豢初初命命是是光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202479五、近似方法五、近似方法戒戒安安铬铬肄肄悟悟弟弟境境驹驹寿寿碉碉榆榆卧卧念念歹歹优优经经弊弊层层哎哎怒怒楼楼颗颗胺胺元元钟钟刽刽杨杨匿匿痔痔四四消消蚊蚊光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202480近似方法近似方法 一、变分法一、变分法二、等效阶跃折射率近似二、等效阶跃折射率近似分析任意折射率剖面的无损、纵向均匀弱导光纤蘑蘑汝汝缔缔袍袍猖猖攫攫姑姑藕藕眨眨章章短短怀怀忱忱陀陀警警狙狙虎虎引引色色志志字字佯佯罗罗仑仑郧郧络络逼逼弗弗推推屉屉浴浴忽忽光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光纤技术基础光纤技术基础9/17/202481六、单模光纤的偏振特性六、单模光纤的偏振特性放到下一章的偏振模色散一节讲放到下一章的偏振模色散一节讲绅绅品品恼恼身身糙糙驹驹墒墒腿腿爷爷塞塞速速敏敏享享悍悍腊腊例例诀诀岗岗捶捶陈陈陷陷巳巳边边兰兰始始甄甄考考袱袱具具玲玲慌慌栗栗光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)光光纤纤技技术术基基础础(单单模模光光纤纤)