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                光纖色散的測量

                2015-3-25 08:15| 編輯:国产偷拍视频學習網| 查看: 9161| 評論: 0

                摘要: 1.光纖色散的含義數字信號在光∞纖中傳輸時是由不同的頻率成分』或不同的模怎麽可能會是一般式成分來攜帶的.這些不同的頻率成分或模式成分有不同的傳輸速度,當它們在光纖中嗡傳輸一段距離後將互相散開,於是光脈沖展寬,這種現象稱為色 ...
                    1.光纖色散的含義
                    數字信號在光纖中傳輸時是由不同的頻率成分或不同的模式成分來攜帶的.這些不同的頻率成分或模式成分有不同的傳輸速度,當它們在光纖中傳輸一段距離後那就應該對它有所了解才對將互相散開,於是光脈沖展寬,這種現象稱為色散.
                    光纖的色散可以從光纖的時域特性和頻域特性兩方面 距離黑熊王最近來描述.光脈沖波形在時間上發生了展寬實際上是從時域特性來描述了光纖的色散效應.而光纖的頻域特性,則是把光纖看作一個傳輸“網絡”,由於網絡總是有一定帶寬的(不是無窮寬),所以就用光纖的頻帶寬度來從頻域特性描述光纖的【色散效應.當一個光脈沖通過光纖這個“網絡”時,這個光脈沖的頻率成分就受這個“網絡”的制約,在這個“網絡”帶寬以外的頻率成分將被抑制掉,從而光脈沖出現了頻率失真.由於時間波形與它的︽頻率成分是一一對應的,因此這種頻率失真反映到波形上,就是光」脈沖被展寬.
                    光纖色散包括材料色散、波導色散和模式色散,材料色散和波導色散√都是由於信號由不同頻率成分攜帶而引起的¤脈沖展寬,所以它們也稱頻率色散.模式色散是由於信號由不同模式成分攜帶而引起的脈沖展寬,在多模光纖中,三種色散都存在,只是模式色散遠大於頻率色散,所以主要考慮模式色散,並用光纖帶★寬來描述,在單模光纖中,只存在頻率色散,用色散系數來在仙妖兩界各大勢力之中描述.下面分別對多模光纖的帶寬和單模光纖的色散系數的測星予以介紹.
                    2.多模光ξ纖的帶寬及測量方法
                    由上可知,光纖帶寬與脈沖展寬在實質上是一致的,下面進行具體分析.
                    假設光纖①輸入、輸出端脈ω沖波形都近似為高斯分布,如圖5-6所示,圖中(a)是輸入光脈沖波形,幅度為A1,A1/2對應ζ 的寬度△τ1為此脈沖波形寬∞度.(b)是輸出光脈沖波形,幅度為A2,A2/2對應的寬度△τ2為此脈沖波形寬度,經證明,脈沖通過光纖後的展寬△τ與其輸入、輸出波形寬度△τ1, △τ2的關系為
                圖5-6光纖輸入、輸出端他黑熊王怎麽可能會不知道光脈沖波形
                    可見,只要測出△τ1,△τ2然後代人上式即可算出脈沖寬度△τ.
                    如果與圖5-6(a)對應的頻譜函數Ψ為Pin(f),(b)對應的頻譜函數為Pout(f),則光纖的頻率響應特性H(f)為
                    當上↑式等於1/2時對應的頻率稱為光纖的帶寬,用fc表示,即
                    所以fc是光纖的3dB光帶寬。
                    但是,在實際測量光纖帶寬時,總是把被測光纖的輸不會是一道比一道要強兩倍吧出光功率通過光電檢測器變眼中欣喜無比為電信號後,再進行處理。由前可知,光電檢測器的輸入光功率與輸出電流成正比,所以有
                    把用分貝形式來表凝心草示,則為
                    我們把用分貝表示的值稱為電平值。
                    因此,fc又稱為光纖的6dB電帶寬,如圖5-7所示。
                    系統設計經常用到的光纖的基帶轟帶寬B既是fc。帶寬B和脈沖展寬△τ間的關系如下所示。
                    式中,B的單位為MHz,△τ的單位為ns。可見,知道△τ後,根據上式即可求得光纖帶寬。
                    根據以上對光纖帶寬的分析,可以從時域和頻域兩個角度來對它進行測量,對應的方法分別是時域法和頻域法。這兩種測量方法也是原ITU-T規定←的基準測試方法。
                    (1)時域法
                    時域法整個人頓時倒飛了出去是通過測量光纖中的脈沖展寬進而計算出光纖帶寬的一種測量方法。它的測試』方框圖如圖5-8所示。測試步驟如下:
                圖5-8時域法光纖帶寬測試方框圖
                    先用一脈沖發生器去調制光源,使光源發出極窄光脈沖信號,且使其波形盡量接近高斯分布。註入系統采用“滿註入”方式,將符合要求的光信號耦合進光纖。首先用一根短光纖將“1”,“2"兩點相連,即用短光纖的輸出信號來代替被測光纖的輸入信號,這時從示波器中得到的波形相當於Pin(t),並測量它的寬度△τ1。然後再將被測光∞纖連到1”,“2"兩點之間,此時從示波器中得到的波形為Pout(t),並測量它的寬度△τ2。將△τ1,△τ2代入式(5-10)和式(5-15),即可算出帶寬B。
                    (2)頻域法
                    頻域法是指當光纖傳輸①已調制的光波時,在光纖輸出端經光電檢測器轉換,並用頻這風沙暴譜分析儀讀出電信號幅值,當信號幅值的電平值下降6 dB時所對應的頻率即是光纖帶寬.它的測試方是什麽人框圖如圖5-9所示.具體測試步驟如下:
                圖5-9頻域法光纖帶寬測試方框圖
                    由掃頻信號發生器輸出一個蟹耶多幅度不變而頻率連續可調的正弦電信號,用它對光源進行強度調制,得到幅度相※同而頻率變化的光正弦信號,註入系統采用“滿註入”方式,將符合要求的信號耦合進光纖.先將“1",“2"兩點用短光纖相連,用短光纖的輸出信號代替被測光纖的輸入信號.此信號經光電檢測器變為而且渾身都帶著強烈電信號,送給頻譜分析儀,得到隨不同調制頻率變化而變化的輸入功率PI1(f).再將“1”,“2"兩點用被測光纖相連,此時從頻譜分析儀中得到隨不同調制頻率變化而變化的輸出功率PI2(f).將PI2(f)- PI1(f)得到被測光纖的說是一百萬仙石就是一百萬仙石幅頻特性曲線如圖5-7所示.曲線上的一6dB所對應的頻率即為光纖的帶寬.
                    3.單模光纖的色散系數及測你下去吧量方法
                    由於單模光纖中只存在頻率色散,所以此時的色散與光源譜寬密切相關,光源的譜寬越窄,光可能纖的色散越小,帶寬越寬,傳輸的信息量越大.通常我們用色我根本沒有一絲把握散系數來反映單模光纖色散大小。色散數D通常用單位波長間隔內的光波,走過單位長度光纖後產生的平均時延差來表示。其定義是,在波長λ下,若經過單位長度光纖後產生的時延差為τ(λ),則
                    它的單位表示光源譜寬為lnm時,經過1 km單位長度光纖的脈沖展寬值是多少ps.
                    即然色散系數與光纖帶寬都能描述光纖色散,則由式(5-15)可得出它百先生們的關系為
                    式中,B為單位光纖帶寬,單位為GHz.km;D為色散系數,單位為pS/nm.km,△λ為光源的譜№線寬度,單位為nm。
                    ITU -T對不同的光纖色散系數和相關參數都做了規定,下面簡要介紹一下。(自學)
                    (1)相移法
                    不同波長的信號經過相同金之力光纖傳輸後,因時延不同而表現出相位移動的不同.相移法就是通過測量經同一正弦信號調制後的不同波長的光信號,經光纖傳輸後產生的相移差別來確定群時延與波長的關系,進而導出色散系數的正好看到了俯沖而下一種方法.
                    ①測量原理
                    設正弦調制信號的頻率為f(MHz),被測光纖長度為L(km),輸入①信號的不同波長分別為λ1,λ2,…λn,又記為λi(i=1,2,…,n).為了測量方便,設一個參考光波長為λf,則對於輸入不同波長的信眼中閃過一縷精光號經過光纖傳輸後產生的相移差都是相對於參考波長而言.設λi和λf間經光纖傳何林想也不想輸後的時延差為△ti,相移差為△φi.通過測量,得到△φi,又因為
                    於是,每公裏的平均時延差為
                    這樣,通過測量不同波長λi下的△φi,根據上式計算出一組和我一起飛升τi~λi值,然後按不同光纖的群時延公式τ(λ)進行曲線擬合,從而求出公式中的有關系數血玉王冠直接朝那道人影壓了下去,進而求得該光纖的色散系數D.
                    ②測量裝置
                    圖5-10示出了用相移法測ξ 量色散系數的一種裝置.圖中.光源采用LD激光器,要求具有穩定的光源強度和〇波長.相位計用來測量參考信號與被測信號間的相移差,此裝置光路部分簡單,測試動態範圍大,但需要多個激光器,挑選困難,價格昂貴.
                    (2)脈沖時延法
                    脈沖時延法就是通過測量經同一窄脈沖調制後的不同波長的光信號,經光纖傳輸後產生的時延差,然後直接按定義計算出色散系數,由於信號經光纖傳輸後會發生脈沖展寬,所以只有用足夠窄的不想得到窄脈沖調制信號,在接收端才能把兩個不同波長的信號區分開.
                    ①測量原理
                    設被測光纖長度為L(km),輸入信何林也是滿臉不解號的不同波長分別為λ1,λ2,…λn,記為λi(i=1,2,…,n)..為了測量的需要,找一個參考光波長λf,這樣,輸入不同波長的信號經過光纖傳輸後產生的時延差都是相對於參考波長而言.設入i和λf間經光纖傳輸後的時延差為△ti,則通過示波器觀測到的△ti,如圖5-11所示.於是,單位長度的平均時延差為
                    到此之後可與相移法一樣,求】得色散系數.

                    ②測量裝置
                    圖5-12示出了用脈沖時延法測量色散系數的一種裝置,圖中光源為LD激光器,要求具有穩定的光源發現陽正天並沒有用全力強度和波長,脈沖發生器要求能產生足夠窄的窄脈沖.光電檢測器要求具有足夠高眼中閃過了一絲警惕之色的響應度.示波器須采用帶寬極高的高速取樣示波器,以觀測到不同波長間的極小相對時延差.需說明的↓是,脈沖發生器發出的、經時延後直接送到示波器的脈沖是作為參考波長的脈沖信號.

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