新型光纤和光纤的基本特性课件

第4章新型光纤和光纤的基本特性2018.04.16星期一第4章新型光纤和光纤的基本特性2018.04.16复习：弱导光纤的模式当光纤的芯层和包层的相对折射率差△<<1时，称这种光纤为弱导光纤。只能支持少数模式。弱导光纤,n1n2,k0n1k0n2;即k0n1k0n2；实际的光纤就是弱导光纤LPlm模特点：1、场的横向分量远大于纵向分量；

2、场的横向分量是线偏振的，（Hx,Ey;Ex,Hy）

3、满足标量场方程，在边界处连续

4、LP模只有四个不为零的场分量Ex,0,Ez,0,Hy,Hz;0,Ey,Ez,Hx,0,Hz复习：弱导光纤的模式当光纤的芯层和包层的相对折射率差△<<1LP模与传统模的标记方法的关系

精确模单模光纤实际存在两个正交的偏振模，LP01X和LP01y

；LP模与传统模的标记方法的关系精确模单模光纤实际存在两个正新型光纤和光纤的基本特性课件主要内容一、光纤的传输特性二、特种光纤三、单模光纤色散补偿、减小色散的影响主要内容一、光纤的传输特性一、光纤的传输特性1、光纤的损耗损耗系数光纤的损耗限制了光纤最大无中继传输距离。损耗大小用损耗系数α(λ)表示，单位为dB/km,即单位长度光纤的光功率损耗dB（分贝）值。如果注入光纤的功率为p(z=0),光纤的长度为L，经长度L的光纤传输后光功率为p(z=L)，则α(λ)为一、光纤的传输特性1、光纤的损耗如果注入光纤

影响光纤的损耗系数较多,包括：1、瑞利散射；2、光纤缺陷；3、杂质吸收（如OH-根离子、红外）等式中，c1为瑞利散射常数，c2为与缺陷有关的常数，A(λ)为杂质引起的波吸收。损耗是波长的函数:影响光纤的损耗系数较多,式中，c1为瑞利散射常数，c2为与光纤损耗与波长的关系α(λ)与波长的关系如下图所示。从图中可看出，有三个低损耗窗口，其中心波长分别位于0.85μm、1.30μm、1.55μm处。光纤损耗与波长的关系α(λ)与波长的关系如下图所示。从图光纤可用频谱

窗口单模光纤的第一低损耗窗口位于0.85μm附近;第二低损耗窗口位于1.30μm附近;第三低损耗窗口位于1.55μm附近。

三个波段:

S波段：1475-1510nm；

C波段：位于1528～1565nm：

L波段：1565～1620nm。光纤可用频谱窗口三个波段:2、光纤的色散色散种类（1）模式色散（2）单模光纤的波长色散

a、材料色散

b、波导色散

C、偏振模色散2、光纤的色散色散种类（1）模式色散（2）单模光纤的波长色散（1）光纤的模式色散

模间时延差

模间时延主要存在于多模光纤中。由于不同的模的传播路径不同，因此到达目的地时不同的模之间存在时延差。对于多模光纤，其纤芯为50μm，远大于光的波长1.3μm，因而波动理论与几何光学分析的结论是一致的。可以将一个模式看成是光线在光纤中一种可能的行进路径。由于不同的路径其长度不同，因而对应的不同的模式其传播时延也不同。（1）光纤的模式色散模间时延差对于多模光纤，其纤芯为5图模间时延差图模间时延差设有一光脉冲注入长为L的阶跃型光纤中，可以用几何光学求出其最大的时延差δτ。设一单色光波注入光纤中，其能量将由不同的模式携带，速度最快的模（路径最短）与中心轴线光线相对应，速度最慢的模（路径最长）与沿全反射路径的光线相对应，可求出最大的时延差：

上式利用了全反射定理：sinθ=n2/n1，其中τ为单位长度的时延。

设有一光脉冲注入长为L的阶跃型光纤中，可以用几何光学求出其模间色散的减少模式色散：由于不同的光线在光纤中传输的时间不同，因而输入一个光脉冲时，其能量在时间上相对集中，经光纤传输后到达输出端，输出一个光脉冲，其能量在时间上相对弥散(脉冲展宽)，这种现象称为模式色散。模式色散的影响。

措施：通过合理设计光纤，模式色散可以减小（如渐变光纤），甚至没有（如单模光纤）。模间色散的减少措施：通过合理设计光纤，模式色散可以减小（如多模光纤的最大比特率由于模式色散的存在，展宽的光脉冲会达到某种程度，使得前后光脉冲相互重叠，可能造成误码。一根光纤信号传输的速率？？

一个粗略的判据是,只要光脉冲在时间上的展宽不超过系统比特周期1/B的1/2，即1/(2B)（B为系统的比特率也就是信息传输速率），就可接受。因此模式色散有如下的限制:多模光纤的最大比特率一个粗略的判据是,只要光脉冲在时间上的

因而光纤通信系统由于受模式色散的影响，其比特距离积为：

如Δ=0.01，n1=1.5（≈n2），可得BL<10（Mb/s）·km。阶跃多模光纤因而光纤通信系统由于受模式色散的影响，其比特距离积为：

对于折射率成抛物线分布的渐变光纤，在光纤L处，最快光线和最慢光线的时延差为：

如假设

,则系统的带宽距离积为对于折射率成抛物线分布的渐变光纤，在光纤L处，最快光（2）单模光纤的波长色散(色度色散)

相速单色光波可以描述为E(z,t)=Acos(ω0t-β(ω0)z)式中：A为光场的振幅，β(ω=ω0)为传播常数，ω0=2πf0。（2）单模光纤的波长色散(色度色散)相速

相速vφ定义为与行波光场保持固定相位的观察者前进的速度或等相位面（ωt-βz=常数）前进的速度:ω0t-β(ω0)z=c相速vφ定义为与行波光场保持固定相位的观察者前进的速度或等群速实际光纤通信系统中的光波不是单色波，为简化分析,

假设光波只包含两个分量：ω0+Δω和ω0-Δω，且Δω<<ω0，则有

β(ω0±Δω)≈β0±β1Δω式中群速β(ω0±Δω)≈β0±β1Δω式中则光脉冲的电场可以描述为

E(z,t)=E［cos((ω0+Δω)t-β(ω0+Δω)z)+cos((ω0-Δω)t-β(ω0-Δω)z)］≈Ecos(Δωt-β1Δωz)cos(ω0t-β0z)可见，合成光波E(z,t)是一个调制波，为快变化的光载波cos(ω0t-β0z)和一个慢变化的包络波cos(Δωt-β1Δωz)的乘积。其中，E为光场的振幅；ω0±Δω为调制信号产生的频率分量，以不同的相速传播（β0±Δβ）;ω0为光波的频率。则光脉冲的电场可以描述为可见，合成光波E(z,t)是一个调光载波行进的速度为光波的相速,即为ω0/β0，包络行进的速度1/β1相应地称为群速,即：光载波行进的速度为光波的相速,即为ω0/β0，

由于群速与频率的依赖关系，光脉冲的不同分量的传播速度不同，到达光纤的输出端有先有后，因而光脉冲被展宽了。假设谱宽为Δω，光纤的长度为L，则光脉冲的展宽为：

式中,D为色散系数，单位是:ps/(nm·km)即单位长度(km)、单位波长(nm)间隔的时延(ps)值。由于群速与频率的依赖关系，光脉冲的不同分量的传播速度不同其中，第一项为材料色散，与光纤的折射率和波长有关;第二项为波导色散，与波导的结构参数V、Δ有关。色散系数D的表达式：其中，第一项为材料色散，与光纤的折射率和波长有关;第二项为a、材料色散材料色散是由于石英材料的折射率随波长变化（是波长的函数）而引起的；

实际的光源的谱是有一定宽度的，因而不同的波长由于速度不同相互之间有延迟，导致输入光纤的窄脉冲输出时变宽了。

对于普通的单模光纤，材料色散在波长λ=1.27μm左右时为零，λ>1.27μm时有正的色散，λ<1.27μm时有负的色散。a、材料色散波导色散是由于光纤的波导结构引起的色散，与光纤的结构参数如V等有关。对于普通的单模光纤，波导色散相对于材料色散较小，它与光纤结构参数有关，随V、光纤的纤芯、光波长的减小而变大。波导色散为负色散。b、波导色散波导色散是由于光纤的波导结构引起的色散，与光纤的结构参数如V常规单模光纤的色散特性示意图常规单模光纤的色散特性示意图脉冲线宽Δλ,经过单位长度的光纤后脉冲的展宽量为:设λ1>λ2,若D>0,则τ1>τ2表示长波比短波的时延大,长波的速度小于短波的速度,这是反常色散反常色散区正常色散区红光，绿光？？正常色散、反常色散脉冲线宽Δλ,经过单位长度的光纤后脉冲的展宽量为:设λ1>初始脉冲输出脉冲三、单模光纤色散补偿、减小色散的影响光纤脉冲展宽示意图初始脉冲输出脉冲三、单模光纤色散补偿、减小色散的影响光纤脉

单模光纤中的基模LP01可以分成相互正交的线性偏振模LP01X和LP01y

。对于理想的圆柱对称光纤，这两个模具有相同的传播常数，尽管光脉冲的能量分布在这两个模上，但并没有引起光脉冲的展宽。实际上，光纤不可能保证圆柱对称性，存在双折射，因而这两个模的传播常数有微小的差别，分布在这两个模式上的光能略微有分开。传播常数的差别导致了光脉冲的展宽，称这一现象为偏振模色散PMD偏振模及其色散单模光纤中的基模LP01可以分成相互正交的线性偏振模SlowpolarizationstateFastpolarizationstatet

=DelayInputpulset

Combined

output偏振模色散LP01XLP01ySlowpolarizationstateFastpo二、特种光纤1、零色散波长光纤2、色散位移光纤DSF3、色散平坦光纤DFF4、色散补偿光纤DCF5、非零色散位移光纤（G.655）6、大有效面积光纤7、光子晶体光纤8、掺稀土元素光纤二、特种光纤1、零色散波长光纤2、色散位移光纤DSF3、色散1、零色散波长光纤。

在某一波长范围，如λ>1.27μm，由于材料色散与波导色散符号相反，因而在某一波长上可以完全相互抵消。对于普通的单模光纤，波长为λ=1.30μm，选用工作于该波长的光纤其色散最小。常规单模光纤的色散特性示意图1、零色散波长光纤。常规单模光纤的色散特性示意图2、色散位移光纤DSF。减小光纤的纤芯使波导色散增加，可以把零色散波长向长波长方向移动，从而在光纤最低损耗窗口λ=1.55μm附近得到最小色散。将零色散波长移至λ=1.55μm附近的光纤称为DSF光纤。

3、色散平坦光纤DFF。将在λ=1.30μm和λ=1.55μm范围内，色散接近于零的光纤称为DFF光纤。2、色散位移光纤DSF。3、色散平坦光纤DFF。4、色散补偿光纤DCF。普通单模光纤的色散典型值为几个ps/(nm·km)，在特定波长范围内，DCF光纤的色散符号与其相反，即D为负数，这样当DCF光纤与普通单模光混合使用时,色散得到了补偿。为了得到好的补偿效果,通常DCF光纤的色散值很大，典型值为-103ps/(km·nm)，所以只需很短的DCF光纤就能补偿很长的普通单模光纤。(色散管理)

色散补偿器如光纤光栅FBG。

其原理都是让原先跑得快的波长经过补偿器时慢下来，减少不同波长由于速度不一样而导致的时延。DCFDCFDCF4、色散补偿光纤DCF。色散补偿器如光纤光栅FBG。DCFDAB啁啾光纤光栅原理：不同波长的光在光栅的不同位置反射AB啁啾光纤光栅原理：不同波长的光在光栅的不同位置反射环形器啁啾光纤光栅1.补偿一阶二阶色散2.动态补偿环形器啁啾光纤光栅1.补偿一阶二阶色散5、非零色散位移光纤（G.655）色散位移光纤在单信道系统中运行良好；在WDM系统中，由于有多个波长，各波长的色散接近于零，会引起四波混频。所以研究者研制了非零色散位移光纤。

色散值为0.1-6ps/(nm.km)作用：

可用于WDM系统中。零色散点在1500nm附近，在1525-1620nm（对应于掺铒光纤放大器的放大范围）的整个波段上，色散值为正值。5、非零色散位移光纤（G.655）色散位移光纤在单信道系统中非零色散位移光纤折射率分布非零色散位移光纤折射率分布几种单模光纤色散分布图几种单模光纤色散分布图6、大有效面积（模场面积）光纤折射率分布图增大有效面积，可以减小非线性效应6、大有效面积（模场面积）光纤折射率分布图增大有效面积，可以7、光子晶体光纤多孔光纤，微结构光纤折射率引导型光子晶体光纤(index-guidingPCF)

光子带隙波导型光子晶体光纤(photonicband-gapPCF)

7、光子晶体光纤多孔光纤，微结构光纤折射率引导型光子晶体光纤光子晶体光纤的制作

步骤：首先设计出光子晶体光纤的基本结构，然后将预先熔融制成的预制棒研磨、钻孔后在光纤塔内拉伸成微细管；将这些微细管按照预先设计形状（六角形，网状等等）排列在一起，中心替换成一根直径完全相同的实心微棒或者抽掉中间的实心微棒甚或再将周围的一圈微细管也同时抽去形成空芯结构；再经过一步或两步复拉伸形成最后所要的光子晶体光纤。对不同结构参数的光子晶体光纤应设定不同温度,以保证结构形状不变形。光子晶体光纤的制作步骤：首先设计出光子晶体光纤的基本结构，光子晶体光纤的模场分布光子晶体光纤的模场分布光子晶体光纤的特性

a、无截止单模特性传统光纤的归一化频率V决定了模式数目，当V<2.405时光纤是单模的。由于材料折射率相对于波长的变化较缓慢，因此传统光纤的V值与波长差不多成反比，如果缩短工作波长，就出现多模化。普通单模光纤的截止波长一般大于1。

光子晶体光纤在337nm到1550nm波长范围内都是单模的。

光子晶体光纤有效归一化频率作为光子晶体光纤的单模传输条件

光子晶体光纤的特性a、无截止单模特性光子晶体光纤在337n在较长的工作波长下时，光场分布扩展到纤芯附近的气孔区域；如果工作波长较短，光场向包层空气孔的渗出就减小，也就是说光场更集中于纤芯位置，所以包层的有效折射率上升，从而接近于纤芯的折射率。结果是，随着波长变短，纤芯和包层的折射率差减小，V值的波长依赖性减弱，使得归一化频率趋于定值，从而可以在更宽的带宽范围内实现单模工作。在较长的工作波长下时，光场分布扩展到纤芯附近的气孔区域；b、灵活控制的色散特性PCF的另一个重要特点是其可以灵活控制的色散特性。就光子晶体光纤的结构特征来说，它对波导色散有较高的控制性。常规光纤是在石英玻璃中掺杂而在截面内形成一定的折射率分布制成的，由于材料不匹配会造成光纤损耗，因此纤芯和包层的折射率差不能过大。光子晶体光纤由单一材料(纯二氧化硅)构成，它不存在常规光纤的材料不匹配现象。通过合理调节空气孔的尺寸和间距，可以获得较大的折射率差，从而更有效的控制波导色散。因此，通过设法改进PCF的波导结构就可以实现各种期望的色散特性。b、灵活控制的色散特性PCF的另一个重要特点是其可以灵活控制c、高双折射特性

在PCF中比较容易实现高的双折射，只需将PCF横截面上的圆对称性破坏，比如，在对称方向上减少一些空气孔或者改变空气孔的尺寸。下图图给出了两种类型的高双折射光子晶体光纤的截面图目前报道的最高的双折射高达7.7×10-3

[37]c、高双折射特性在PCF中比较容易实现高的双折射，只需将P8、掺稀土元素光纤掺铒光纤，掺镱光纤作用制作光纤放大器，光纤激光器特种材料光纤，见书P1018、掺稀土元素光纤掺铒光纤，掺镱光纤特种材料光纤，见书P10重点一、光纤的损耗二、光纤的色散思考题：零色散位移光纤是根据什么原理设计的？重点一、光纤的损耗思考题：零色散位移光纤是根据什么原理设计的第4章新型光纤和光纤的基本特性2018.04.16星期一第4章新型光纤和光纤的基本特性2018.04.16复习：弱导光纤的模式当光纤的芯层和包层的相对折射率差△<<1时，称这种光纤为弱导光纤。只能支持少数模式。弱导光纤,n1n2,k0n1k0n2;即k0n1k0n2；实际的光纤就是弱导光纤LPlm模特点：1、场的横向分量远大于纵向分量；

2、场的横向分量是线偏振的，（Hx,Ey;Ex,Hy）

3、满足标量场方程，在边界处连续

4、LP模只有四个不为零的场分量Ex,0,Ez,0,Hy,Hz;0,Ey,Ez,Hx,0,Hz复习：弱导光纤的模式当光纤的芯层和包层的相对折射率差△<<1LP模与传统模的标记方法的关系

精确模单模光纤实际存在两个正交的偏振模，LP01X和LP01y

；LP模与传统模的标记方法的关系精确模单模光纤实际存在两个正新型光纤和光纤的基本特性课件主要内容一、光纤的传输特性二、特种光纤三、单模光纤色散补偿、减小色散的影响主要内容一、光纤的传输特性一、光纤的传输特性1、光纤的损耗损耗系数光纤的损耗限制了光纤最大无中继传输距离。损耗大小用损耗系数α(λ)表示，单位为dB/km,即单位长度光纤的光功率损耗dB（分贝）值。如果注入光纤的功率为p(z=0),光纤的长度为L，经长度L的光纤传输后光功率为p(z=L)，则α(λ)为一、光纤的传输特性1、光纤的损耗如果注入光纤

影响光纤的损耗系数较多,包括：1、瑞利散射；2、光纤缺陷；3、杂质吸收（如OH-根离子、红外）等式中，c1为瑞利散射常数，c2为与缺陷有关的常数，A(λ)为杂质引起的波吸收。损耗是波长的函数:影响光纤的损耗系数较多,式中，c1为瑞利散射常数，c2为与光纤损耗与波长的关系α(λ)与波长的关系如下图所示。从图中可看出，有三个低损耗窗口，其中心波长分别位于0.85μm、1.30μm、1.55μm处。光纤损耗与波长的关系α(λ)与波长的关系如下图所示。从图光纤可用频谱

窗口单模光纤的第一低损耗窗口位于0.85μm附近;第二低损耗窗口位于1.30μm附近;第三低损耗窗口位于1.55μm附近。

三个波段:

S波段：1475-1510nm；

C波段：位于1528～1565nm：

L波段：1565～1620nm。光纤可用频谱窗口三个波段:2、光纤的色散色散种类（1）模式色散（2）单模光纤的波长色散

a、材料色散

b、波导色散

C、偏振模色散2、光纤的色散色散种类（1）模式色散（2）单模光纤的波长色散（1）光纤的模式色散

模间时延差

模间时延主要存在于多模光纤中。由于不同的模的传播路径不同，因此到达目的地时不同的模之间存在时延差。对于多模光纤，其纤芯为50μm，远大于光的波长1.3μm，因而波动理论与几何光学分析的结论是一致的。可以将一个模式看成是光线在光纤中一种可能的行进路径。由于不同的路径其长度不同，因而对应的不同的模式其传播时延也不同。（1）光纤的模式色散模间时延差对于多模光纤，其纤芯为5图模间时延差图模间时延差设有一光脉冲注入长为L的阶跃型光纤中，可以用几何光学求出其最大的时延差δτ。设一单色光波注入光纤中，其能量将由不同的模式携带，速度最快的模（路径最短）与中心轴线光线相对应，速度最慢的模（路径最长）与沿全反射路径的光线相对应，可求出最大的时延差：

上式利用了全反射定理：sinθ=n2/n1，其中τ为单位长度的时延。

设有一光脉冲注入长为L的阶跃型光纤中，可以用几何光学求出其模间色散的减少模式色散：由于不同的光线在光纤中传输的时间不同，因而输入一个光脉冲时，其能量在时间上相对集中，经光纤传输后到达输出端，输出一个光脉冲，其能量在时间上相对弥散(脉冲展宽)，这种现象称为模式色散。模式色散的影响。

措施：通过合理设计光纤，模式色散可以减小（如渐变光纤），甚至没有（如单模光纤）。模间色散的减少措施：通过合理设计光纤，模式色散可以减小（如多模光纤的最大比特率由于模式色散的存在，展宽的光脉冲会达到某种程度，使得前后光脉冲相互重叠，可能造成误码。一根光纤信号传输的速率？？

一个粗略的判据是,只要光脉冲在时间上的展宽不超过系统比特周期1/B的1/2，即1/(2B)（B为系统的比特率也就是信息传输速率），就可接受。因此模式色散有如下的限制:多模光纤的最大比特率一个粗略的判据是,只要光脉冲在时间上的

因而光纤通信系统由于受模式色散的影响，其比特距离积为：

如Δ=0.01，n1=1.5（≈n2），可得BL<10（Mb/s）·km。阶跃多模光纤因而光纤通信系统由于受模式色散的影响，其比特距离积为：

对于折射率成抛物线分布的渐变光纤，在光纤L处，最快光线和最慢光线的时延差为：

如假设

,则系统的带宽距离积为对于折射率成抛物线分布的渐变光纤，在光纤L处，最快光（2）单模光纤的波长色散(色度色散)

相速单色光波可以描述为E(z,t)=Acos(ω0t-β(ω0)z)式中：A为光场的振幅，β(ω=ω0)为传播常数，ω0=2πf0。（2）单模光纤的波长色散(色度色散)相速

相速vφ定义为与行波光场保持固定相位的观察者前进的速度或等相位面（ωt-βz=常数）前进的速度:ω0t-β(ω0)z=c相速vφ定义为与行波光场保持固定相位的观察者前进的速度或等群速实际光纤通信系统中的光波不是单色波，为简化分析,

假设光波只包含两个分量：ω0+Δω和ω0-Δω，且Δω<<ω0，则有

β(ω0±Δω)≈β0±β1Δω式中群速β(ω0±Δω)≈β0±β1Δω式中则光脉冲的电场可以描述为

E(z,t)=E［cos((ω0+Δω)t-β(ω0+Δω)z)+cos((ω0-Δω)t-β(ω0-Δω)z)］≈Ecos(Δωt-β1Δωz)cos(ω0t-β0z)可见，合成光波E(z,t)是一个调制波，为快变化的光载波cos(ω0t-β0z)和一个慢变化的包络波cos(Δωt-β1Δωz)的乘积。其中，E为光场的振幅；ω0±Δω为调制信号产生的频率分量，以不同的相速传播（β0±Δβ）;ω0为光波的频率。则光脉冲的电场可以描述为可见，合成光波E(z,t)是一个调光载波行进的速度为光波的相速,即为ω0/β0，包络行进的速度1/β1相应地称为群速,即：光载波行进的速度为光波的相速,即为ω0/β0，

由于群速与频率的依赖关系，光脉冲的不同分量的传播速度不同，到达光纤的输出端有先有后，因而光脉冲被展宽了。假设谱宽为Δω，光纤的长度为L，则光脉冲的展宽为：

式中,D为色散系数，单位是:ps/(nm·km)即单位长度(km)、单位波长(nm)间隔的时延(ps)值。由于群速与频率的依赖关系，光脉冲的不同分量的传播速度不同其中，第一项为材料色散，与光纤的折射率和波长有关;第二项为波导色散，与波导的结构参数V、Δ有关。色散系数D的表达式：其中，第一项为材料色散，与光纤的折射率和波长有关;第二项为a、材料色散材料色散是由于石英材料的折射率随波长变化（是波长的函数）而引起的；

实际的光源的谱是有一定宽度的，因而不同的波长由于速度不同相互之间有延迟，导致输入光纤的窄脉冲输出时变宽了。

对于普通的单模光纤，材料色散在波长λ=1.27μm左右时为零，λ>1.27μm时有正的色散，λ<1.27μm时有负的色散。a、材料色散波导色散是由于光纤的波导结构引起的色散，与光纤的结构参数如V等有关。对于普通的单模光纤，波导色散相对于材料色散较小，它与光纤结构参数有关，随V、光纤的纤芯、光波长的减小而变大。波导色散为负色散。b、波导色散波导色散是由于光纤的波导结构引起的色散，与光纤的结构参数如V常规单模光纤的色散特性示意图常规单模光纤的色散特性示意图脉冲线宽Δλ,经过单位长度的光纤后脉冲的展宽量为:设λ1>λ2,若D>0,则τ1>τ2表示长波比短波的时延大,长波的速度小于短波的速度,这是反常色散反常色散区正常色散区红光，绿光？？正常色散、反常色散脉冲线宽Δλ,经过单位长度的光纤后脉冲的展宽量为:设λ1>初始脉冲输出脉冲三、单模光纤色散补偿、减小色散的影响光纤脉冲展宽示意图初始脉冲输出脉冲三、单模光纤色散补偿、减小色散的影响光纤脉

单模光纤中的基模LP01可以分成相互正交的线性偏振模LP01X和LP01y

。对于理想的圆柱对称光纤，这两个模具有相同的传播常数，尽管光脉冲的能量分布在这两个模上，但并没有引起光脉冲的展宽。实际上，光纤不可能保证圆柱对称性，存在双折射，因而这两个模的传播常数有微小的差别，分布在这两个模式上的光能略微有分开。传播常数的差别导致了光脉冲的展宽，称这一现象为偏振模色散PMD偏振模及其色散单模光纤中的基模LP01可以分成相互正交的线性偏振模SlowpolarizationstateFastpolarizationstatet

=DelayInputpulset

Combined

output偏振模色散LP01XLP01ySlowpolarizationstateFastpo二、特种光纤1、零色散波长光纤2、色散位移光纤DSF3、色散平坦光纤DFF4、色散补偿光纤DCF5、非零色散位移光纤（G.655）6、大有效面积光纤7、光子晶体光纤8、掺稀土元素光纤二、特种光纤1、零色散波长光纤2、色散位移光纤DSF3、色散1、零色散波长光纤。

在某一波长范围，如λ>1.27μm，由于材料色散与波导色散符号相反，因而在某一波长上可以完全相互抵消。对于普通的单模光纤，波长为λ=1.30μm，选用工作于该波长的光纤其色散最小。常规单模光纤的色散特性示意图1、零色散波长光纤。常规单模光纤的色散特性示意图2、色散位移光纤DSF。减小光纤的纤芯使波导色散增加，可以把零色散波长向长波长方向移动，从而在光纤最低损耗窗口λ=1.55μm附近得到最小色散。将零色散波长移至λ=1.55μm附近的光纤称为DSF光纤。

3、色散平坦光纤DFF。将在λ=1.30μm和λ=1.55μm范围内，色散接近于零的光纤称为DFF光纤。2、色散位移光纤DSF。3、色散平坦光纤DFF。4、色散补偿光纤DCF。普通单模光纤的色散典型值为几个ps/(nm·km)，在特定波长范围内，DCF光纤的色散符号与其相反，即D为负数，这样当DCF光纤与普通单模光混合使用时,色散得到了补偿。为了得到好的补偿效果,通常DCF光纤的色散值很大，典型值为-103ps/(km·nm)，所以只需很短的DCF光纤就能补偿很长的普通单模光纤。(色散管理)

色散补偿器如光纤光栅FBG。

其原理都是让原先跑得快的波长经过补偿器时慢下来，减少不同波长由于速度不一样而导致的时延。DCFDCFDCF4、色散补偿光纤DCF。色散补偿器如光纤光栅FBG。DCFDAB啁啾光纤光栅原理：不同波长的光在光栅的不同位置反射AB啁啾光纤光栅原理：不同波长的光在光栅的不同位置反射环形器啁啾光纤光栅1.补偿一阶二阶色散2.动态补偿环形器啁啾光纤光栅1.补偿一阶二阶色散5、非零色散位移光纤（G.655）色散位移光纤在单信道系统中运行良好；在WDM系统中，由于有多个波长，各波长的色散接近于零，会引起四波混频。所以研究者研制了非零色散位移光纤。

色散值为0.1-6ps/(nm.km)作用：

可用于WDM系统中。零色散点在1500nm附近，在1525-1620nm（对应于掺铒光纤放大器的放大范围）的整个波段上，色散值为正值。5、非零色散位移光纤（G.655）色散位移光纤在单信道系统中非零色散位移光纤折射率分布非零色散位移光纤折射率分布几种单模光纤色散分布图几种单模光纤色散分布图6、大有效面积（模场面积