光纖的帶寬是重要參數(shù)之一,帶寬越寬,光纖所能傳輸?shù)男畔⒕驮娇。因此,?duì)于光纖的頻率特性或者說(shuō)帶寬特性,應(yīng)該作進(jìn)一步地討論。
光纖的頻率特性是指調(diào)制的光通過(guò)光纖的頻率特性,不是指光纖對(duì)于光源的特性。
各種光沿光纖的傳輸是不盡相同的。例如,對(duì)于階躍折射率光纖(step--index fiber),一些光是沿著光纖的中心傳播的,而另一些光則從纖芯覆蓋的邊界上反射出去了,從而減少了光纖的帶寬。
光纖有色散,其帶寬主要受色散的影響,光纖的色散越小,它的帶寬就越寬。
把一個(gè)用頻率為f的正弦波光強(qiáng)調(diào)制的信號(hào)注入光纖,在其輸出端測(cè)量光功率的交流分量,改變調(diào)制頻率f,當(dāng)頻率達(dá)到某個(gè)值時(shí),由于光纖的色散影響,光功率的交流分量將下降。
在實(shí)驗(yàn)室里,可以用兩種方法來(lái)測(cè)量高頻信號(hào)在傳輸過(guò)程中的模式色散效應(yīng)。一種是采用頻域測(cè)量方法,將掃頻的正弦波信號(hào)加于光纖的發(fā)射器,然后在接收端測(cè)量光的輸出。信號(hào)的幅度較峰值下降3dB的頻率點(diǎn)即為系統(tǒng)的帶寬。第二種是采用時(shí)域測(cè)量方法,測(cè)出脈沖通過(guò)光纖后被展寬的程度來(lái)確定系統(tǒng)的帶寬。
模式色散帶寬的測(cè)量有許多無(wú)法確定的因素。它與所使用的光源類型,光源與光纖之間的耦合方式以及待測(cè)光纖的長(zhǎng)度等因素有關(guān)系。但重要的是要清楚地了解光纖中的模式狀態(tài),并要在測(cè)試過(guò)程中保持這種狀態(tài)不變。
在大多數(shù)的多模系統(tǒng)中,都采用IED作為光源,光源本身也會(huì)影響帶寬。這是因?yàn)檫@些LED光源的頻譜分布很寬,其中長(zhǎng)波長(zhǎng)的光比短波長(zhǎng)的光傳播速度要快。這種光傳播速度的差別就是色散(chromatic dispersion),它會(huì)使光脈沖在傳輸后被展寬。
在單模光纖中,纖芯很細(xì),有利于消除模式色散效應(yīng)對(duì)帶寬的影響。但長(zhǎng)距離傳輸時(shí),即使是采用譜線非常窄的激光源,色散也會(huì)使脈沖展寬,從而限制了單模光纖的可用帶寬。
測(cè)量色散效應(yīng)還可以用下述方法,用一高頻信號(hào)調(diào)制一個(gè)波長(zhǎng)精密可調(diào)的激光器,在接收端解調(diào)出該信號(hào),并與參考信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)比較,這里的參考信號(hào)可以是經(jīng)過(guò)了一段短光纖傳輸后的光信號(hào)。比較了相位后,畫出相位差(也稱群時(shí)延)與激光頻率之間的關(guān)系圖。用非常小的波長(zhǎng)增量調(diào)諧激光器,并畫出每個(gè)波長(zhǎng)下的群時(shí)延。這樣就可以得到群時(shí)延與光波長(zhǎng)之間完整的關(guān)系曲線,曲線的斜率即表示色散。
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