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色散
色散是由于光波中的不同频率分量以不同速度传输而产生不同的时间延迟的一种物理效应。对数字传输而言,色散造成光脉冲的展宽,致使前后脉冲相互重叠,引起数学信号的码间串扰,造成误码率增加;对模拟传输而言,它会限制带宽,产生谐波失真,使得系统的信噪比下降。色散包括材料色散,波导色散,模式色散,偏振模色散等多种。
材料色散:含有不同波长的光脉冲通过光纤传输时,不同波长的电磁波会导致纤芯材料的折射率不相同,从而传输速度不同,而引起脉冲展宽,从而导致色散。
波导色散:又称结构色散。是由光纤的几何结构决定的色散,其中光纤的横截面积尺寸起主要作用。光在光纤中通过芯与包层界面时,受全反射作用,被限制在纤芯中传播。但是如果横向尺寸沿光纤轴发生波动,除导致模式间的模式变换外,还有可能引起一少部分高频率的光线进入包层,在包层中传输,而包层的折射率低、传播速度大(V=C/n),这就会引起光脉冲展宽,从而导致色散。
模式色散:指的是即使是同一波长的光,若其模式不同,则传播速率也不同,从而引起的色散。光纤的模式色散只存在于多模光纤中,每一种模式到达光纤终端的时间先后不同,造成了脉冲的展宽,从而出现色散。
偏振模色散(Polarization Mode Dispersion,PMD):由于光纤结构本身或外部因素形成的缺陷(如纤芯的几何形状不规则,内部应力不均匀)造成双折射,使得在光纤中,两个正交的偏振模式会以不同的群速度传播,在光纤输出端产生不同的时延,使得光脉冲展宽,而导致的色散。仅存在于单模光纤中。(单模光纤中的基模在空间中有两个不变的偏振状态)
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