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基于OptiFiber的色散位移光纤设计.doc
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2023-06-21
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基于OptiFiber的色散位移光纤设计.doc
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色散位移光纤
一、 设计要求
深入理解色散位移光纤,通过使用OptiFiber软件教程中设计色散位移光纤的
思路与方法,根据所设计光纤的软件仿真结果,分析出色散位移光纤与纤芯、包
层,折射率和结构等参数对光纤零色散位移点有哪些影响并分析出怎样调整其参
数达到设计要求,最终实现改变纤芯结构或者折射率变化范围,自己设计参数并
实现色散的迁移。
二、 分析设计
在光纤中传输的光信号的不同频率成份或不同的模式分量以不同的速度传
播,到达一定距离后必然产生信号失真(脉冲展宽),这种现象称为光纤的色散
或弥散。
光纤的色散主要有材料色散、波导色散、偏振模色散和模间色散四种。其中,
模间色散是多模光纤所特有的。
这四种色散作用还相互影响,由于材料折射率n是波长λ(或频率w)的非
线性函数,d2n/d2λ≠0,于是不同频率的光波传输的群速度不同,所导致的色
散成为材料色散。
由于导引模的传播常数β是波长λ(或频率w)的非线性函数,使得该导引模
的群速度随着光波长的变化而变化,所产生的色散成为波导色散(或结构色散)。
偏振模色散指光纤中偏振色散,简称 PMD(polarization modedispersion),它
是由于实际的光纤中基模含有两个相互垂直的偏振模,沿光纤传播过程中,由于
光纤难免受到外部的作用,如温度和压力等因素变化或扰动,使得两模式发生耦
合,并且它们的传播速度也不尽相同,从而导致光脉冲展宽,引起信号失真。
不同的导引模的群速度不同引起的色散成为模间色散,模间色散只存在与多
模光纤中。
色散限制了光纤的带宽—距离乘积值。色散越大,光纤中的带宽—距离乘积越小,
在传输距离一定(距离由光纤衰减确定)时,带宽就越小,带宽的大小决定传输
信息容量的大小。所以要是将工作波长在1.31处的频谱宽度
这里我们应用optifiber光纤模拟软件,来模拟色散位移光纤,并且能够研究掺杂
浓度和半径宽度引起折射率的影响。
通过了解设计例程中零色散位移光纤的设计步骤:
(1)OptiFiber 软件仿真的色散与波长的关系图寻找零色散点所对应的波长
(2)根据色散与波长关系图分析出 1550nm 处所对应的色散值
(3)调整相关参数使得零色散点移至 1550nm 处
三、 实验调试
总共设计了6种光纤截面图,其中有两种纤芯结构,一种抛物线型,另外一
种是线性变化的结构。
(1)线性纤芯结构变化:
通过修改纤芯和包层的宽带以及结构参数:
Region 0
Region 1
Region 2
Region 3
Region 4
Width
0.1,0.2,0.37,
0.4
2.73
0.6
1.5
57
Profile
Constant
Function
(liner)
Constant
Constant
Constant
Refr
1.4615
1.4615-1.4
4692
1.44692
1.45
1.44692
R0 层半径的变化零色散位移点的变化趋势图:
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老帽爬新坡
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