相关问题光信号在光纤中传播时的劣化机理和劣化程度光纤的信号劣化与其传输特性有关，光纤的传输特性主要指光纤的损耗、色散和非线性效应损耗、色散和非线性对光信号传输的影响输入信号输出信号损耗衰减口口时间色散脉冲展宽时间非线性山山畸变，串扰频率
➢ 光信号在光纤中传播时的劣化机理和劣化程度 ➢ 光纤的信号劣化与其传输特性有关，光纤的传 输特性主要指光纤的损耗、色散和非线性效应 相关问题 损耗 色散 非线性 损耗、色散和非线性对光信号传输的影响 衰减 输入信号 输出信号 时间 频率 畸变,串扰 时间 脉冲展宽
光纤损耗光波在光纤中传输，光纤对光波产生衰减作用，随着传输距离增加，光功率强度逐渐减弱，光纤的损耗限制了光信号的传播距离。损耗系数α：单位长度(1km)光纤所引起损耗（单位：dB/km），表示为：P10.inα(dB / Km):PLout光纤损耗主要包括：吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗
光纤损耗 ⚫ 光波在光纤中传输，光纤对光波产生衰减作 用，随着传输距离增加，光功率强度逐渐减 弱，光纤的损耗限制了光信号的传播距离。 ⚫ 损耗系数α：单位长度(1km)光纤所引起损耗 （单位：dB/km），表示为： ⚫ 光纤损耗主要包括：吸收损耗、散射损耗、 弯曲损耗 ( ) 10 / lg in out P dB Km L P ＝
吸收损耗本征吸收损耗：由光纤材料本身特性决定，包括：红外吸收损耗：光波与晶格作用，传递部分光能给晶格，使其振动。引起损耗。Si-O键振动吸收的峰值在9.1、12.5、21μm，尾巴延伸至光纤通信波段1.5~1.7μm。紫外吸收损耗：光子激发电子从低能级跃迁至高能级，光子能量被电子吸收，引起损耗。吸收峰在0.16um，延伸至光纤通信波段，在0.85um波段达1dB/km，在1.55um波段约0.05dB/km。杂质吸收损耗：OH离子吸收：O-H键的基本谐振波长为2.73um，但与Si-O键的谐振波长相互作用，在光纤通信波段内产生1.39、1.24、0.95μm吸收峰，峰之间的低损耗区构成了光纤通信的三个窗口金属离子吸收：铁、钻、镍、铜、锰、铬等金属杂质产生的吸收峰（0.5~1.1μm)，目前杂质含量低于10-9，其影响已可忽略。原子缺陷吸收损耗光纤制造中，光纤材料受到热激励或光辐射导致某些共价键断裂，产生原子缺陷，此晶格很容易在光场的作用下产生振动，吸收光能，引起损耗，其峰值吸收波长约为630nm左右
◼ 本征吸收损耗：由光纤材料本身特性决定，包括： ◼ 红外吸收损耗：光波与晶格作用，传递部分光能给晶格，使其振动， 引起损耗。 Si-O键振动吸收的峰值在9.1、12.5、21 m，尾巴延伸至光 纤通信波段1.5~1.7 m。 ◼ 紫外吸收损耗：光子激发电子从低能级跃迁至高能级，光子能量被电 子吸收，引起损耗。吸收峰在0.16m，延伸至光纤通信波段，在 0.85um波段达1dB/km，在1.55um波段约0.05 dB/km。 ◼ 杂质吸收损耗： ◼ OH离子吸收：O-H键的基本谐振波长为2.73 m，但与Si-O键的谐振波 长相互作用，在光纤通信波段内产生1.39、1.24、0.95 m吸收峰，峰之 间的低损耗区构成了光纤通信的三个窗口 ◼ 金属离子吸收：铁、钴、镍、铜、锰、铬等金属杂质产生的吸收峰 （0.5~1.1 m)，目前杂质含量低于10-9，其影响已可忽略。 ◼ 原子缺陷吸收损耗 ◼ 光纤制造中，光纤材料受到热激励或光辐射导致某些共价键断裂，产 生原子缺陷，此晶格很容易在光场的作用下产生振动，吸收光能，引 起损耗，其峰值吸收波长约为630nm左右。 吸收损耗
散射损耗光的散射：》空气中浮游着无数的烟雾、尘粒，光照射到这些微粒上，微粒把光朝四面八方散射，微粒越多，光柱越亮，光的散射损耗越大，照射的距离也就越短。这种散射叫分子散射一切物质都由分子构成，光纤材料也不例外，所以散射损耗不可避免光纤的散射损耗，包括：瑞利散射损耗、波导散射损耗和非线性散射损耗
散射损耗 光的散射： ➢ 空气中浮游着无数的烟雾、尘粒， 光照射到这些微粒上，微粒把光朝 四面八方散射，微粒越多，光柱越 亮，光的散射损耗越大，照射的距 离也就越短。这种散射叫分子散射 ➢ 一切物质都由分子构成，光纤材料 也不例外，所以散射损耗不可避免 ➢ 光纤的散射损耗，包括：瑞利散射损耗、波导散射损耗 和非线性散射损耗
散射损耗瑞利散射光纤在加热制造过程中的热骚动，造成材料密度不均匀，进而造成折射率的不均匀（比光波长小的尺度上的随机变化），引起光的散射--瑞利散射。瑞利散射是光纤固有散射，大小与传输功率成正比，与入4成反比，在1.55um波段，瑞利散射引起的损耗约0.12~0.16dB/km（仍是该波段损耗的主要原因）。若在更长波段工作，瑞利损耗的影响将会减小，但受限于石英光纤的材料损耗（红外吸收）波导散射损耗■光纤芯径沿轴向不均匀（大于光波长尺度），造成导模和辐射模间的能量耦合，使能量从导模转移到辐射模，造成波导散射损耗（又称米氏散射），目前的光纤制造水平，可将芯径的变动控制到<1%，相应的散射损耗<0.03dB/km，可以忽略非线性散射损耗受激喇曼散射和受激布里渊散射：非弹性散射，导致能量转移，与石英光纤的振动激发态有关
◼ 瑞利散射 ◼ 光纤在加热制造过程中的热骚动，造成材料密度不均匀，进而造成 折射率的不均匀（比光波长小的尺度上的随机变化），引起光的散 射-瑞利散射。瑞利散射是光纤固有散射，大小与传输功率成正比， 与4成反比，在1.55 m波段，瑞利散射引起的损耗约0.12~0.16 dB/km（仍是该波段损耗的主要原因）。若在更长波段工作，瑞利 损耗的影响将会减小，但受限于石英光纤的材料损耗（红外吸收） ◼ 波导散射损耗 ◼ 光纤芯径沿轴向不均匀（大于光波长尺度），造成导模和辐射模间 的能量耦合，使能量从导模转移到辐射模，造成波导散射损耗（又 称米氏散射），目前的光纤制造水平，可将芯径的变动控制到<1%， 相应的散射损耗<0.03 dB/km，可以忽略 ◼ ◼ 受激喇曼散射和受激布里渊散射：非弹性散射，导致能量转移，与 石英光纤的振动激发态有关 散射损耗