光纖的損耗和色散-講義課件

第三章光纖的損耗和色散第三章光纖的損耗和色散1主要內(nèi)容光纖的損耗色散及其引起的信號(hào)失真單模光纖的色散優(yōu)化主要內(nèi)容2光纖的損耗和色散_講義課件3吸收損耗本征吸收:材料本身(如SiO2)的特性決定,即便波導(dǎo)結(jié)構(gòu)非常完美而且材料不含任何雜質(zhì)也會(huì)存在本征吸收原子缺陷吸收:由于光纖材料的原子結(jié)構(gòu)的不完整造成非本征吸收:由過渡金屬離子和氫氧根離子(OH)等雜質(zhì)對(duì)光的吸收而產(chǎn)生的損耗吸收損耗4本征吸收(1)紫外吸收光纖材料的電子吸收入射光能量躍遷到高的能級(jí),同時(shí)引起入射光的能量損耗,一般發(fā)生在短波長(zhǎng)范圍(2)紅外吸收光波與光纖晶格相互作用,一部分光波能量傳~遞給晶格,使其振動(dòng)加劇,從而引起的損耗○O○O本征吸收5本征吸收曲線0.0.70.809112Absorptionloasnfraredreultravioletregion00L本征吸收曲線6作本征吸收光纖制造過程引入的有害雜質(zhì)帶來較強(qiáng)的非本征吸收OHˉ和過渡金屬離子,如鐵、鈷、鎳、銅、錳、鉻等window解決方法:OH吸收峰(1)光纖材料化學(xué)提純,比如達(dá)到9999999%的Third純度(2)制造工藝上改進(jìn),如避免使用氫氧焰加熱(汽相軸向沉積法)石1sUKearth(ni作本征吸收7原子缺陷吸收光纖制造->材料受到熱激勵(lì)→>結(jié)構(gòu)不完善強(qiáng)粒子輻射->材料共價(jià)鍵斷裂->原子缺陷光纖晶格很容易在光場(chǎng)的作用下產(chǎn)生振動(dòng)←--J吸收光能,引起損耗人死亡Irad(Si)=0.01J/kg原子缺陷吸收8散射損耗光纖的密度和折射率分布不均及結(jié)構(gòu)上的不完善導(dǎo)致散射現(xiàn)象1.瑞利散射2.波導(dǎo)散射散射損耗9瑞利散射波導(dǎo)在小于光波長(zhǎng)尺度上的不均勻:m050603091-分子密度分布不均勻摻雜分子導(dǎo)致折射率不均勻?qū)е虏▽?dǎo)對(duì)入射光產(chǎn)生本征散射瑞利散射一般發(fā)生在短波長(zhǎng)Photonencrgy[e本征散射和本征吸收一起構(gòu)成了損耗的理論最小值瑞利散射10光纖的損耗和色散_講義課件11光纖的損耗和色散_講義課件12光纖的損耗和色散_講義課件13光纖的損耗和色散_講義課件14光纖的損耗和色散_講義課件15光纖的損耗和色散_講義課件16光纖的損耗和色散_講義課件17光纖的損耗和色散_講義課件18光纖的損耗和色散_講義課件19光纖的損耗和色散_講義課件20光纖的損耗和色散_講義課件21光纖的損耗和色散_講義課件22光纖的損耗和色散_講義課件23光纖的損耗和色散_講義課件24光纖的損耗和色散_講義課件25光纖的損耗和色散_講義課件26光纖的損耗和色散_講義課件27光纖的損耗和色散_講義課件28光纖的損耗和色散_講義課件29光纖的損耗和色散_講義課件30光纖的損耗和色散_講義課件31光纖的損耗和色散_講義課件32光纖的損耗和色散_講義課件33光纖的損耗和色散_講義課件34光纖的損耗和色散_講義課件35光纖的損耗和色散_講義課件36光纖的損耗和色散_講義課件37光纖的損耗和色散_講義課件38光纖的損耗和色散_講義課件39光纖的損耗和色散_講義課件40光纖的損耗和色散_講義課件41光纖的損耗和色散_講義課件42光纖的損耗和色散_講義課件43光纖的損耗和色散_講義課件44光纖的損耗和色散_講義課件45第三章光纖的損耗和色散第三章光纖的損耗和色散46主要內(nèi)容光纖的損耗色散及其引起的信號(hào)失真單模光纖的色散優(yōu)化主要內(nèi)容47光纖的損耗和色散_講義課件48吸收損耗本征吸收:材料本身(如SiO2)的特性決定,即便波導(dǎo)結(jié)構(gòu)非常完美而且材料不含任何雜質(zhì)也會(huì)存在本征吸收原子缺陷吸收:由于光纖材料的原子結(jié)構(gòu)的不完整造成非本征吸收:由過渡金屬離子和氫氧根離子(OH)等雜質(zhì)對(duì)光的吸收而產(chǎn)生的損耗吸收損耗49本征吸收(1)紫外吸收光纖材料的電子吸收入射光能量躍遷到高的能級(jí),同時(shí)引起入射光的能量損耗,一般發(fā)生在短波長(zhǎng)范圍(2)紅外吸收光波與光纖晶格相互作用,一部分光波能量傳~遞給晶格,使其振動(dòng)加劇,從而引起的損耗○O○O本征吸收50本征吸收曲線0.0.70.809112Absorptionloasnfraredreultravioletregion00L本征吸收曲線51作本征吸收光纖制造過程引入的有害雜質(zhì)帶來較強(qiáng)的非本征吸收OHˉ和過渡金屬離子,如鐵、鈷、鎳、銅、錳、鉻等window解決方法:OH吸收峰(1)光纖材料化學(xué)提純,比如達(dá)到9999999%的Third純度(2)制造工藝上改進(jìn),如避免使用氫氧焰加熱(汽相軸向沉積法)石1sUKearth(ni作本征吸收52原子缺陷吸收光纖制造->材料受到熱激勵(lì)→>結(jié)構(gòu)不完善強(qiáng)粒子輻射->材料共價(jià)鍵斷裂->原子缺陷光纖晶格很容易在光場(chǎng)的作用下產(chǎn)生振動(dòng)←--J吸收光能,引起損耗人死亡Irad(Si)=0.01J/kg原子缺陷吸收53散射損耗光纖的密度和折射率分布不均及結(jié)構(gòu)上的不完善導(dǎo)致散射現(xiàn)象1.瑞利散射2.波導(dǎo)散射散射損耗54瑞利散射波導(dǎo)在小于光波長(zhǎng)尺度上的不均勻:m050603091-分子密度分布不均勻摻雜分子導(dǎo)致折射率不均勻?qū)е虏▽?dǎo)對(duì)入射光產(chǎn)生本征散射瑞利散射一般發(fā)生在短波長(zhǎng)Photonencrgy[e本征散射和本征吸收一起構(gòu)成了損耗的理論最小值瑞利散射55光纖的損耗和色散_講義課件56光纖的損耗和色散_講義課件57光纖的損耗和色散_講義課件58光纖的損耗和色散_講義課件59光纖的損耗和色散_講義課件60光纖的損耗和色散_講義課件61光纖的損耗和色散_講義課件62光纖的損耗和色散_講義課件63光纖的損耗和色散_講義課件64光纖的損耗和色散_講義課件65光纖的損耗和色散_講義課件66光纖的損耗和色散_講義課件67光纖的損耗和色散_講義課件68光纖的損耗和色散_講義課件69光纖的損耗和色散_講義課件70光纖的損耗和色散_講義課件71光纖的損耗和色散_講義課件72光纖的損耗和色散_講義課件73光纖的損耗和色散_講義課件74光纖的損耗和色散_講義課件75光纖的損耗和色散_講義課件76光纖的損耗和色散_講義課件77光纖的損耗和色散_講義課件78光纖的損耗和色散_講義課件79光纖的損耗和色散_講義課件80光纖的損耗和色散_講義課件81光纖的損耗