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发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: 色散的分类
发信站: 哈工大紫丁香 (Thu Jul 10 21:39:03 2003)



色散的分类
　　光纤的色散主要由模式色散、材料色散和波导色散组成。其中，材料色散与波导色

散都与波长有关，所以又统称为波长色散。

模式色散
　　在多模光纤中，传输的模式很多，不同的模式，其传输路径不同，所经过的路程就

不同，达终点的时间也就不同，这就引起了脉冲的展宽。对模式色散进行的严密分析比

较复杂，这里仅作简单讨论。我们知道，在同一根光纤中，高次模到达终点走的路程长

，低次模走的路程短，这就意味着高次模到达终点需要的时间长，低次模到达点需要的

时间短。在同一条长度为的光纤上，最高次模与最低次模到达终点所用的时间差，就是

这段光纤产生的脉冲展宽。

　　影响光纤时延差的因素有两个：纤芯－包层相对折射率差和光纤的长度。光纤的时

延差与纤芯－包层相对折射率差成正比。其中是纤芯的折射率，是包层的折射率。越大

，时延差就会越大，光脉冲展宽也越大。从减小光纤时延差的观点上看，希望较小为好

，这种小的光纤称为弱导光纤。通信用光纤都是弱导光纤。另外，光纤越长，时延差也

越大，色散也越大。

材料色散
　　材料色散是由光纤材料自身特性造成的。石英玻璃的折射率，严格来说，并不是一

个固定的常数，而是对不同的传输波长有不同的值。光纤通信实际上用的光源发出的光

，并不是只有理想的单一波长，而是有一定的波谱宽度。当光在折射率n的为介质中传播

时，其速度v与空气中的光速C之间的关系为：
　　　　　　　　　　　　　　v=C/n

　　光的波长不同，折射率n就不同，光传输的速度也就不同。因此，当把具有一定光谱

宽度的光源发出的光脉冲射入光纤内传输时，光的传输速度将随光波长的不同而改变，

到达终端时将产生时延差，从而引起脉冲波形展宽。

波导色散
　　光纤的第三类色散是波导色散。由于光纤的纤芯与包层的折射率差很小，因此在交

界面产生全反射时，就可能有一部分光进入包层之内。这部分光在包层内传输一定距离

后，又可能回到纤芯中继续传输。进入包层内的这部分光强的大小与光波长有关，这就

相当于光传输路径长度随光波波长的不同而异。把有一定波谱宽度的光源发出的光脉冲

射入光纤后，由于不同波长的光传输路径不完全相同，所以到达终点的时间也不相同，

从而出现脉冲展宽。具体来说，入射光的波长越长，进入包层中的光强比例就越大，这

部分光走过的距离就越长。这种色散是由光纤中的光波导引起的，由此产生的脉冲展宽

现象叫做波导色散。
三种色散的比较
　　一般来说，光纤三种色散的大小顺序是：

　　　　　　　　　　　　　　模式色散>材料色散>波导色散

　　对于多模光纤，总色散等于三者相加，在限制带宽方面起主导作用的是模式色散，

其他两个色散影响很小。

　　对于单模光纤，因只有一个传输模式，故不存在模式色散，其总色散为材料色散和

波导色散之和。为减小总的波长色散，要尽量选用窄谱线激光器作光源。

　　对光纤用户来说，一般只关心光纤的总带宽或总色散。光纤光缆在出厂时，也只标

明光纤的总带宽或总色散。

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