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發布日期:2019-03-20 17:30 來源:http://www.szmtr.net

   光纖色散與寬帶的測量

   光纖的色散特性是影響光纖通信傳輸容量和中繼距離的壹個重要因素。在數據信號通信中,如色散大,光脈沖展寬就嚴重,在接收端就可能因脈沖展寬而出現相鄰脈沖的重疊,從而出現誤碼。為了避免出現這種情況,只好使碼元間隔加大,或使傳輸距離縮短。顯然這就使得傳輸容量降低,中繼局距離變短,這是人們所不希望的。在模擬傳輸中,同樣由於色散大,不同頻率的模擬光信號頻譜不相同,在接收端就會使模擬信號出現嚴重失真。同樣為了避免出現這種情況,只好使傳輸模擬帶寬下降,或傳輸距離縮短,這是人們所不希望的。為此,人妻美乳制服,moodyz感谢祭,中文同志网對光纖的色散就要認真考慮。如同前面所述,因為光纖色散造成光脈沖的波形展寬,這是從時域觀點分析的情況,若是從頻域角度來看,光纖有色散就表示光纖是有壹定傳輸帶寬的。因此脈沖展寬和帶寬是從不同角度描述光纖傳輸特性的兩個緊密聯系的參量。

   從測量方法上與此對應也有兩種方法。壹種是從時域角度來測量光脈沖的展寬;另壹種是從頻域角度來測量光纖的基帶寬度。

  • (31)
  •    1)用時域方法來測量脈沖展寬
       測量原理。首先為了使問題還不至於復雜,假設輸入光纖和從光纖輸出的光脈沖波形都近似成高斯分布的如圖6所示。圖6(a)是光纖輸出光功率Pin(t)的波形圖,從最大值A1降到A1/2時的寬度為Δτ1。圖6(b)是光纖的輸出光功率Pout(t)的波形圖,其幅度降為壹半時的寬度為Δτ2可以證明,脈沖通過光纖後的展寬Δτ與其輸入、輸出波形寬度Δτ1和Δτ2的關系為:
    (1-1)
       由此可見,Δτ不是Δτ2與Δτ1的簡單相減的關系。所以,只要將測出來的Δτ1和Δτ2代入上式即可以算出脈沖展寬Δτ。求出Δτ以後,再根據脈沖的展寬Δτ和相應的的公式
    B=0.44/Δτ (1-2)
       將Δτ代入式中可求出相應的光纖每公裏帶寬。若Δτ的單位用ns,則B的單位是MHz。

       測量方框圖。用時域法測量光纖的脈沖展寬(進而計算出光纖帶寬的方框圖如圖7所示)

  • (13)

  •    首先用壹臺脈沖信號發生器去調制壹個激光器。從激光器輸出的光信號通過分光鏡分為兩路。壹路進入被測光纖(由於色散作用,這壹路的光脈沖信號被展寬),經光纖傳輸到達光電檢測器1和接收機1,送入雙蹤取樣示波器並顯示出來,這個波形相當於前面講的Pout(t)。另壹路,不經過被測光纖,通過反射鏡直接進入光檢測器2和接收機器2,然後也被送入雙蹤示波器顯示出來。由於這個波形沒有經過被檢測光纖,故相當於被測光纖輸入信號的波形,即相當於Pin(t)。從顯示出的脈沖波形上分別測得Pin(t)的寬度Δτ1和Pout(t)的寬度Δτ2。這樣就可將Δτ1和Δτ2代入式(1-1)及(1-2)最終算出帶寬B。最後還應該指出,用這種方法測量單模光纖比較困難,因為其Δτ太小。

       2)用頻域法測量光纖帶寬
       頻域法測量,就是用壹個掃頻振蕩器產生的頻率連續變化的正弦信號去調制激光器,從而研究光纖對於不同的頻率,來人妻美乳制服,moodyz感谢祭,中文同志网的光信號的傳輸能力。具體的說,就是要設法測出光纖傳輸己調制光波的頻率響應特性。得到了頻率響應特性後,即可按壹般方法求出光纖的帶寬。

  • (29)

  •    設Pin(f)為輸入被測光纖的光功率與調制頻率f間的關系。Pout(f)為被測光纖輸出的光功率與調制頻率f關系。則被測光纖的頻率響應特性H(f)為H(f)=Pout(f)/Pin(f),若以半功率點來確定光纖的帶寬fc即10lgH(f)=10lg[Pout(f)/Pin(f)]=10lg1/2=-3dB。fc稱為光纖的3dB光帶寬。用頻域法測量光纖帶寬的方框圖如9所示:

       由於測量光纖的頻率響應特性,需要測出輸入光纖的光功率特性和從光纖輸出的光功率特性,即需要得到兩個信號,故在圖9中用壹條短光纖的輸出光功率來代替被測光纖的輸入光功率。在圖9中,由掃頻信號發生器輸出壹個頻率連續可調的正弦信號。利用這個信號去對激光器的光信號進行強度調制,然後將這個已調光信號藕合入光開關,由光開關依次送出兩路信號,壹路光信號進入短光纖,經短光纖後面過光電檢測器送入頻譜分析儀。用短光纖的輸出信號來代替被人妻美乳制服,moodyz感谢祭,中文同志网的輸入信號(由於光纖短,經過傳輸後信號變化很小,故可以認為即是輸入信號)。 另壹路光信號是經過光開關送入被測光纖,由連續的正弦波調制的光信號經過光纖傳輸,攜帶了被測光纖對不同調制頻率光信號的反應,從光纖輸出,經光電檢測器送入頻譜分析儀。這樣頻譜分析儀中就得到了被測光纖的輸入和輸出兩種光信號,因此,就可得到被測光纖的頻率響應,從而可測出光纖的帶寬。