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什么是色散?光纤色散产生的原因是什么?

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:色散是日常生活中经常会碰到的一种物理现象。色散是由于不同成分的光信号在光纤中传输时,因群速度不同产生不同的时间延迟而引起的一种物理效应。在折射率为n1的均匀波导中,平面波的传播速度为υ=c/n1,也就是说,介质波导中的光速比真空中的光速c慢,前者是后者的1/n1。玻璃的n1≈1.5,因而在玻璃中的光速度要比在真空中的慢33%。现在考虑传输模中的一条光线,如图2-15所示,它在纤芯内以角度θ全反射,在介质中的光速υ=c/n1。

什么是色散?光纤色散产生的原因是什么?

色散是日常生活中经常会碰到的一种物理现象。一束白光通过一块玻璃三角棱镜时,在棱镜的另一侧被散开,变成五颜六色的光带,在光学中称这种现象为色散,如图3-15所示。

当光信号通过光纤时,也要产生色散现象。色散是由于不同成分的光信号在光纤中传输时,因群速度不同产生不同的时间延迟而引起的一种物理效应。光信号分量包括发送信号调制和光源谱宽中的频率分量,以及光纤中的不同模式分量。

在折射率为n1的均匀波导中,平面波的传播速度为υ=c/n1,也就是说,介质波导(折射率为n1)中的光速比真空中的光速c慢,前者是后者的1/n1。玻璃的n1≈1.5,因而在玻璃中的光速度要比在真空中的慢33%。现在考虑传输模中的一条光线,如图2-15所示,它在纤芯内以角度θ全反射,在介质中的光速υ=c/n1。但是,能量沿波导传输的速度是

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这一速度称为群速度,它表示调制光脉冲包络的传播速度,如图2-15所示。(www.xing528.com)

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图2-15 阶跃型光纤波导的群速度υg

群速度和光纤模式有关,模数不同,其群速度也不同。由于不同的模有不同的传播速度,因而在入射端输入的光脉冲中,次数越高的模越滞后。这并不难理解,因为模的次数越高,其角度θ越大(见图2-16),传播就需要更多的时间。

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