光纤色散测量

《光纤色散测量》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光纤色散测量（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 第四章 光纤色散测量4.1 引 言 光纤色散使传播的光脉冲随传输距离的增加而 展宽。脉冲展宽将限制传输容量或最大中继距 离。因此，光纤色散是表征光纤传输特性的又 一重要参数，色散测量是光纤传输特性测量的 又一重要内容。色散的测量方法可分为两类：1时域法。这种方法是以确定沿光纤长度方向传输的光脉冲展宽量为基础的。通常用窄脉冲调制光源做为光纤的测试信号源，故又称为脉冲法。2频域法。这种方法是根据被测光纤基带频响的幅频特性确定其带宽，然后确定色散系数。此方法采用频率连续可调的正弦被调制光源做为测试信号源，故也称为正弦波法或相移法。4.2 时域法4.2.1 模内色散测量模内色散是对给定的模式，由于波

2、长不同群速度不同而引起的光脉冲展宽。光纤系统的光源谱宽度一般都远远超过调制脉冲的 频谱宽度，因此可用下式描写模内色散式中，L 是光纤的长度, dd 是脉冲延迟时间对波 长的导数。M()可解释为单位长度的光纤，由于光源单 位谱宽度所引起的脉冲展宽。它的单位是ps/nmkm。如M()己知，则脉冲延迟的改变量为 进行时域测量，需要一系列可以使用的 单色光源或一个波长连续可调的光源， 还需要一个能测量时间延迟的装置。喇曼激光器 当高强度的光通过液体或固体时，会产生非线性现象， 这样就可观察到喇曼效应。此时，在射出的波束中， 除了原来人射波束外，还有新产生的波长成分。其中 波长较长的部分称为斯托克斯线，

3、强度较强，对光纤 测量特别有用；而波长较短的部分则称为反斯托克斯 线。4.2.2 模间色散的测量对多模光纤，下面的两个式子近似成立若光纤的冲激响应为h()，则冲激响应的均方根宽度为考虑到实际情况，输入脉冲是有一定宽度的,可得到图46 (a)使用砷化镓 激光器 (0.908um)做往 复脉冲法的实 验装置；(b)终端反射器 简图4.3 频域法 频域法是用正弦波调制光波来测量光纤 色散的方法。 4.3.1 模内色散测量模内色散测量常采用相移法。相移法是通过测量不同波 长下同一正弦调制信号的相移得出群延时与波长的关 系，进而算出色散系数的一种方法。 由于它要求的测试设备较简单，且正弦信号可采用窄带

4、滤波放大有利于提高信嗓比，测量准确度高，因此 已被广泛应用。相移法光纤色散测量系统框图 假设光源的调制频率为f (它应小于光纤的基带 带宽)，经长度为L的光纤后，波长为的光相对于波 长为0的光传播延时差为t，那么从光纤出射端接收 到的两种光的调制波形相位差()满足下式4.3.2 模间色散测量利用频谱分析仪分别测出光纤输入和输出光波包络 信号的频域函数Pi()和Po()然后求得基带响 应的幅频函数H()Po()Pi()并确定被 测光纤的带宽B. 根据带宽B与基带响应脉冲的均方 根宽度h 的关系，即可得到由光纤色散引起的脉 冲展宽量。4.4 时域法和频域法的比较时域法测光纤色散是观察经脉冲调制的光

5、信号通 过光纤后的时间延迟或脉冲展宽频域法是使用不同频率的正弦波调制光信号测 得光纤的基带响应。时域法要求产生和探测极窄的脉冲，而频域 法需要一个从低频到高频(GHz)的可调信号源用以 驱动激光器或发光管，并要有相应的探测装置：在测量准确度方面，频域法优于时域法。在实际测 量中，由于输入脉冲本身或光输出探测器等原因， 检测到的脉冲不可能很窄。用频域法来测量，只要根据 H() Po()/Pi()测量在光纤输入端和输出端的频率响 应，并求它们的商，就可以得到光纤的基带响应的 幅值。用时域法测量时，要涉及输入脉冲和输出脉冲的反 卷积，计算比较复杂，准确度较差。另外，如果由 时域法测量提供光纤的基带响应，还需附加一台计 算机。