光纤接入的传输性分析

为什么长波长处的光纤损耗小?

　　瑞利散射光波的频率与入射波相同，散射光强与波长的四次方成反比，因此随着波长的增加，损耗迅速减小。

　　现在的长波长单模经常工作在这两个波长处：1.3um窗口的优点是它接近于光纤材料色散为零的波长，1.55um窗口的优点是损耗最小。

　　光纤器件

　　光纤无源器件：

　　1、 ；2、光纤定向耦合器；3、光波分复用器；4、光纤隔离器和环形器；5、窄带光学滤波器。

　　6、光纤光栅；7、光开关和光衰减器。

　　光纤连接器： 端面对接式连接器、透镜扩束式连接器、阵列光纤连接器。

　　光纤耦合器：部分反射式、波前分割式、模场耦合式。

　　光纤光栅：纤芯折射率沿轴向呈周期性分布，能对特定波长产生衍射的光纤。

　　光纤接入中的光纤损耗机制：

　　1、吸收损耗；2、散射损耗；3、弯曲损耗。

　　光纤色散：

　　材料色散 波导色散 模间色散

　　光纤中的非线性效应：自相位调制、交叉相位调制、四波混频、受激散射。

　　光纤光栅的主要应用：

　　1、光学滤波器； 2、增益平坦器； 3、色散补偿器； 4、光分插复用器； 5、光纤光栅在光纤传感器领域的应用。

　　光纤放大器原理：在热平衡状态下，光辐射以自发辐射为主;而原子系统处于上下能级集居数反转状态时，将以受激发射为主，此时，原子系统具有增益特性。利用这种因受激发射形成的介质增益，可使入射光得到放大。

　　应用：光功率放大 光中继放大 光前置放大

　　光纤激光器原理：泵浦光将掺入光纤中的稀土元素杂质离子由基态激发到高能态;由于离子处在高能态的寿命较短，很快就通过非辐射形式(放出声子)跃迁到寿命较长的亚稳态上，然后以辐射(光子)的形式放出能量，跃迁返回到基态。当亚稳态上的粒子数大于激光下能级的粒子数，即处于粒子数反转状态时，光纤介质具有增益特性，而当激光腔内的增益大于损耗，即满足振幅阈值条件时，在腔内满足相位共振条件的光辐射将被受激放大，并以激光形式输出。

　　缺点：需要高功率的半导体激光器作泵浦源，导致成本增加，其光谱线较宽，不适合于相干性要求高的场合。

　　光纤光缆的制备流程：

　　材料制备与提纯(纯度分析)-预制棒制备(质量控制)-拉丝(性能测量)-涂覆与套塑(光纤筛选)-光纤成缆　　MCVD:在气体中进行，反应生成物在灼热区形成后，顺流而下，由于热泳现象的作用，在离开灼热的地方沉积。

　　CVD：反应在界面上进行。

　　VAD特点：具有连续生产石英光纤预制棒的可能性，并且与MCVD法相比，其沉积速度较高。

　　OVD法具有不采用反应管，原材料成本低，可制造大预制棒等优点。

　　PCVD优点：1由于没有氢氧焰加热，沉积时石英管表面温度低，不容易产生变形，所以光纤的几何重复性好。

　　2 沉积层的厚度很小，可以精确的控制折射率分布。

　　3 材料利用率高。

　　光缆的设计原则

　　考虑因素：光学传输特性;机械和热学特性;成本和效率。

　　从机械和热学特性方面考虑，光缆结构设计应注意的问题

　　1 在光缆中加入加强构件，使它承受绝大部分张力。

　　2 光缆的结构应使光纤尽量与外界压力隔离。

　　3 光缆设计时因考虑对弯曲半径柔软性的要求。

　　4 光缆设计应保证光纤的光学传输特性不受破坏。

　　5 光缆的结构设计应便于现场的端面处理和接续。

　　6 光缆结构设计应考虑空间效率与自重，可制造性与可修理性。