8.1.3.2光纤的色散与脉冲展宽 光纤色散是指输入光脉冲在光纤中传输时,产生的光脉冲展宽的现象。 色散的存在使传输的信号脉沖发生畸变,从而限制了光纤的传输带宽。 光纤色散可分为三种:即材料色散、波导色散和模间色散。前两种色 散通常均称为模内色散。 (1)模间色散 (2)材料色散 光纤中光的传播速度与纤芯介质的折射率n1有关,而对于不同波长的 光其折射率是不同的。与模间色散相比,材料色散要小得多。 (3)波导色散 波导色散比材料色散小得多,在0.85μm波长附近约小一个数量级。 在1.25μm波长附近,材料色散显著减小,两者大致相同。 (4)光纤的冲击响应与脉冲展宽 光纤的带宽(或脉冲展宽)是表征光纤传输特性的一个重要参数,它 决定了光纤正确地传输脉冲信息的最高速率(即信息容量)
8.1.3.2 光纤的色散与脉冲展宽 光纤色散是指输入光脉冲在光纤中传输时，产生的光脉冲展宽的现象。 色散的存在使传输的信号脉冲发生畸变，从而限制了光纤的传输带宽。 光纤色散可分为三种：即材料色散、波导色散和模间色散。前两种色 散通常均称为模内色散。 （1）模间色散 （2）材料色散 光纤中光的传播速度与纤芯介质的折射率n1有关，而对于不同波长的 光其折射率是不同的。与模间色散相比，材料色散要小得多。 （3）波导色散 波导色散比材料色散小得多，在0.85μm波长附近约小一个数量级。 在1.25μm波长附近，材料色散显著减小，两者大致相同。 （4）光纤的冲击响应与脉冲展宽 光纤的带宽（或脉冲展宽）是表征光纤传输特性的一个重要参数，它 决定了光纤正确地传输脉冲信息的最高速率（即信息容量）
8.1.4单模光纤的偏振与模式双折射 由于光纤制造过程中的不确定性因素、光纤的不圆程度、内应力的不均 匀程度;来自外部的压力、环境温度的变化,敷设时产生的弯曲等等, 都会对光纤造成偏振模色散(一种模间色散)。 8.1.5光纤的连接耦合技术 8.1.5.1光纤的拉制 ①“双坩埚法”拉制 ②现代多数低损耗光纤大多用化学汽相沉积法(CVD)或改进化学汽相 沉积法(MCVD)制造 8.15.2光纤的连接 对光纤传感器来说,互连引起的插入损耗也可能要占光纤传感器总损耗 的大部分 互连可分成三类 ①连接器一用于光纤之间或光纤与某个元器件之间的互连; ②固定接头一用于两根光纤之间或光纤与某个元器件之间的熔接或永久 性连接 ③耦合器连接
8.1.4 单模光纤的偏振与模式双折射 由于光纤制造过程中的不确定性因素、光纤的不圆程度、内应力的不均 匀程度；来自外部的压力、环境温度的变化，敷设时产生的弯曲等等， 都会对光纤造成偏振模色散（一种模间色散）。 8.1.5 光纤的连接耦合技术 8.1.5.1 光纤的拉制 ① “双坩埚法”拉制 ② 现代多数低损耗光纤大多用化学汽相沉积法（CVD）或改进化学汽相 沉积法（MCVD）制造 8.1.5.2 光纤的连接 对光纤传感器来说，互连引起的插入损耗也可能要占光纤传感器总损耗 的大部分 互连可分成三类： ① 连接器—用于光纤之间或光纤与某个元器件之间的互连； ② 固定接头—用于两根光纤之间或光纤与某个元器件之间的熔接或永久 性连接； ③ 耦合器连接
(1)光纤连接损耗 筒套管 在光纤连接器和固定接头中,功率 (a) 损耗可分成两类:固有损耗和附加 损耗。 圆柱插针 阶跃折射率光纤的端面间隙将引起 附加损耗,端面间隙对耦合损耗的 双锥套管 (b) 影响也与数值孔径有关。数值孔径 越大,未入射到接收光纤纤芯中的 锥形插针 光所占的百分比越大。对光纤传感 器使用的光纤,NA大多接近于 圆筒套管 0.15。10%的纤芯直径偏差只产 (c) 生0.2dB的损耗。而纤芯直径一半 的端面间隙将产生0.7dB左右的耦 透镜 合损耗。如果是固定接头,则不存 在这种损耗。 图81-8连接器的结构 2021/2/3 13
2021/2/3 13 （ 1）光纤连接损耗 在光纤连接器和固定接头中，功率 损耗可分成两类：固有损耗和附加 损耗。 阶跃折射率光纤的端面间隙将引起 附加损耗，端面间隙对耦合损耗的 影响也与数值孔径有关。数值孔径 越大，未入射到接收光纤纤芯中的 光所占的百分比越大。对光纤传感 器使用的光纤，NA大多接近于 0.15 。10%的纤芯直径偏差只产 生0.2dB的损耗。而纤芯直径一半 的端面间隙将产生0.7dB左右的耦 合损耗。如果是固定接头，则不存 在这种损耗
8.1.5.3光纤固定接头 光纤固定接头是一种永久性的连接,其基本要求是:以最短的时间与 最低的成本获得最低的稳定插入损耗。光纤熔焊固定接头技术是所有 光按屮性能最稳定,用取晋逦的一种 8.15.4光纤定向耦合器 光耦合器是一种用于传送和分配光信号的无源器件。 1耦合器的分类 (1)透射型M×N耦合器 (2)反射型1XN耦合器 由N个端口中任何一个端口输入的光信号都将技一定比例分配至其它 所有端口输出。 (3)透反型M×N耦合器 2耦合器的基本工作原理 耦合器的工作原理可由模式耦合理论来说明(单模光纤),也可由光 纤的弯曲损耗理论来分析(多模光纤)。 2021/2/3 14
2021/2/3 14 8.1.5.3 光纤固定接头 光纤固定接头是一种永久性的连接，其基本要求是：以最短的时间与 最低的成本获得最低的稳定插入损耗。光纤熔焊固定接头技术是所有 光纤接头中性能最稳定，应用最普遍的一种。 8.1.5.4 光纤定向耦合器 光耦合器是一种用于传送和分配光信号的无源器件。 1 耦合器的分类 （1）透射型M×N耦合器 （2）反射型1×N耦合器 由N个端口中任何一个端口输入的光信号都将技一定比例分配至其它 所有端口输出。 （3）透反型M×N耦合器 2 耦合器的基本工作原理 耦合器的工作原理可由模式耦合理论来说明（单模光纤），也可由光 纤的弯曲损耗理论来分析（多模光纤）
3耦合器的性能参数及制备方法 耦合器的性能可从以下几方面来描述。 (1)耦合比:表示由输入信道i耦合到指定输出信道j的功率大小,定义为输岀信道功 率P与输入功率P之比 T=P/ (8128) 2)附加损耗:表示由耦合器带来的总损耗,定义为输出信道功率之和与输入功率之比 y=109∑P/P(d) (8129) (3)信道插入损耗:表示由输入信道i至指定信道j的损耗,定义为 7=-10g(P/P)=-10g()(dB 8.1-30 (4)隔离比:表示透射式耦合器中同侧端口之间的隔离程度,定义为由非指定输出信 道k测得的功率P与输入信道i功率P之比,以分贝表示为 Yk=-101g(R/P)(dB (8131) (5)回波损耗:表示由输入信道返回功率的大小,定义为信道返回功率P与输入功率P 之比 ya=-101g(P /P)(dB) (8132) 耦合器的制备方法主要有三种:(1)浸蚀法;(2)磨削法;(3)熔锥法。 2021/2/3 15
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