光纤光纤光学及技术 第三章损耗
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光纤光学第三章
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
10
光通信速率的不断提升
速率(Mb/s) 2 8 34 155 622 1.25 Gb/s 2.5 Gb/s 10 Gb/s 40 Gb/s 160 Gb/s 容纳电话(路） 30 120 480 1920 7680 15436 30720 122880 491520 1966080
远离截止条件为：
43
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
EHιm模式(ι>0, q= 1): 导模截止
本征值方程: 上式可以简化为: Jl+1 /(UJl)=Kl+1/WKl
W
m个
44
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
EHιm模式(ι>0, q= 1): 导模远离截止
45
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
K1=n1k0 K2=n2k0
35
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
模式分类的 q 参数
36
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
§3.4.2模式本征值
n n
n
模式的本征值β可由U或W求得 在一般情况下由本征值方程求本征值很复杂, 只能利用计算机进行数值计算。 两种情形可很容易地确定本征值:
11
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
波分复用技术的发展
1310nm/1550nm窗口的波分复用
仍用于接入网，但很少用于长距离传输
1550nm窗口的密集波分复用(DWDM)
可广泛用于长距离传输，用于建设全光网络
12
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
可利用的波长资源
n n n n n n
10
光通信速率的不断提升
速率(Mb/s) 2 8 34 155 622 1.25 Gb/s 2.5 Gb/s 10 Gb/s 40 Gb/s 160 Gb/s 容纳电话(路） 30 120 480 1920 7680 15436 30720 122880 491520 1966080
远离截止条件为：
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刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
EHιm模式(ι>0, q= 1): 导模截止
本征值方程: 上式可以简化为: Jl+1 /(UJl)=Kl+1/WKl
W
m个
44
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
EHιm模式(ι>0, q= 1): 导模远离截止
45
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
K1=n1k0 K2=n2k0
35
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
模式分类的 q 参数
36
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
§3.4.2模式本征值
n n
n
模式的本征值β可由U或W求得 在一般情况下由本征值方程求本征值很复杂, 只能利用计算机进行数值计算。 两种情形可很容易地确定本征值:
11
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
波分复用技术的发展
1310nm/1550nm窗口的波分复用
仍用于接入网，但很少用于长距离传输
1550nm窗口的密集波分复用(DWDM)
可广泛用于长距离传输，用于建设全光网络
12
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
可利用的波长资源
n n n n n n
光纤的损耗和色散
全光放大 EDFA 拉曼放大器
掺铒光纤放大器
主要内容
光纤的损耗 色散及其引起的信号失真 单模光纤的色散优化
3.2 色散引起的信号失真
不同的频率、模式、偏振分量 色散使信号不同的成分传播速度不同，使信号在目的端产生 码间干扰，给信号的最后判决造成困难
分类： 1. 模内色散 - 材料色散 - 波导色散 2. 模间色散 3. 偏振模色散
标准单模光纤损耗曲线
掺GeO2的低损耗、低OH¯ 含量石英光纤 AllWave：逼近本征损耗 单模：本征损耗+OH¯ 吸收损耗
OH－
AllWave fiber
0.154 dB/km
常温且未暴露 在强辐射下
商用的多模光纤与单模光纤的损耗谱比较
多模光纤
单模光纤
多模光纤的损耗大于单模光纤： - 多模光纤掺杂浓度高以获得较大的数值孔径 (本征散射大) - 由于纤芯-包层边界的微扰，多模光纤容易产生高阶模式损耗
模内色散影响下的光纤带宽：宽谱光源
∆λ比较大的时候，单模光纤带宽：
BSMF = 1/ 4 1/ 4 = ∆T ∆λ ⋅ D(λ ) ⋅ L
1 1/ 4 ∆T = Tbit = 4 BSMF
带宽和距离乘积：
BSMF ⋅ L =
1/ 4 ∆λ ⋅ D(λ )
(Gb/s ⋅ km )
例：考虑一个工作在1550 nm的系统，光源谱宽为15 nm，使用 标准单模光纤D = 17 ps/km·nm，那么系统带宽和距离乘积 带宽和距离乘积： 带宽和距离乘积 BL < 1 (Gb/s)·km
3.5 单模光纤的色散优化设计
G.653 色散位移光纤：让损耗和色散最低点都在1550 nm
1550 nm
浅谈光纤通信传输损耗
浅谈光纤通信传输损耗
光纤通信是指利用光纤作为传输介质的通信方式，其优点包括传输速度快、信号清晰、噪声小等特点。
然而，光纤通信中也存在着一定的传输损耗问题，其中包括衰减损耗、散射损耗和弯曲损耗等多种因素。
衰减损耗是指在光信号在光纤中传输过程中，由于光的能量不断减弱而产生的信号损失。
光纤的衰减损耗主要与光纤的制作工艺、光纤的质量和光纤的使用环境相关。
通常来说，光纤的制造工艺越先进，光纤的损耗越小。
而一些特殊材料和结构也能够减小光信号的损耗。
散射损耗是指光纤中晶格振动、电磁振动、杂质和纤维非均匀性等因素引起的光波向各个方向散射所导致的信号损失。
其中，Rayleigh散射是最主要的一种散射现象，它是由于光波与不均
匀分布的微小结构相互作用而产生的散射现象。
此外，光纤中的其他散射现象还包括极化散射、布拉格散射和Raman散射等。
弯曲损耗是指由于光纤在弯曲过程中，光波的空间模式被扭曲或导致波导损耗增加而导致的信号衰减。
光纤的弯曲形状、半径和在弯曲区域中的环境变化等因素都会对弯曲损耗产生影响。
为了降低弯曲损耗，通常需要采用一系列的措施，例如选择适当的光纤半径、调整纤芯尺寸等。
在光纤通信中，上述三种损耗通常相互作用，综合产生了一定的信号损失。
因此，在光纤通信系统设计和工程实践中，需要
针对具体情况采取相应的措施降低损耗，例如采用光信号衰减补偿技术、减小光纤长度等。
总之，光纤通信的各种传输损耗是影响光纤通信质量的关键因素之一，解决这些问题对于提高光纤通信系统的性能和可靠性至关重要。
光纤通信中的传输损耗分析
光纤通信中的传输损耗分析随着信息技术的迅猛发展，光纤通信成为了现代通信领域中广泛应用的技术手段。
光纤作为一种全新的通信传输介质，具有很高的传输带宽和低的传输损耗，因此被广泛应用于电话通信、互联网及有线电视等领域。
然而，无论是境内还是跨国通信，都会面临一定的传输损耗问题。
传输损耗是指信号在传输过程中因为各种因素而衰减的情况。
在光纤通信中，传输损耗主要包括两部分：光纤本身的损耗和连接器等设备带来的损耗。
首先，光纤本身的损耗是光信号在光纤内部传输过程中产生的衰减现象。
这种损耗是由于材料的特性以及制造工艺的限制所导致的。
光纤通信中使用的一般是多模光纤和单模光纤，其中多模光纤由于纤芯直径较大，光信号在光纤内部传输时容易发生多径传播和色散现象，导致信号衰减；而单模光纤则可以有效避免此类问题，传输损耗较小。
此外，纤芯和包层材料的光学特性以及杂质等因素也会对传输损耗产生影响。
其次，连接器等设备也会引入一定的传输损耗。
光纤通信中，为了方便光缆的连接和拆卸，通常会使用连接器进行纤芯的连接。
然而，连接器的使用会引入一定的插损和反射损耗。
插损是指由于连接器两侧纤芯之间的连接不完美而导致光信号的衰减；反射损耗则是由于反射信号的存在而引起的信号衰减。
为了降低连接器的传输损耗，人们通常采用精密的连接器制造工艺以及外界环境的优化措施。
除了光纤本身和设备的因素，光纤通信中的传输损耗还受到一些外界因素的影响。
例如，光纤通信中存在的弯曲、拉伸、温度变化以及外界光干扰等，都可能导致光信号的衰减。
因此，在光纤通信系统的设计和安装过程中，需要对这些因素进行全面分析和评估，以保证信号的传输质量和可靠性。
针对传输损耗问题，工程师们也提出了一系列的解决方案。
首先，选择合适的光纤类型是关键。
如前所述，单模光纤由于其较小的纤芯直径和材料的特性，具有较低的传输损耗，因此在长距离和高速传输中更为适用。
其次，优化连接器的设计和制造工艺，减小插损和反射损耗，可以有效降低传输损耗。
光纤光学-第三章概要
波导场方程
第3页
《光纤光学》第Βιβλιοθήκη 章阶跃折射率分布光纤Ｏ
θz 纤壁入射角 n1 n2
n0 sin c n1Sin c
2 n12 n2
ψ
θz 线轴角 Ｏ’
端面入射角
n0
• 通常将 称之为孔径角，它表示光纤集光能力的大小。工 c 程上还用数值孔径来表示这种性质，记作 N.A. 定义为
《光纤光学》第三章 传输容量限制
阶跃折射率分布光纤
返回框图
n1 1 Ln12 T 1 L c sin c cn2 •色散导致的传输光脉冲展宽
1 n2 c T BL 2 B n1
1/B
色散对光纤所能 传输的最大比特 率B的影响可利 用相邻脉冲间不 产生重叠的原则 来确定，即
最大 时延差
子午光线
数值 孔径
入射媒质折射率 与最大入射角的 正弦值之积，只 与折射率有关， 与几何尺寸无关
相对折 射率差
(n n ) / 2n
2 1 2 2 2 1
2 NA ni sin im n12 n2 n1 2
第5页
《光纤光学》第三章 模间色散
阶跃折射率分布光纤
波导方程 边界条件
t2 k 2 2 e 0 t2 k 2 2 h 0
第13页
场的通解 边界条件
特征方程
传输常数
模场分布 场的解
《光纤光学》第三章
阶跃折射率分布光纤 §3.2 阶跃光纤场解
E i H H i E
1 T B
L
T
例如：
第8页
n1 1.5
2 103
光纤的损耗和色散ppt课件
19
柔性光纤的优点
对光的约束增强 在任意波段均可实现单模传输：调节空气孔径之间的距离 可以实现光纤色散的灵活设计 减少光纤中的非线性效应 抗侧压性能增强
ppt课件.
20
光纤损耗的度量
光信号在光纤中传播时，其功率随距离L的增加呈指数衰减：
可以通过损耗系数来Po衡ut量Pin光e纤L 链路的损耗特性：
ppt课件.
27
模内色散 - 群速度色散 (GVD)
信号分量的群速率是频率/波长的函数：
即不同的频率分量v间g 存dd在群时dd延 差1。信号在传输了距离L后，
频率分量经历的延时为：
T L L d
22
光纤的损耗
主要内容
色散及其引起的信号失真
单模光纤的色散优化
ppt课件.
23
3.2 色散引起的信号失真
光信号包含不同的频率、模式、偏振分量
光源输出有一定谱宽： 100 KHz~10 MHz 信号具有不同的频谱分量
f
ppt课件.
24
色散的定义
色散使信号不同的成分传播速度不同，使信号在目的端产生 码间干扰，给信号的最后判决造成困难
基本损耗
宏弯损耗
微弯 损耗
长波长处附加损耗显著
V2 an1 2n2 21/22 aNA
2 W 0 2 a 0 . 6 1 . 6 5 V 3 1 / 2 2 . 8 9 V 6 7
增加，V减少，W0越大
ppt课件.
17
宏弯带来的应用局限：Verizon的 烦恼
Verizon钟爱光纤：花费230亿美元配置了12.9万公里长的光 纤，直接连到180万用户家中，提供高速因特网和电视服务
材料本身 (如SiO2) 的特性决定，即便波导结 构非常完美而且材料不含任何杂质也会存在 本征吸收
光纤光学第三章PPT课件
子 cos
第14页/共95页
斜光线绕光纤轴线成螺旋形传播。 斜光线是三维空间光线，而子午光线只在二维平面内传播。
第15页/共95页
3.2.4 变折射率光纤的光线理论 见光纤光学（刘德明，向清，黄德修）P9面
程函方程/光线方程：
d ds
n(r)
dr ds
n(r)
若媒介是各向同性而又均匀，有
n dr const ds
当m不等0时当m1时得到混合模eh1n和he1n模的截止条件为jua0其第一个根对应u0也就是说它所对应的模在任何条件下都不会截止这个模为最低阶模称为基模he11在单模波导中导波模只有基模其余展开分量全部转变成耦合损失所以为减小耦合损失应尽量使入射光束的形状与波导基模的形状相同
参考文献： [1] 廖延彪.光纤光学，清华大学出版社，2000，3 [2] 刘德明，向清，黄德修.光纤光学，国防工业出版社，1999 [3] 马军山.光纤通信技术，人民邮电出版社，2004
第24页/共95页
分析思路
第25页/共95页
1、光纤介质的特性
响应的局部性 各向同性 线性 均匀 无损
第26页/共95页
2、光纤中麦克斯韦方程组
玻璃光纤中传导电流J =0，电导率σ=0 ；无自由电荷ρ =0，所以光纤中麦克斯韦方程 组微分形式为：
E B t H D t •D 0 •B 0
s in 2
0
r0 r
2
1 2
自聚焦透镜的折射率服从平方率分布规律：
n2 (r) n2(0)(1 Ar2)
z
z0
n(r0 ) cosz (r0 )
n(0) A
sin1
n(0) Ar
n2 (0) n2 (r0 ) cos2 z (r0 )
光纤光学
模间色散(多模色散)(Mode Dispersion) 色散的种类： 色度色散(Chromatic Dispersion)
偏振色散(Polarization Mode Dispersion)
劣化的程度随数据速率的平方增大
决定了电中继器之间的距离
Chapter 2
6
色散对光传输系统的影响
如果信号是数字脉冲， 色散产生脉冲展宽(Pulse broadening)。 所以，色 散通常用3 dB光带宽f3dB或 脉冲展宽Δτ表示。
用脉冲展宽表示时， 光纤色散可以写成
Δτ=(Δτ2n+Δτ2m+Δτ2w)1/2 Δτn ——模式色散； Δτm ——材料色散； Δτw ——波导色散
所引起的脉冲展宽的均方根值。
Chapter 2
7
模间色散
对于阶跃光纤：
High-order Mode (Longer path)
core cladding
实际光纤难以避免的形状不完善或应力不均匀，必定造成折 射率分布各向异性，使两个偏振模具有不同的传输常数(βx≠βy)。
Chapter 2
8
c
i
n0
n1 n2
经历最短和最长路径的两束光线间的时差:
T
n1 c
s
L
in
c
L
L c
n12 n2
Байду номын сангаас
-传输容量限制:
B--信号比特率
T
1 B
BL
n2 n12
c
Chapter 2
9
色度色散
This is caused by the fact that the refractive index of the glass we are using varies (slightly) with the wavelength. Some wavelengths therefore have higher group velocities and so travel faster than others. Since every pulse consists of a range of wavelengths it will spread out to some degree during its travel.
偏振色散(Polarization Mode Dispersion)
劣化的程度随数据速率的平方增大
决定了电中继器之间的距离
Chapter 2
6
色散对光传输系统的影响
如果信号是数字脉冲， 色散产生脉冲展宽(Pulse broadening)。 所以，色 散通常用3 dB光带宽f3dB或 脉冲展宽Δτ表示。
用脉冲展宽表示时， 光纤色散可以写成
Δτ=(Δτ2n+Δτ2m+Δτ2w)1/2 Δτn ——模式色散； Δτm ——材料色散； Δτw ——波导色散
所引起的脉冲展宽的均方根值。
Chapter 2
7
模间色散
对于阶跃光纤：
High-order Mode (Longer path)
core cladding
实际光纤难以避免的形状不完善或应力不均匀，必定造成折 射率分布各向异性，使两个偏振模具有不同的传输常数(βx≠βy)。
Chapter 2
8
c
i
n0
n1 n2
经历最短和最长路径的两束光线间的时差:
T
n1 c
s
L
in
c
L
L c
n12 n2
Байду номын сангаас
-传输容量限制:
B--信号比特率
T
1 B
BL
n2 n12
c
Chapter 2
9
色度色散
This is caused by the fact that the refractive index of the glass we are using varies (slightly) with the wavelength. Some wavelengths therefore have higher group velocities and so travel faster than others. Since every pulse consists of a range of wavelengths it will spread out to some degree during its travel.
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对于①，单位长度光纤传输的时延：
1
1 V1
1 c / n1
n1 c
对于② ，单位长度光纤传输的时延：
2
1 V2
当光发送机发送的光功率和光接收机可接 收的最小光功率（接收机灵敏度）确定时， 光纤的总损耗就受到限制。
最大传输距离
L P0 Pr M A
37
【例3.2】 某一光纤通信系统光端机的指标如 下 ：平均光发送功率为1 mW ，接收机灵敏 度为-30dBm。线路光纤损耗系数为 0.4dB/km，接头及连接器总损耗为 3dB，系 统富余量为8dB，估算光发送机和光接收机 之间的最大传输距离。
第二传输窗口
在1.55m 处最小损
耗约为
第三传0输.窗2d口B/km
瑞利散射
红外吸收
0.2
紫外吸收
850
1300
1550
波 长 (nm)
损耗主要机理：材料吸收、瑞利散射 35
和辐射损耗
光纤损耗的克服
提纯材料 优化制造工艺 减小光纤弯曲和接续损耗
36
光纤损耗对通信质量的影响
损耗越大，误码率越高，传输质量越差
22
受激拉曼散射是强激光的光电场与原子中的电子 激发、分子中的振动或与晶体中的晶格相耦合产 生的，具有很强的受激特性，即与激光器中的受 激光发射有类似特 性：方向性强，散射强度高。
受激布里渊散射也称声子散射，phonon scattering。 主要是由于入射光功率很高，由光波产生的电磁 伸缩效应在物质内激起超声波，入射光受超声波 散射而产生的。散射光具有发散角小、线宽窄等 受激发射的特性。也可以把这种受激散射过程看 作光子场与声子场之间的相干散射过程。可以利 用受激布 里渊散射研究材料的声学特性和弹性力 学特性。
从而吸收光能，引起损耗
峰值吸收波长约为630nm，解决方案：提高制 造工艺、不同的掺杂材料及含量
17
散射损耗
散射损耗：光能辐射出光纤之外的一种损耗 线性散射损耗和非线性散射损耗 线性散射损耗： 任何光纤波导都不可能是完美无
缺的，无论是材料、尺寸、形状和折射率分布等 等，均可能有缺陷或不均匀，这将引起光纤传播 模式散射性的损耗，由于这类损耗所引起的损耗 功率与传播模式的功率成线性关系，所以称为线 性散射损耗。主要包括： 1. 瑞利散射 2. 波导散射
不同模式具有不同的传输速度，在光纤中沿传输方向行进 的过程中，各模式逐渐分离，使得光信号展宽。
2.模式色散的表示 单位光纤长度上，模式的最大时延差
传输速度最快的模式与传输速度最慢的模式通过单位长度 光纤所需的时间之差。
2.模式色散的计算
1、阶跃光纤中的模式色散 利用几何光学
包层n2
②
芯区n1
①
① 传输最快的子午线 ② 传输最慢的子午线
脉冲展宽
T
光脉冲信号中的不同成份在光纤中的 传输速度不同，导致脉冲信号传输后展 宽甚至离散。
光纤色散效应对传输的影响
Input
1010101101
Output
1010101101
Time Time
脉冲展宽 (ps) = D(ps/ nm*km) * δ(nm) * L(km)
脉冲展宽 1/4 比特周期时会引起误码
•光纤色散
Dispersed pulse
IN Dispersive fiber
B
R
色散对光通信系统的影响
信号畸变 光脉冲形状畸变 引起误码
信号成分不同，其传播常数β也不同
不同的模式，β不同
模式色散,极化色散
不同的光纤，β不同
波导色散
不同的波长，β不同
材料色散
色散的定义
色散使信号不同的成分传播速度不同，使信号在目 的端产生码间干扰，给信号的最后判决造成困难
解：
Pi
10lg
pi 1
0(dBm)
L P0 Pr M A 0 (30) 8 3 47.5 km
0.4
38
消除损耗对光纤通信系统的影响 1、降低光纤的损耗系数，并扩展低损耗 区域 2、光纤线路中加入中继器
39
损耗的补偿办法：放大
电放大 光电光
2.5 × 0.6 × 0.6 m3
第三章 光纤特性
★光纤的主要特性
传输特性
损耗 色散
非线性
折射率分布 光学特性 数值孔径
截止波长 芯径 外径 几何尺寸 偏心度 椭圆度 同心度误差
机械特性
温度特性
2
光纤的传输特性
光纤在光纤通信系统的主要作用是完成光信号 的传输，所以最关心光纤的传输特性。
光纤的传输特性主要有两部分，光纤的损耗特 性和色散特性。
，
试求P该(z)光 1纤0e的0.1(z损0.2耗) mw系数 、 以及5km这样的
光纤的总损耗（ dB）。dB
解：
P(z) 10e0.2e0.1z P(0)e z
所以 =0.1（1/km）
dB 4.34
dB 0.434
5km这样的光纤的总损耗= dBL =0.434×5=2.17（dB） 7
3
光纤中光传输特性
损耗、色散和非线性对光信号传输的影响
输入信号
输出信号
损耗
时间
衰减
色散
时间
脉冲展宽
非线性 频率
新频率
4
光纤的损耗系数
光纤损耗是通信距离的固有限制，在很大程度 上决定着传输系统的中继距离，损耗的降低依 赖于工艺的提高和对石英材料的研究。
损耗系数定义:
dP(z) P(z)
dz
产生光纤损耗的原因
损耗
即便是在理想的光纤中都存在损耗——本征损耗。 光纤的损耗限制了光信号的传播距离。这些损耗主要包
括： 1. 吸收损耗
2. 散射损耗 3. 弯曲损耗
8
光纤损耗
本征吸收 紫外吸收 红外吸收
吸收损耗 杂质吸收 氢氧根（OH－）吸收 过渡金属离子吸收
原子缺陷吸收
瑞利散射损耗 散射损耗 结构不完善引起的散射损耗
Verizon钟爱光纤：花费230亿美元配置了12.9万公里长的光 纤，直接连到180万用户家中，提供高速因特网和电视服务 光纤到户使Verizon遇到困境：宏弯引起信号衰减
31
新技术：抗宏弯的柔性光纤*
康宁公司帮助Verizon解决了问题：可弯曲、折返、打结， 已在2500万户家庭中安装
日本NTT也完成了这种光纤的研制
18
瑞利散射
波导在小于光波长尺度上的不均匀： - 分子密度分布不均匀 - 掺杂分子导致折射率不均匀 导致波导对入射光产生本征散射
瑞利散射一般发生在短波长 也是一种本征损耗，固有散射
粒子尺寸比波长小得多，与l-4成正比
本征散射和本征吸收一起构成了损耗的理论最小值
19
20
波导散射
导致的原因是波导缺陷：缺陷尺寸大于光波波长 - 纤芯和包层的界面不完备 - 圆度不均匀 - 残留气泡和裂痕等 实际为结构不完善引起的模式转换或模式耦合 目前的制造工艺基本可以克服波导散射
12
红外吸收
光波与光纤晶格相互作用，一部分光波能量传 递给晶格，使其振动加剧，从而引起的损耗， 红外区表现强烈，因此称为红外吸收。
晶格
13
本征吸收曲线
14
非本征吸收
光纤制造过程引入的有害杂质带来较强的非本征吸 收
OH－和过渡金属离子，如铁、钴、镍、铜、锰、铬 等
15
OH离子吸收：O-H键的基本谐振波长为2.73 m，与 Si-O键的谐振波长相互影响，在光纤通信波段内产生 一系列的吸收峰，影响较大的是在1.39、1.24、0.95 m，峰之间的低损耗区构成了光纤通信的三个窗口。
光纤弯曲损耗 弯曲损耗 光纤微弯损耗
9
吸收损耗
紫外吸收 红外吸收
本征吸收
吸收损耗
杂质吸收
氢氧根(OHˉ)吸收 过渡金属离子吸收
原子缺陷吸收
10
吸收损耗
本征吸收：材料本身 (如SiO2) 的特性决定，即 便波导结构非常完美而且材料不含任何杂质也 会存在本征吸收。
原子缺陷吸收：由于光纤材料的原子结构的不 完整造成。
Photonic Crystal Fiber
Photonic Bandgap Fiber
32
柔性光纤的优点
对光的约束增强
在任意波段均可实现单模传输：调节空气孔 径之间的距离
可以实现光纤色散的灵活设计
减少光纤中的非线性效应
抗侧压性能增强 33
光纤的理论损耗：
光纤的最低损耗值
波长 （μm）
单模光纤（△=0.2%）
解决方法： (1) 光纤材料化学提纯，达到 99.9999999%的纯度 (2) 制造工艺上改进，如避免使用氢氧焰加热 ( 汽相
轴向沉积法) OH离子含量降到0.8-1.0ppb时，在0.6-1.7mm范围内，
吸收峰基本消失
16
原子缺陷吸收
光纤制造 -> 材料受到热激励 -> 结构不完善 强粒子辐射 -> 材料共价键断裂 -> 原子缺陷 导致光纤晶格很容易在光场的作用下产生振动，
理论极限值 已达到的最低值
（dB/km）
（dB/km）
0.85
1.9
1.9
1.31
0.32
0.35
1.55
0.18
0.20
多模光纤（△=0.2%）
理论极限值 已达到的最低值
（dB/km）
（dB/km）
2.5
2.12
0.44
0.42
0.22
0.23
34
光纤损耗谱特性
2.5
第一传输窗口
OH离子吸收峰
损 耗 (dB/km)
p(z)为z处的光功率，代表损耗系数，L是光