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光纤色散与宽带的测量


光纤色散与光纤宽带的精确测量
   光纤的色散特点是影响光纤通讯传送容积和中继间距的一个关键要素。在网络信号通讯中,如色散大,光单脉冲展宽就比较严重,在接收端就将会因单脉冲展宽而出現邻近单脉冲的重合,进而出現误码。以便防止出现这样的事情,只能使码元间距增加,或使传送间距减少。显而易见这就促使传送容积减少,中继局间距减短,它是大家所不期待的。在仿真模拟传送中,一样因为色散大,不一样頻率的仿真模拟数据信号频带不同样,在接收端就会使数字信号出現比较严重失帧。一样以便防止出现这样的事情,只能使传送仿真模拟网络带宽降低,或传送间距减少,它是大家所不期待的。因此,高码率、光纤宽带宽数字信号的光纤通讯系统中对光纤的色散还要用心考虑到。好似前边上述,由于光纤色散导致光单脉冲的波型展宽,这是以时域见解剖析的状况,若是以频域视角看来,光纤有色散就表达光纤是有一定传送网络带宽的。因而单脉冲展宽和网络带宽是以不一样视角叙述光纤传送特点的2个密切联系的参数。
   从测量法上与此对应也是二种方式 。一种是以时域视角来精确测量光单脉冲的展宽;另一种是以频域视角来精确测量光纤的基带芯片总宽。
   1)用时域方式 来精确测量单脉冲展宽 
   精确测量基本原理。最先以便使难题还不会繁杂,假定键入光纤和从光纤輸出的光单脉冲波型都类似成高斯分布的如图所示6图示。图6(a)是光纤輸出光功率Pin(t)的波形图,从最高值A1降至A1/2时的总宽为Δτ1。图6(b)是光纤的輸出光功率Pout(t)的波形图,其力度降至一半时的总宽为Δτ2能够证实,单脉冲根据光纤后的展宽Δτ两者之间键入、輸出波型总宽Δτ1和Δτ2的关联为: 
(1-1) 
   不难看出,Δτ并不是Δτ2与Δτ1的简易相减的关联。因此,要是将测出去的Δτ1和Δτ2代入上式即能够算出脉冲展宽Δτ。算出Δτ之后,再依据单脉冲的展宽Δτ和相对的网络带宽B间的公式计算 
B=0.44/Δτ (1-2) 
   将Δτ代入式中可求出相对的光纤每千米网络带宽。若Δτ的企业用ns,则B的企业是MHz。
   精确测量方框图。用时域法精确测量光纤的单脉冲展宽(从而测算出光纤网络带宽的方框图如图所示7图示)
   最先用一台单脉冲频率计去调配一个激光发生器。从激光发生器輸出的数据信号根据分光镜分成两路口。一路进到被测光纤(因为色散功效,这一路的光差分信号被展宽),经光纤传送抵达光学探测器1和接收机1,送进双踪抽样数字示波器并显示信息出去,这一波型等于前边讲的Pout(t)。另一路,不历经被测光纤,根据反射镜片立即进到光探测器2和接受设备2,随后也被送进双踪示波器显示信息出去。因为这一波型沒有历经被检验光纤,故等于被测光纤键入数据信号的波型,即等于Pin(t)。从显示信息出的单脉冲波型上各自测出Pin(t)的总宽Δτ1和Pout(t)的总宽Δτ2。那样就可将Δτ1和Δτ2代入式(1-1)及(1-2)最后计算网络带宽B。最终还应当强调,用这类方式 精确测量多模光纤较为艰难,由于其Δτ很小。
   2)用频域法精确测量光纤网络带宽 
   频域法精确测量,就是说用一个扫频震荡器造成的頻率持续转变的正弦数据信号去调配激光发生器,进而科学研究光纤针对不一样的頻率,来调配的数据信号的传送工作能力。实际的说,就是说要想方设法测到光纤传送己调配微波的相频特性特点。获得了相频特性特点后,就能按一般方式 算出光纤的网络带宽。
   设Pin(f)为键入被测光纤的光功率与调配頻率f间的关联。Pout(f)为被测光纤輸出的光功率与调配頻率f关联。则被测光纤的相频特性特点H(f)为H(f)=Pout(f)/Pin(f),若使半功率点来明确光纤的网络带宽fc即10lgH(f)=10lg[Pout(f)/Pin(f)]=10lg1/2=-3dB。fc称之为光纤的3dB光网络带宽。用频域法精确测量光纤网络带宽的方框图如9图示:
   因为精确测量光纤的相频特性特点,必须测到键入光纤的光功率特点和从光纤輸出的光功率特点,即必须获得2个数据信号,故在图9连用一条短光纤的輸出光功率来替代被测光纤的键入光功率。在图9中,由扫频频率计輸出一个頻率持续可调式的正弦数据信号。运用这一数据信号去对激光发生器的数据信号开展抗压强度调配,随后将这一已变光数据信号藕合入光开关,由光开关先后送出去两路口数据信号,一路数据信号进到短光纤,经短光纤后边过光学探测器送进频谱仪。用短光纤的輸出数据信号来替代被测光纤的键入数据信号(因为光纤短,历经传送后数据信号转变不大,故能够觉得就是键入数据信号)。另一路数据信号是历经光开关送进被测光纤,由持续的正弦波形调配的数据信号历经光纤传送,带上了被测光纤对不一样调配頻率数据信号的反映,从光纤輸出,经光学探测器送进频谱仪。那样频谱仪中就获得了被测光纤的键入和輸出二种数据信号,因而,就可获得被测光纤的相频特性,进而可测到光纤的网络带宽。

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