- 60 - 实验8 单模光纤的色散和损耗特性测量实验 一、实验目的 1．理解光纤色散的概念； 2．理解光纤损耗的概念； 3．了解并掌握相移法测量单模光纤色散的方法； 4．了解并掌握插入法测量光纤损耗这一常用方法； 5．通过本实验，对光纤通信有一定的了解。 二、实验原理 光信号经光纤传输后要产生损耗和畸变（失真），因而使得输出信号和输入信号不同。对于脉冲信号，不仅幅度要减小，而且波形要展宽。产生信号畸变的主要原因就是光纤中存在色散和损耗。色散限制系统的传输容量，损耗则限制系统的传输距离。本实验讨论光纤的色散和损耗特性并对单模光纤的色散和损耗进行测试。 第一部分：光纤的色散 一、色散概述 色散（Dispersion）是光纤最重要的传输特性之一。色散是在光纤中传输的光信号由于不同成分的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。色散一般包括模式色散、材料色散和波导色散。模式色散又称模间色散，只存在于多模光纤中，它是由于不同模式的时间延迟不同而产生的，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，从而出现色散现象，它取决于光纤的折射率分布，并和光纤的材料折射率的波长特性有关；材料色散取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的谱线宽度；波导色散又称结构色散，它取决于波导尺寸和纤芯与包层的相对折射率差。 色散对光纤传输系统的影响，在时域和频域的表示方法不同。如果信号是模拟调制的，色散限制带宽（Bandw idth）；如果信号是数字脉冲，色散产生脉冲展宽（Pulse broadening）。色散一般用3dB 光带宽【注】 （即为半高峰处的带宽）或者脉冲展宽σ 来表示。 用脉冲展宽表示时，光纤色散σ 可以写为： 2/1222)(wmn， （ 1） （ 1）式中n 、m、w分别为模式色散、材料色散和波导色散所引起的脉冲展宽的均方根值。 二、多模光纤的色散 由多模光纤折射率分布的普遍公式，假设每个传输模式具有相同的功率，经过计算，可以得到长度为L 的多模光纤的脉冲展宽为： 2/122)(模内模间， （ 2） 1. （ 2）式中模间为模式色散产生的脉冲展宽。 对于突变型多模光纤：cLNg32)(1模间； （ 3） - 61 - 对于渐变型多模光纤：cLNg34)2(21模间， （4） 可见渐变型多模光纤的脉冲展宽比突变型多模光纤减小Δ/2 倍。 上式中，Δ＝(n1- n2)/n1 为相对折射率差， c 为光速， g 为折射率分布指数，ddnn...
