渐变折射率光纤的理论分析和光纤的损耗

2021年9月22日 3点热度 0条评论 来源: conybacker

1、平方率型折射率分布光纤的标量近似解。

    平方律型折射率分布光纤折射率分布的表达式为:

                       

        现做一近似:认为在r≥a处折射率仍按平方规律变化,一直伸展到无穷远处,称为无界抛物线型光纤。这种近似在归一化频率远离模式的归一化截止频率时是可行的,因为此时能量较好的集中在纤芯中,纤芯外的折射率分布对它影响较小。

         平方律型折射率光纤中总得模式数量为:Mmax=V²/4.

2、光纤的损耗。衡量光纤损耗特性的参数为:衰减系数(损耗系数)α,定义为单位长度光纤引起的光功率衰减,其表达式为:

        引起光纤损耗的因素有吸收损耗、散射损耗和其他损耗。这些损耗又可归纳为本征损耗、制造损耗和附加损耗等。光功率过大还会有因非线性效应引起的散射损耗。

杂质吸收中影响较大的是各种过渡金属离子和OH-离子导致的损耗。其中OH-离子的影响比较大,它的吸收峰分别位于0.95um、1.24um和1.39um,对光纤通信系统影响较大。

        光纤通信所用的三个低损耗窗口分别是:850nm波段(短波长波段)、1310nm波段和1550nm波段(长波长波段)。目前通信系统主要工作在1310nm和1550nm波段上,多为1550nm波段,长距离大容量的光纤通信系统多工作在这一波段。

         从光纤损耗谱可以看出,衰减系数随波长的增大呈降低趋势;损耗的峰值主要与OH-离子有关。另外,波长大于1600nm时损耗增大的原因是由于石英玻璃的吸收损耗和微(宏)观弯曲损耗引起的。目前光纤的制造工艺可以消除光纤在1385nm附近的OH-离子的吸收峰,使光纤在整个1300-1600nm波段都有很低的损耗。

    原文作者:conybacker
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