光波在光纤中传输时,随着传输距离的增加而光功率逐渐下降,这就是光纤的传输损耗。光纤每单位长度的损耗,直接关系到光纤通信系统传输距离的长短。
形成光纤损耗的原因很多,有来自光纤本身的损耗,也有光纤与光源的耦合损耗以及光纤之间的连接损耗。这里只对光纤本身的损耗进行简单分析。
光纤本身损耗的原因大致包括两类:吸收损耗和散射损耗。
(i)吸收损耗
吸收作用是光波通过光纤材料时,有一部分光能变成热能,从而造成光功率的损失。造成吸收损耗的原因很多,但都与光纤材料有关,下面主要介绍本征吸收和杂质吸收。
本征吸收是光纤基本材料(例如纯SiOz)固有的吸收,并不是由杂质或者缺陷所引起的。因此,本征吸收基本上确定了任何特定材料的吸收的下限。
吸收损耗的大小与波长有关,对于SiOz石英系光纤,本征吸收有两个吸收带,一个是紫外吸收带,一个是红外吸收带。
紫外区的波长范围是6×10_3~o.39urn,它吸收的峰值在0.16pm附近,是在现用的光通信频段之外①。但此吸收带的尾部可拖到1pm左右,将影响到0.7~1pm的波段范围,随着波长增加,吸收的能量按指数规律下降。
(2)散射损耗
由于光纤的材料、形状及折射指数分布等的缺陷或不均匀,光纤中传导的光散射而产生的损耗称为散射损耗。
散射损耗包括线性散射损耗和非线性散射损耗。线性或非线性主要是指散射损耗所引起目前光纤通信使用的波长范围是0 8~l_8。m去理解,也就是光脉冲在光纤中传输,随着传输距离的加大,脉冲波形在时间上发生了展宽,这种现象称为光纤的色散。
色散的大小,用色散系数表示,单位为ps/km·nm,即单位波长间隔内各波长成分通过单位长度光纤就产生的延时。
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