2-5光纤的损耗

2.5光纤的损耗特性2.5光纤的损耗特性•损耗定义:POUT--出纤光功率Pin--入纤光功率若P0是入射光纤的功率，则传输功率PT为：)exp(0LPPT这里代表光纤的损耗系数，L是光纤长度，习惯上光纤的损耗通过下式用dB/km来表示：343.4log10)/(10inoutPPLkmdB2.5光纤的损耗特性第二传输窗口第一传输窗口13001550850紫外吸收红外吸收瑞利散射0.22.5损耗(dB/km)波长(nm)OH离子吸收峰光纤损耗谱特性第三传输窗口在1.55m处最小损耗约为0.2dB/km2.5光纤的损耗特性损耗机理2.5光纤的损耗特性0.010.050.10.51510501000.81.01.21.41.6实验波导缺陷紫外吸收瑞利散射红外吸收波长/m损耗/(dB·km－1)2.5光纤的损耗特性2.5光纤的损耗特性•瑞利散射是一种基本损耗机理。•由于制造过程中沉积到熔石英中的随机密度变化引起的，导致折射率本身的起伏，使光向各个方向散射。•大小与4成反比，R＝C/4（dB/km）因而主要作用在短波长区。•瑞利散射损耗对光纤来说是其本身固有的，因而它确定了光纤损耗的最终极限。•在1.55m波段，瑞利散射引起的损耗仍达0.12~0.16dB/km，是该段损耗的主要原因。2.5光纤的损耗特性•瑞利（1842~1919）:英国物理学家•瑞利散射发明家•1904年获得诺贝尔奖2.5光纤的损耗特性2.5光纤的损耗特性宏观弯曲和微观弯曲示意图2.5光纤的损耗特性另：连接损耗、耦合损耗和非线性散射损耗2.5光纤的损耗特性(a)三种实用光纤；(b)优质单模光纤波长/m损耗/(dB·km－1)0.802468100.61.01.21.41.6800损耗/(dB·km－1)波长/nm0.0SIFGIFSMF0.51.02.02.53.03.54.01.51000120014001600abcdeabcde85013001310138015501.810.350.340.400.19nmdB/km(a)(b)1.8实用光纤损耗谱损耗谱、吸收峰、工作波长2.5光纤的损耗特性由图：从多模阶跃型(SIF)、渐变型(GIF)光纤到单模(SMF)光纤，损耗依次减小。在0.8~1.55波段内，除吸收峰外，光纤损耗随波长增加而迅速减小。从色散的讨论中看到：从多模SIF、GIF光纤到SMF光纤，色散依次减小(带宽依次增大)。石英单模光纤的零色散波长在1.31，还可以把零色散波长从1.31移到1.55，实现带宽最大损耗最小的传输。正因为这些特性，使光纤通信从SIF、GIF光纤发展到SMF光纤，从短波长(0.85μm)“窗口”发展到长波长(1.31μm和1.55μm)“窗口”，使系统技术水平不断提高。mmmm2.5光纤的损耗特性1、工作波长λ=1.31μm，某光纤的损耗为0.5dB/km,如果最初射入光纤的光功率是0.5mW，试问经过4km以后，以dB为单位的功率电平是多少？2、光纤损耗产生的原因？3、光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展？4、为什么光纤工作波长选择1.55μm、1.31μm、0.85μm三个窗口？