光纖色散測量.ppt

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1、光纖色散測量1引言光纖色散使傳播的光脈沖隨傳輸距離的增加而展寬。脈沖展寬將限制傳輸容量或最大中繼距離。因此，光纖色散是表征光纖傳輸特性的又一重要參數(shù)，色散測量是光纖傳輸特性測量的又一重要內(nèi)容。色散的測量方法可分為兩類：1．時域法。這種方法是以確定沿光纖長度方向傳輸?shù)墓饷}沖展寬量為基礎(chǔ)的。通常用窄脈沖調(diào)制光源做為光纖的測試信號源，故又稱為脈沖法。2．頻域法。這種方法是根據(jù)被測光纖基帶頻響的幅頻特性確定其帶寬，然后確定色散系數(shù)。此方法采用頻率連續(xù)可調(diào)的正弦被調(diào)制光源做為測試信號源，故也稱為正弦波法或相移法。2時域法2.1模內(nèi)色散測量模內(nèi)色散是對給定的模式，由于波長不同群速度不同而引起的光脈沖展

2、寬。光纖系統(tǒng)的光源譜寬度一般都遠遠超過調(diào)制脈沖的頻譜寬度，因此可用下式描寫模內(nèi)色散式中，L是光纖的長度,dτ／dλ是脈沖延遲時間對波長的導數(shù)。M(λ)可解釋為單位長度的光纖，由于光源單位譜寬度所引起的脈沖展寬。它的單位是ps/nm·km。如M(λ)己知，則脈沖延遲的改變量為進行時域測量，需要一系列可以使用的單色光源或一個波長連續(xù)可調(diào)的光源，還需要一個能測量時間延遲的裝置。喇曼激光器當高強度的光通過液體或固體時，會產(chǎn)生非線性現(xiàn)象，這樣就可觀察到喇曼效應。此時，在射出的波束中，除了原來人射波束外，還有新產(chǎn)生的波長成分。其中波長較長的部分稱為斯托克斯線，強度較強，對光纖測量特別有用；而波長較短的

3、部分則稱為反斯托克斯線。2.2模間色散的測量對多模光纖，下面的兩個式子近似成立若光纖的沖激響應為h(τ)，則沖激響應的均方根寬度為考慮到實際情況，輸入脈沖是有一定寬度的,可得到圖1—6(a)使用砷化鎵激光器(0.908um)做往復脈沖法的實驗裝置；(b)終端反射器簡圖3頻域法頻域法是用正弦波調(diào)制光波來測量光纖色散的方法。3.1模內(nèi)色散測量模內(nèi)色散測量常采用相移法。相移法是通過測量不同波長下同一正弦調(diào)制信號的相移得出群延時與波長的關(guān)系，進而算出色散系數(shù)的一種方法。由于它要求的測試設(shè)備較簡單，且正弦信號可采用窄帶濾波放大．有利于提高信嗓比，測量準確度高，因此已被廣泛應用。相移法光纖色散測量系統(tǒng)

4、框圖假設(shè)光源的調(diào)制頻率為f(它應小于光纖的基帶帶寬)，經(jīng)長度為L的光纖后，波長為λ的光相對于波長為λ0的光傳播延時差為Δt，那么從光纖出射端接收到的兩種光的調(diào)制波形相位差Δφ(λ)滿足下式3.2模間色散測量利用頻譜分析儀分別測出光纖輸入和輸出光波包絡(luò)信號的頻域函數(shù)Pi(ω)和Po(ω)．然后求得基帶響應的幅頻函數(shù)H(ω)]＝Po(ω)／Pi(ω)．并確定被測光纖的帶寬B.根據(jù)帶寬B與基帶響應脈沖的均方根寬度σh的關(guān)系，即可得到由光纖色散引起的脈沖展寬量。4時域法和頻域法的比較時域法測光纖色散是觀察經(jīng)脈沖調(diào)制的光信號通過光纖后的時間延遲或脈沖展寬頻域法是使用不同頻率的正弦波調(diào)制光信號．測得光

5、纖的基帶響應。時域法要求產(chǎn)生和探測極窄的脈沖，而頻域法需要一個從低頻到高頻(GHz)的可調(diào)信號源用以驅(qū)動激光器或發(fā)光管，并要有相應的探測裝置：在測量準確度方面，頻域法優(yōu)于時域法。在實際測量中，由于輸入脈沖本身或光輸出探測器等原因，檢測到的脈沖不可能很窄。用頻域法來測量，只要根據(jù)H(ω)＝Po(ω)/Pi(ω)測量在光纖輸入端和輸出端的頻率響應，并求它們的商，就可以得到光纖的基帶響應的幅值。用時域法測量時，要涉及輸入脈沖和輸出脈沖的反卷積，計算比較復雜，準確度較差。另外，如果由時域法測量提供光纖的基帶響應，還需附加一臺計算機。