第5部分-光电子的应用-光纤光学.ppt

光电子技术的主要应用光纤光学光纤传输的基本理论光纤是光导纤维的简称。其传输特性由其结构和材料决定。光纤是由中心的纤芯和外围的包层组成的同轴圆柱形石英细丝。纤芯的折射率比包层稍高,损耗比包层更低,光能量主要在纤芯传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离,并起一定的机械保护作用。光纤的分类::单模光纤只能传输一种模式的光纤多模光纤同时传输多种模式的光纤纤芯包层缓冲涂覆层单模:纤芯直径2a=2~12m纤芯-包层折射率差小=(n1-n2)/n1=~:纤芯直径2a=50~500m纤芯-包层折射率差大=~-光电子的应用-光纤光学第5部分-光电子的应用-光纤光学光电子技术的主要应用光纤光学n2n1n2n1n2n12a2arr=ar=,单模光纤可分为:(非保偏光纤)(保偏光纤)单偏振光纤高双折射光纤低双折射光纤圆保偏光纤放镰肢碱荔樱处花此羹嘴幌胎捂下辕盯阉仑悠撬定阳面索握激独殆厉阶饱第5部分-光电子的应用-光纤光学第5部分-光电子的应用-光纤光学光电子技术的主要应用光纤光学阶跃折射率分布:梯度折射率分布a--纤芯半径,=1~当»10时,趋近阶跃型当=1时,三角型(色散位移)当=2时,平方律分布在石英光纤中相对折射率差折射率分布的表示烘坠棚蠕悯栏忙刚鞍碘丑溢做号嚎会魁婚歪畏驴烩倪箔繁恋素移叶回频炉第5部分-光电子的应用-光纤光学第5部分-光电子的应用-:(1).高纯度熔石英光纤传输损耗低(2).多组分玻璃纤维纤芯-包层折射率可在较大范围内变化,易于制造大数值孔径的光纤。(3).塑料光纤成本低、材料损耗大、温度性能差。(4).红外光纤(5).液芯光纤纤芯为液体(6).晶体光纤纤芯为单晶,可用于制作有源和无源光纤器件。近红外1~5m,中红外~10m阉哟娩柔扑奋赶亥愤佃畏扬疡王洒棺宫铸谐镍沦季拂娥肾袖舀腺去扣揍侈第5部分-光电子的应用-光纤光学第5部分-光电子的应用-光纤光学光电子技术的主要应用光纤光学光缆:儒已问锌吏圭潜估赢抚鸳诅歹匝腊矢耶酬险炬惊徐精嗅柞躺芭涸通框偶怨第5部分-光电子的应用-光纤光学第5部分-光电子的应用-光纤光学光电子技术的主要应用光纤光学传输特性损耗(dB/km)、色散(ps/)、非线性效应等损耗直接影响中继距离;色散将引起光脉冲展宽和码间串扰,最终影响通信距离和容量。因此,高速长距离信息传输,要求光纤具有低损耗和低色散更由乘趴挝天翰馈扯乃路禾佑蹭缎抚对桥概扔烂恃怂辉逝辖贤淆蜕旁李逗第5部分-光电子的应用-光纤光学第5部分-光电子的应用-光纤光学光电子技术的主要应用光纤光学子午光线的传播n0n1n2子午面:通过光纤中心轴的任何平面。子午线:位于子午面内的光线。子午光线的入射光线、反射光线和分界面的法线三者均在子午面内。要使光能完全限制在光纤内传输,则应使光线在纤芯-包层分界面上的入射角大于或等于临界角0,即n2sin0=n1,≥0=arcsin[n2/n1]或sin0=1-[n2/n1]2光纤的数值孔径(NA):NA=n0sin0=n1-n222宙舀桂纫旗坑舜暑疲彬敲勋蚁疽饵玻垃椽捌酿挤孜邵术毁究疟沦予告茅举第5部分-光电子的应用-光纤光学第5部分-光电子的应用-光纤光学光电子技术的主要应用光纤光学光纤的特征参数1、光纤的数值孔径(NA)sin0=NA=n0=n12;=n1-n22n12222、归一化频率V=2a1=2a1n123、衰减系数=10LlogPiP0dB/Km4、色散特性n1-n222n1-n222≈n1-n2n1相对折射率差:模间色散模式色散材料色散波导色散兔嫡吃邪拇屏坷路阉拐孺梅恃父烽敬优魏锚墟铣锌全刚积预异注郁又秸足第5部分-光电子的应用-光纤光学第5部分-光电子的应用-光纤光学光电子技术的主要应用光纤光学光纤的损耗光纤的损耗吸收损耗散射损耗杂质离子的吸收过渡族离子金属OH-离子本征吸收紫外吸收红外吸收制作缺陷本征散射及其他折射率分布不均匀芯-涂层界面不理想气泡、条纹、结石瑞利散射布里渊散射喇曼散射衣慢浅五上稳毡烧晦殖揖建犁抠阜慷弗鹿煞砖贡棵敝炽嚎衡请釉芭穷席钠第5部分-光电子的应用-光纤光学第5部分-光电子的应用-光纤光学光电子技术的主要应用光纤光学第三传输窗口第二传输窗口第一传输窗口**********(dB/km)波长(nm)光纤损耗谱特性