正方晶格微结构光纤的色散特性研究
期 性 排 列 的 沿 轴 向 均 匀 的 圆 空 气 孔 ， 纤 一ｘ 置 ， 周 期 性 被 破 坏 从 而 形 成 缺 陷 ， 就 可 在 Ｊ位 ｉ ｎ 其 光
以 沿 缺 陷 传 播 ．由 于 光 纤 拉 制 技 术 的 限 定 ， 结 构 光 纤 的 包 层 结 构 一 般 为 等 边 三 角 形 形 微
个 方 程 组 ． 过 寻 找 系 统 矩 阵 行 列 式 的零 点 来 确 定 传 播 常 数 ， 而 计 算 出 光 子 晶 体 光 纤 通 进
的模 场 分 布 、 散 系 数 等 ． 极 法 与 其 它 展 开 法 类 似 ， 是 使 用 了 更 多 的 扩 展 项 ， 一 项 色 多 只 每 基 于结 构 中的 每 一 个 空 气孔 ， 每 个 元 素 的 扩 展 结 合 起 来 得 到 各 种 模 式 ， 而 具 有 非 常 将 从 高 的精 度 并 且 能 够 快 速 收 敛 ． 第 １个 空 气 孔 的 内 部 ， 纵 向 电 场 可 以 在 极 坐 标 系 下 展 开 其
２０ ０９年 １ ０月 第２ ６卷 第 ５期
枣 庄 学 院 学 报
Ｊ ＲＮ ＡＯ ＨＵＡＮ Ｉ Ｅ Ｉ Ｙ ＯＵ ＡＬ ＯＦ Ｚ Ｚ Ｇ ＵＮ Ｖ ＲＳ Ｔ
Ｏｃ ． ｏ ９ ｔ２ ｏ
Ｖｏ ． ６ ＮＯ． １２ ５
正 方 晶 格 微 结 构 光 纤 的 色 散 特 性 研 究
状 ， 层 任 一 空 气 孔 周 围有 六 角 晶格 对 称 分 布 ， 以通 常 被 称 为 六 角 晶格 微 结 构 光 纤 ． 包 所 通
过 调 节 包 层 空 气 孔 的直 径 和 间 距 ， 结 构 光 纤 能 够 实 现 传 统 光 纤 难 以 实 现 的特 性 ， 无 微 如 限单 模 特 性 、 活 可 调 的 色 散 特 性 、 强 的双 折 射 效 应 、 烈 的非 线 性 效 应 等 ． 灵 极 强 随着 光 纤 拉 制 技 术 的 改 进 ， 究 人 员 根 据 需 要 设 计 了 不 同 结 构 的微 结 构 光 纤 ．０ ４ 研 ２ ０ 年 ， ｕ Ｂｏ ｋ等 提 出 了 包 层 为 正 方 晶 格 排 列 的 微 结 构 光 纤 ， 各 层 空 气 孔 环 绕 纤 芯 成 正 方 形 即
论依据．
［ 关键词 ］ 结构光纤 ； 微 色散 ； 多极法 ［ 中图分类号 ］ Ｎ ５ Ｔ ２３ ［ 文献标识码 ］ Ａ ［ 文章编号 ］０ ４— ０ ７ ２０ ）５—０ １ ０ １０ ７ ７ （０ ９ ０ ０ ３— ４
０ 引言
光 子 晶 体 光 纤 （ ｏ ｏ ｉ ｒ ｓａ ｂ ｒ ＰＣＦ） 称 为 微 结 构 光 纤 （ ｉｒ Ｐｈ ｔ ｎ ｅ ｃ ｙ ｔ ｌｆ ｅ ， ｉ 又 Ｍ ｃ ｏ—ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｐ ｉ ｔｕ ｔ ｒ ｄ ｏ ｔ— ｃ ｌｆｂ ｒ 或 多 孔 光 纤 （ ｌ ｙ ｆｂ ｒ 它 由 未 掺 杂 的 二 氧 化 硅 和 空 气 孔 构 成 ， 横 截 面 是 周 ａ ｅ ） ｉ Ｈｏ ｅ ｉ ｅ ）， 其
／ 一 …～ 、
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图 ｌ 正方 晶格微 结构 光纤截 面图
Ｆ ｇ． ｏ ｓ—ｓ ｃｉ ｎ ｏ ｑ ａ ｅ—ｌｔｉｅ ｍｉｒ ｉ １ Ｃｒ ｓ ｅ ｔｏ ｆｓ ｕ ｒ ａｔｃ ｃ ｏ—ｓｒ ｃｕ ｅ ｐ ｉａ ｉｅ ｔｕ ｔ ｒ ｄ ｏ ｔｃ ｌｆｂ ｒ
杜 海龙
（ 州大学 西亚斯国际学院 ， 郑 河南 郑州 ４ １５ ） ５ １０
［ 摘
要］ 应用多极法对正方 晶格微 结构光纤 的色 散特性进行 了数值模 拟 ， 与空气填 充率相 同的六角 晶格微 结构光 并
纤进行 了对 比， 发现正方 晶格微结构光 纤更容易实现超平 坦色 散 ； 究 了包 层空 气孔 直径 、 间距 和孔层 数对 色散特 研 孔 性的影响 ， 到了色散随各个结构参数 变化 的规律 ； 得 文章的计算 和分 析可以为设计适 当色散特性 的微结构光 纤提供理
・
１ ・ ３
枣 庄 学 院 学 报
２０ ０ ９年第 ５期
１ 多极法 与分析 光纤模 型
多 极 法 由 Ｔ． Ｗ ｈ ｔ Ｐ． ｉ ｅ和 Ｂ． ｈ ｍｅ Ｔ Ｋｕ ｌ ｙ等 人 在 ２ ０ 年 提 出 ， 要 思 想 是 将 每 个 空 气 ０２ 主
孔 周 围 的 场 分 量 用 傅 立 叶 一贝 塞 尔 函 数 展 开 ， 把 这 些 函 数 联 立 ， 入 边 界 条 件 ， 成 一 并 加 组
成 ：
Ｅ ＝ ∑ ｏ （ ｋ‘１ｅｐ ）ｘ （ ） ： ｋ ｒ ｘ （ｍ ｅｐ ． ）
第 Ｚ个 空 气 孔 近 邻 介 质 内 的 纵 向 电 场 可 以 表 示 成 ：
＝
（） １
∑［
（ｋ・ ）＋ｃ （ ・ｊ］ｅｐ ｉ ａ ）ｘ （ ） （ ） ｋ ｒ ｘ（ｍ ｔ ｅｐ ． ２ ） ￣ ｚ
பைடு நூலகம்
对 称 分 布 ， 图 １所 示 ． 文 应 用 多 极 法 ， Ｚ 如 本 对 Ｅ方 晶 格 微 结 构 光 纤 的 色 散 特 性 进 行 了 研
究 ， 析 了 包 层 空 气 孔 直 径 、 间 距 、 气 孔 层 数 等 结 构 参 数 对 色 散 特 性 的 影 响 ， 出 了 分 孔 空 得 色 散 随各 结 构 参 数 变 化 的一 般 规 律 ．
［ 收稿 日期 ］０ ９—０ ２０ ８—１ ４ ［ 基金项 目】 郑州大学西亚斯国际学院 ２０ ０ ９年科研基金资助项 目（０ ９ Ｙ ０ ２ ０ ＫＹ Ｂ ７） ［ 作者简介 ］ 杜海龙（ ９ ３一） 男 ， １８ ， 河南濮 阳人 ， 郑州 大学西 亚斯 国际学 院电子系讲师 ， 工学硕士 ， 研究方 向为光电信息 处理与 光 通信．
方形组合空气孔微结构光纤的色散特性分析
光 通 信 研 究
Ｓ ＴＵＤＹ ０Ｎ ＴＩ ０Ｐ ＣＡＩ ＣＯＭ Ｍ Ｕ ＮＩ ＣＡＴＩ ｏＮＳ
２ ２Ｏ ＯＮ ． ７ ）
光 纤 光 缆 技 术 与 应 用
方形组合空气孔微结构光纤的色散特性分析
Ｄｉｐｅ ｓ ｏ ｏ ｒ ｙ ａ ｌ ｓ ｓ ｏ ｉ ｒ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｐｔｃ ｌｆｂ ｒ ｓ ｒ ｉ ｎ ｐｒ ｐｅ ｔ ｎａ ｙ ｉ ｆ ｍ ｃ Ｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ｄ ｏ ｉ ａ ｉ ｅ ｓ ｗｉｈ ｃ ｍ ｐ ｓ ｔ ｑ ａ ｅ ａ ｒ ｈ ｌ ａ ｔｃ ｔ ｏ ｏ ｉｅ ｓ ｕ ｒ ｉ 。 ｏ ｅ ｌ ｔ ｉｅ
０ 引 言
近年来 ， 结 构 光 纤 引 起 了人 们 的 广 泛 关 注 。 微 它 的横 截 面上有 较 复 杂 的折 射 率分 布 ， 常 含 有 不 通
同排列 形式 的气 孔 ， 些 气孔 的尺 度 与光 波 波 长 大 这 致 在 同一量 级 且贯 穿 器件 的整 个 长度 ， 类 光 纤 在 这
Ａｂ ｔ ｔ Ａ ｅ ｍ ｉｒ ｓ ｒ ｔ ｒ ｄ ｏ ｉａ ｉ ｅ ｔ ｃ ｍ ｐｏ ｉｅｓ ｕａ ｅ ａ ｒｈ ｅ ｌ ｔｉｅ ｉ ｒ ｓ ｎｔ ｄ， ｔ ｌ ｄｉｇ ｏ ｈｉｈ ｉ ｏ — ｓａｃ ： ｎ ｗ ｃ ｏ ｔ ｕｃ ｕ ｅ ｐｔｃ ｌｆｂ ｒ ｗｉｈ ｏ ｓｔ ｑ ｒ ｉ－ ｏｌ ａ ｔｃ ｓ ｐ ｅ ｅ ｅ ｈｅｃａｄ ｎ ｆｗ ｃ ｓｃ ｒ ｎ ｐｏ ｅ ｉ ｏｌｓｏｆｄｉｆ ｒ ｎｔｓｚ ｓ ｓ ｄ ｏｆａｒ ｈ ｅ ｆｅ ｅ ｉｅ ．Ｔ ｈ ｆｅ ｔ ｆｔ ｅ ｃ ｎｇ ｓｏｆｉｓｇ ｏｍ ｅ ｒｃ ｓｒ ｃ ｕｒ ｌｐａ ａ ｅ ｅ ｓｏｎ ｔ ｓ ｅ ｓｏ ｕｒ ｅｓｏ ｅ ｅ ｆ ｃ ｓｏ ｈ ｈａ ｅ ｔ ｅ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ａ ｒ ｍ ｔ ｒ ｈｅｄｉｐ ｒ ｉｎ ｃ ｖ ｆ ｔ ｕ ｈｅ ｆ ｎｄａ ｅ ａ ｍ ｎｔ ｌｍｏｄｅａ ｅａｎ ｌ ｚ ｄ ｂｙ ｕｓｎ ｈｅＦｉ ｔ — ｆｅ ｅ ｃ ｍ ｅＤｏｍ ａｎ （ ｒ ａ ｙ ｅ ｉｇ ｔ ｎｉｅ Ｄｉｆ ｒ ｎ ｅ Ｔｉ － ｉ ＦＤＴＤ ） ｍ ｅ ｈ ． Ｔ ｈ ｅ ｕｌｓ ｓ ｗ ｈａ ｉｈ ｔ ｏｄ ｅ ｒ ｓ ｔ ｈｏ ｔ ｔｗ ｔ ｔ ｏ ｓ ｔ ｉ ｏｌｓ，ｔ ｉ ｉｒ ｓ ｒ ｃ ｕｒ ｄ ｆｂ ｒ ｈ ｓ ｓ ｒ ｎｇ ｄｉｐ ｒ ｉｎ ｃ ｔ ｏ ａ ｂｉｔ ｎ ｅａｔｖ ｌ ｏｗｅ ｎｄ ｍ ｏ ｅ ｆａ ｔ ｎｅ ｗ ｅ ｓｏｆａｒ ｈ ｅ ｈ ｓｍ ｃ ｏ ｔ ｕ ｔ ｅ ｉ ｅ ａ ｔ ｏ ｓ ｅ ｓｏ ｏｎ ｒ ｌｃ ｐａ ｌ ｙ ａ ｄ ｒ ｌ ｉｅ ｙ ｌ ｉ ｒａ ｒ ｌｔｅ ｄ ｄｉｐｅ ｓｏ ｕ ｖ ｓ ｂ ｐｔｍ ｉａ ｉ ． ｓ ｒ ｉｎ ｃ ｒ ｅ ｙ ｏ ｉ ｚ ｔｏｎ Ｋｅ ｒ ｓ：ｍ ｉｒ ｓ ｒ ｔ ｅ ｔｃ ｌｆｂｅ ；ＦＤＴＤ ｅ ｈｏ ｙ ｗｏ ｄ ｃ ｏ ｔｕｃ ｕｒ ｄ ｏｐ ｉａ ｉ ｒ ｍ ｔ ｄ；ｄｉｐｅ ｓｏ ｓ ｒ ｉｎ
光子晶体光纤的色散模拟论文
光子晶体光纤的色散模拟摘要光子晶体光纤由于其区别于传统光纤而具有的无截止单模传输、可调节色散、高双折射、偏振控制、大的有效面积单模运转和小的有效面积高非线性等特性及其广泛的应用前景，成为当前国内外研究的一个热门课题.为了精确地分析、预测光子晶体光纤的传输特性，人们发展了许多理论分析方法，这些方法是研究光子晶体光纤的基本工具，在光子晶体光纤的研究领域占有很重要的地位.国内外在研究光子晶体方面的文章也非常之多，但是大都注重研究的结论，在众多的文献中能得到好多种光纤的特性信息，但却几乎找不到一种研究方法可以拿来直接用而不用经过和原作者一样的各种知识的繁杂学习的，基于提供一种通用而简单的研究光子晶体光纤的方法，作者通过自己对时域有限差分法(FDTD)和有限元方法的实践探索，总结出利用有限元软件COMSOL Multiphysics实现光子晶体光纤数值模拟的一系列简单可行步骤及后处理过程的MATLAB程序，使一般的研究者只要根据本文给出步骤就可以进行各种光子晶体光纤特性的数值模拟。
本论文在系统介绍光子晶体光纤基础知识及各种理论研究方法，并对这些方法优缺点作简单比较的基础上，重点介绍利用有限元软件COMSOL Multiphysics实现光子晶体光纤特性数值模拟的具体方法步骤，并应用该方法计算了条形光子晶体光纤和锥形光子晶体光纤的色散特性参数，并对二者做了简单的比较。
【关键词】:锥形、条形光子晶体光纤;色散模拟;COMSOL Multiphysics;数值模拟摘要 (1)第一章绪论 (3)1.1光子晶体光纤简介 (3)1.1.1光子晶体光纤的概念 (3)1.1.2光子晶体光纤的结构及其导光原理 (4)1.1.3光子晶体光纤的制备 (6)1.1.3.1堆积法 (6)1.1.3.2挤压法 (7)1.1.3.3超声波打孔法 (7)1.2光子晶体光纤的特性 (8)1.2.1无截止单模( Endlessly Single Mode) (8)1.2.2不同寻常的色度色散 (9)1.2.3非线性特性 (9)1.2.4优良的双折射效应 (10)1.3光子晶体光纤的研究现状 (11)1.4光子晶体光纤的应用前景 (11)1.5光子晶体光纤色散方面的研究 (12)1.6本论文的内容 (13)第二章光子晶体光纤的数值模拟 (14)2.1光子晶体光纤数值模拟的实现步骤 (14)2.2光子晶体光纤的数值模拟实例 (14)2.2.1锥形光子晶体光纤的有限元数值模拟的COMSOL Multiphysics实现过程 (15)2.2.1.1应用模式的选取与打开 (15)2.2.1.2模型建立 (17)2.2.1.3求解域、边界及输入波长的设置 (18)2.2.1.4求解参数的设置 (19)2.2.1.5求解及结果显示与分析 (20)2.2.2条形光子晶体光纤数值模拟实现过程 (22)2.2.2.1求解参数的设置 (22)2.3光子晶体光纤的色散计算 (24)第三章光子晶体光纤的色散计算结果及分析 (27)3.1锥形光子晶体光纤色散的计算结果 (27)3.2条形光子晶体光纤色散计算结果 (28)第四章总结 (32)参考文献 (33)致谢 (36)第一章绪论第一根光子晶体光纤是于1996年，由英国Bath大学的J.C.Knight研制出来的，它是一种二维方向上紧密排列(通常为周期性六角形)而在第三维方向(光纤的轴向)基本保持不变的波长量级的空气孔构成微结构包层的新型光纤。
光子晶体光纤的特性及应用
光子晶体光纤的特性及应用作者：牛静霞李静来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2011年第08期摘要：光子晶体光纤由于独特的导光原理和灵活的结构设计，性能明显能优于传统光纤，在光通信和激光技术等领域具有非常广阔的应用空间。
文章介绍了光子晶体光纤的导光原理，研究了其主要特性，并分析了其在波分复用器、光纤激光器、光纤放大器及光耦合器件等方面的应用。
关键词：光子晶体光纤特性光器件0 引言光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber，PCF)是光纤技术发展的主要方向，对于大容量光纤通信和高功率光纤激光器的研究开发具有重要意义。
光子晶体光纤又称为多孔光纤(Holey Fiber，HF)或微结构光纤(Micro-Structured Fiber，MSF)，它是在石英光纤的包层中沿轴向均匀地排列空气孔，并在纤芯端面存在一个破坏了周期性结构的缺陷所构成，从而使入射光能被控制在光纤纤芯中传输。
光子晶体光纤由于包层中的二维光子晶体结构，可以作为更加优异的光传输介质，在新一代光纤通信系统和激光技术等重要领域具有极其广阔的应用范围。
1 光子晶体光纤的导光原理光子晶体光纤的概念基于光子晶体，按其传导机制可分为带隙型光子晶体光纤(PBG-PCF)和折射率引导型光子晶体光纤(TIR-PCF)两类。
带隙型光子晶体光纤是一种具有石英-空气光子晶体包层的空芯石英光纤，其包层横截面的折射率具有规则的周期分布，通过包层光子晶体的布拉格衍射来限制光在纤芯中传播的。
在满足布拉格条件时出现光子带隙，对应波长的光不能在包层中传播，而只能限制在纤芯中传播，见图1（a）。
折射率引导型光子晶体光纤的导光机制与传统光纤类似，包层由石英-空气周期介质构成，中心为SiO2构成的实芯缺陷。
由于纤芯折射率高于包层平均折射率，光波在纤芯中依靠全内反射传播。
由于包层含有气孔，与传统光纤的实芯熔融硅包层不同，因而这种导光机制叫做改进的全内反射，见图1（b）。
双芯光子晶体光纤
双芯光子晶体光纤双芯光子晶体光纤：实现光场控制和信息传输的新材料引言：在现代通信领域中，光纤是一种关键的基础设施。
它们被广泛应用于光通信和传感器技术中，其快速传输能力和低损耗特性使其成为传输大量信息的理想选择。
近年来，随着技术的发展，研究人员一直在寻找新的光纤材料，以进一步提高传输效率和功能性。
双芯光子晶体光纤（Dual-core Photonic Crystal Fiber）就是这样一种新型的光纤材料，它具有独特的结构，使其在光场控制和信息传输方面具有巨大潜力。
1. 双芯光子晶体光纤的结构与原理双芯光子晶体光纤是一种由正方型晶格排列的微孔构成的光纤。
其特点在于具有两个并行运行的芯道，这两个芯道由一种嵌入在孔中的材料填满。
这种结构使得光线可以在两个芯道中同时传播，且光线在两个芯道间可以高度交互作用。
双芯光子晶体光纤的结构可以通过控制孔径和填充材料的属性来调整光纤的色散特性和折射率。
2. 光场控制的应用双芯光子晶体光纤的独特结构使得它在光场控制方面具有许多潜在应用。
首先，通过调整双芯光子晶体光纤的结构参数，可以实现对光的相位和振幅的高度控制。
这使得光纤可以用于光调制器、光匹配器以及光学干涉仪等多种光学器件。
其次，在光传输方面，双芯光子晶体光纤的结构可以实现光场的高度集成与控制，从而在传输中实现光束的精确定向和聚焦。
这对于激光加工、光化学反应和光泵浦传感器等领域具有重要意义。
3. 信息传输的应用除了在光场控制方面的应用，双芯光子晶体光纤还具有良好的信息传输能力。
由于光纤中存在两个并行的芯道，可以在其中一个芯道中传输光信号，而另一个芯道则可用于多种用途。
例如，可以通过在另一个芯道中注入多种材料和气体来实现各种传感器。
这种设计可用于气体传感、温度传感和压力传感等领域，为光纤传感技术带来了很大的灵活性。
4. 发展前景和挑战虽然双芯光子晶体光纤在光场控制和信息传输方面具有重要应用，但是其实际应用仍面临一些挑战。
光子晶体光纤色散特性的研究的开题报告
光子晶体光纤色散特性的研究的开题报告1. 研究背景随着现代通信技术的发展，对高速，低损耗，小型化，高容量的光纤通信系统的需求日益增长。
光子晶体光纤作为一种新兴的纳米级光传输波导，具有优异的性能特点：高光束质量，高光传输效率，高光信号光学控制性能。
在光通信领域，光子晶体光纤已引起广泛的关注。
光子晶体光纤 (PCF) 的色散是其重要的性能特征之一，可以影响光的传输性能和光学信号的特性。
因此，光子晶体光纤的色散特性研究是光通信研究的重要课题之一。
光子晶体光纤的设计、优化和应用需要对其色散特性有深入的认识，包括光纤色散量、色散系数、色散曲线等。
因此，本文将在此基础上展开光子晶体光纤色散特性研究，对光子晶体光纤材料的结构特征和光学性质进行深入分析，旨在为光纤通信系统的开发和应用提供理论支撑和技术指导。
2. 研究内容（1）研究光子晶体光纤的结构特征和光学性质，包括材料的物理、化学结构和光学性质等方面。
（2）研究光子晶体光纤的色散特性，包括色散量、色散系数、色散曲线等方面。
（3）对光子晶体光纤色散特性进行建模和仿真，分析光子晶体光纤在不同波长和频率下的传输性能，以探索其在光通信和其它领域中的应用前景。
（4）对实验结果进行测定和分析，验证理论模型的正确性，并对光子晶体光纤的性能进行深入评估和探索其最佳应用场景。
3. 研究方法（1）文献调研法：通过查阅国内外相关文献，了解光子晶体光纤结构特征、光学性质和色散特性的研究进展。
（2）数学模型设计法：基于理论与实验并重的思想，运用数学模型对光子晶体光纤的色散特性进行建模与仿真。
（3）实验方法：搭建光纤通信系统，获取实验数据，对理论分析结果进行验证。
4. 研究意义通过对光子晶体光纤色散特性的研究，可以深入了解其物理、化学和光学性质，为光传输在波导中的应用提供更可靠、更高效的解决方案。
本研究可以探索新型传输媒介在光通信领域的应用，推进光子晶体光纤技术的发展，为光学仪器工程、通信设备等领域提供重要的技术支持。
方形纤芯六边形微结构光纤的色散特性研究
体 光 纤 。２００９年 王 艳 梅 等 目提 出 了一 种 包层 空 气孔 渐 变 的 准
光 子 晶体 光 纤 。２０１１年 王 丹等 ［３１研 究 了一 种 呈 圆形 分 布 的 双
包层 ＰＣＦ。２０１２年 王 伟 等 提 出 了 纤 芯 为 菱 形 结 构 的 光 子 晶
体 光 纤 。
用 随 意 扔 掉 或 则 丢 弃 ．这 些 信 息被 不 法 分 子 手 收 集 用 作他 用 ， 及 、电子 商务 发 展 的推 动 ，网银 支付 的 业务 范 围 和 应 用 领 域 不
不但 泄 露 了个 人 信 息 ．也 为 不 良商 家提 供 了群 发 和 恶 意 骚 扰 但 扩 大发 展 迅 速 ．我 们 在 享 受 网银 支付 带 来 了各 种 便 利 的 同
本 文提 出 了一 种 纤 芯 为 正 方形 ．周 期 分 布 的 六 边 形 空 气 孔 作 为 包层 。构 成微 结 构 光 纤 ，基 于 ｃｏｍｓｅｌ软 件 ，使 用 有 限 元 法 。进 行 模 拟 分析 ，研 究 其 色散 特 性 。
１ 结构模 型
此微 结 构 光 纤 的 横 截 面 结构 如 图 １所 示 。 背 景 材 料 是 纯 石 英 材 料 ，构 造 了三 层 空 气孔 ， 第 一 层 空 气 空 洞 的 数 量 为 ４ 个 ．由排 列 在 正 方形 四 个 点上 的 圆 孔 构 成 ．第二 层 空 气 洞 的 数 量 为 １２个 ，第 三层 空 气 洞 的 数 量 为 １８个 。呈 六 边 形 结 构 排
（５）网 络 访 问 防 范措 施 ：公 众 免 费 ＷＩＦＩ为 人 们 带 来 了便 利 ，但 是 攻 击 会 对 网 络 中的 其 他 用 户进 行 嗅 探 ．广 泛 拦 截 网 络
光纤的色散
的氢氧根离子的吸收。
过渡金属正离子吸收包括Cu2+，Fe2+，Cr2+，Ni2+， Mn2+，V2+，Po2+等，其电子结构产生边带吸收峰(0.5～1.1 μm)，造成损耗。 由于工艺改进，这些杂质含量低于10－9 以下，影响已忽略不计。 OH－1根负离子的吸收峰在0.95 μm、 1.23 μm和1.37 μm，由于工艺改进，降低了OH－1浓 度，吸收峰影响已忽略不计。
DWDM指密集波分复用，这是一项用来在现有的光纤骨干网 上提高带宽的激光技术。更确切地说，该技术是在一根指定 的光纤中，多路复用单个光纤载波的紧密光谱间距，以便利 用可以达到的传输性能（例如，达到最小程度的色散或者衰 减），这样，在给定的信息传输容量下，就可以减少所需要 的光纤的总数量。
4. G.654光纤（衰减最小光纤） 这种光纤是为了满足海底光缆长距离通信的需求而研 制的，其特点是在1.55的衰减很小，仅为0.185dB/km，
输中断。 Rc估算公式为
3n Rc 2 3/ 2 4π(n12 n2 )
2 1
（2） 光纤微弯曲是由于护套不均匀或成缆时产生不均 匀侧向压力引起的，造成光纤轴线的曲率半径重复变化。
这时弯曲的曲率半径不一定小于临界半径，但这种周期性
变化引起光纤中导模与辐射模间反复耦合，使一部分光能
量变成辐射模损耗掉，如图2-5-3所示。
3. 附加损耗 附加损耗属于来自外部的损耗， 称为应用损耗或辐 射损耗。 如在成缆、 施工安装和使用运行中使光纤扭曲、
侧压等造成光纤宏弯曲和微弯曲所形成的损耗等。 微弯
曲是在光纤成缆时随机性弯曲产生的，所引起附加损耗一 般很小，光纤宏弯曲损耗是最主要的。 在光缆接续和施
第八讲光纤的色散特性ppt课件
带宽（B）
色散描述方式
光纤的带宽(f为调制信号频率)
7
通常把调制信号经过光纤传播后，光功率下降一 半 ( 即 3dB) 时 的 频 率 (fc) 的 大 小 ， 定 义 为 光 纤 的 带 宽 (B)。由于它是光功率下降3dB对应的频率，故也称为 3dB光带宽。可用下式表示。
8
二、色散的起因
材料色散
材料色散是材料的折射率n是波长λ的函数，从 而使光的传播速度随波长而变。由此引起的色散 叫材料色散。
引起材料色散的原因，是因为光源器件不是 工作于单一频率，即光源器件所发出的光都有一 定的谱线宽度△λ；而光纤材料的折射率并非固 定不变的，它会随传输的光波波长(或光波频率) 发生变化。
二、色散的种类
紫顺序排列的彩色光谱。 这是由于棱镜材料对不同波长（不同颜色）的光
呈现的折射率不同，使光的传播速度不同和折射角度 不同，最终使不同颜色的光在空间上散开。
一、色散的定义
光纤色散的概念 光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的速
度不同，到达光纤终端有先有后，使光脉冲发生 展宽，这就是光纤的色散。
色散引起的脉冲展宽示意图
为了了解光纤色散，需知道送进光纤中 的信号结构。
首先，送进光纤的并不是单色光。这由 两方面的原因引起： 一是光源发出的并不是单色光； 二是光信号有一定的带宽。
9
二、色散的起因
1
相
实际光源发
对 输
出的光不是单色 出
的(或单频的)，
功 率
而是在一定的波 0.5
长范围。这个范
围常是光源的线
宽或谱宽。
光源的谱宽 f f
材料色散
掺GeO2石英玻璃的折射率-波长特性曲线的关系
二、色散的种类
2011年江苏省普通高校本专科拟评单篇优秀毕业设计(论文)一、二、三等奖和团队优秀毕业设计(论文)名单
学校名称 南京大学 南京大学 南京大学 南京大学 南京大学 南京大学 东南大学 东南大学 东南大学 东南大学 东南大学 南京航空航天大学 南京航空航天大学 南京理工大学 南京农业大学 南京农业大学 南京师范大学 南京师范大学 中国矿业大学 中国矿业大学 中国矿业大学 江南大学 江南大学 苏州大学 苏州大学 苏州大学 南京工业大学 南京林业大学 南京邮电大学 南京邮电大学 南京工程学院 江苏师范大学 江苏师范大学 南京财经大学红山学院 南京工业职业技术学院 无锡职业技术学院 江苏农林职业技术学院 苏州工业园区职业技术学院
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光纤传输中的色散特性分析新方法
光纤传输中的色散理论2011.2.14摘要：随着光纤通信系统中信号速率的提高和传输距离的增加，光纤的色散、非线性效应，以及二者之间的相互作用成为限制系统性能的重要因素。
目前，在光纤通信、色散补偿以及非线性光学等实际应用中，色散特性显得十分重要。
本文首先简单介绍了光纤通信的发展，重点讲述了光纤传输过程中的色散特性。
接着我们从麦克斯韦方程组出发,建立了光脉冲在光纤中传播的理论模型。
在只考虑色散效应的情况下,对该理论模型进行进一步的研究,数值模拟出高斯光脉冲在光纤中的传输状态,并讨论了色散对光脉冲传播特性的影响。
最后分别研究了光纤传输系统的几种色散补偿技术。
关键词：光脉冲，色散，麦克斯韦方程组，色散补偿Dispersion in Fiber TransmissionABSTRACT：Fiber dispersion ,fiber nonlinearity and their interaction become the essential limiting factors of fiber communication systems with theincreasing of bit rate and transmission distance. At present, dispersion characteristics are very important for realistic applications of optical fiber communications, dispersion compensation and nonlinear optics. The article introduces development of fiber communication ，and undertakes a detailed study of dispersion in fiber transmission. then we proceed from Maxwell’s equations to built a theoretic model that describes the propagation of optical pulse in fiber. A further discussion about this theoretic model is proposed in the case of only considering dispersion. The transmission state of Gauss optical pulse in fiber was simulated numerically ,and the influence of dispersion on transmission characteristics of optical pulse is discussed. Finally,the fundamental principle of dispersion compensation are given.Key words:optical pulse , dispersion, Maxwell’s equations ,dispersion compensation一 引 言数据业务，特别是占主导地位的IP 业务量的爆炸式增长，对数据网的带宽、传输距离、容量等性能提出了更高的要求。