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三网合一光纤分线箱这就是为什么PN结具有单向导电性。e3,同质结和异质结早期研制的半导体激光器和发光二较管一般采用同质结构。所谓同质结就是在PN结的两边使用相同的半导体材料采用同质结结构的激光器或发光二较管存。对光波的限制不完善,这是因为同质结激器中P-GaAs和N-GaAs除掺人的杂质外,基本材料都是GaAs,由于P-GaAs和N-GaAs这两者折射率差别不大,这种情况,相当于光纤中的纤芯和包层的折射率相差不大的情形,即是弱导波情况。因而同质结的这两个材料边界的导波作用不大,从而有相当的光波进入无源区(所谓无源区是不满足粒子数反转的区域,而有源区是满足粒子数反转分布能够发光的区域),这对输出光波来讲就是一种损耗。
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另一种硫化物多晶光纤在A=101m附近的红外区亦具有很低的损耗,理论上预示这类光纤的低损耗将小于103dB/km。3.6光纤的色散特性1.光纤色散的概念和种类内光信号在光纤中传输时不仅由于光纤损耗而使光功率变小,波形也会变得越来越失真光信号通过光纤传播期间,波形在时间上发生展宽的现象称为光纤色散。光纤色散使输入的光信号在光纤传输过程中展宽到一定程度,就会产生码间干扰,增加长误码率,从而限制了通信容量引起光纤色散的原因很多,主要有:,并(1)模式色散—也称为模间色散,在多模光纤中光信号是由很多模式携带的,不同的(2)材料色散由于材料折射率随光波长非线性变化引起的色放模式传输的相位常数不同,而引起的色散。
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(3)波导色散一“由于光波导的结构(即光纤结构)而引起的色散,这种色散在无限大介质应该说是不存在的,但是光信号被限制在光纤中传输,光纤的纤芯和包层的折射率不(4)偏振模色散单模光纤传输的基模LP1实际上是相互垂直的两个模式L和同,必然会导致色散。LP,这两个模式的传输相位常数B和B不同,而引起的色散。光纤的特性参数很多,概括起来主要包括以下几大类,即几何特性、光学特性、传输特性、机械特性、温度特性。光纤的几何特性参数是指与光纤横截面的物理构成相关的参数,与光缆施工密切相关。多模光纤的几何特性参数一般包括纤芯直径、包层直径、芯/包同心度偏差、纤芯不圆度和包层不圆度、光纤翘曲度等。单模光纤的几何特性参数略有不同,制造商经常使用模场直径(MFD而不使用纤芯直径,因此单模光纤的几何特性参数包括模场直径、包层直径、模场同心度误差、模场不圆度和包层不圆度等。
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光纤的光学特性主要有折射率分布、多模光纤的数值孔径(NA),模场直径(MFD)和X面积、截止波长等。光纤的传输特性主要包括光纤的衰减系数、多模光纤的带宽、单模光纤的色散特性等。光纤的机械特性是非常重要的,由于石英光纤具有细和脆的特性,其机械性能比金属导线差。光纤的机械特性主要包括抗张强度、耐侧压力、弯曲以及扭绞性能和使用寿命等,使用者关心的是抗张强度。强度是指光纤受到张力的作用而断裂时的大强度。目前构成光纤的材料是SiO2,大多数光纤通常被拉成125μm的细丝。从理论上推算,光纤的抗张强度可达20GPa。但实际上由于光纤内部的气泡、微粒、杂质等影响,抗张强度只有0.1~0.2GPa。但是光纤加上涂覆层后抗张强度较大增强。
通常情况下,光纤的特性受温度影响不大,但是在温度很低时,损耗随温度降低而增加,尤其是在温度非常低时,损耗急剧增加,所以高寒地区工作的光缆应注意到这个产生这种现象的原因是光纤的热胀冷缩。构成光纤的石英材料(SO2)的热膨胀系数很小,在温度降低时几乎不收缩。而光纤在成缆过程中必须经涂覆和加上一些其他构件,涂覆材料及其他构件的膨胀系数较大,当温度降低时,收缩比较严重,所以当温度变化时,材料的膨胀系数不同,将使光纤产生微弯,尤其表现在低温区。目前ITUT建议定义了5种单模光纤G.G.G.GG.652和G.655是目前光纤通信工程中广泛使用的单模光纤(1)G.652光纤56,其中G.652光纤的特点是:其设计的佳工作波长在1310m附近,也可以用于1550gm波段。
G2光纤细分为4个子类G.652光纤的性能特点的实质,X标准将G.652光纤分为两大类:标准单模光纤(G.652A652A、G.652B、C52C和G652D光纤。按照和G.652B)和波长扩展单模光纤(G.652C、G.652D)标准单模光纤(G.652A、G.652B)又称为常规单模光纤,于1983年开始商用。标准单模光纤的性能特点是:①在1310mm波长的色散为零;②在波长为1550nm附近衰减系数小约为0.22dB/km,但在1550m附近其具有***散系数为18m20ps/mkm,传输距离被限制在70~80km之间;③这种光纤工作波长既可选在1310mm波长区域,又可选在1550m波长区域,它的佳工作波长在1310mm区域。
这种光纤常称为标准单模光纤(StandardSingleModeFiber,SSMF)或称为常规单模光纤。它是当前为广泛使用的光纤。否波长扩展单模光纤(G.652C、G,652D)。随着光波分复用技术的发展,在城域网方面,人们广泛采用的解决方案是选用数十至上百个复用波长的高密集波分复用技术。众所周知,制约标准单模光纤G.652工作波长区窄的原因是1385mm附近高的水吸收峰,在1385nm附近,标准单模G.652光纤中只要含有几个ppm的氢氧根离子就会产生几个分贝的衰减。为此,光纤制造商通过改进生产工艺,使G.652光纤在1385nm附近的水吸收峰基本消失,从而研究出了可以在1260~1670mm整个波长范围工作的新型G.652光纤。
由于这种新型G.652光纤的工作波长比常规单模光纤工作波长要宽得多,所以人们将其称为波长扩展单模光纤(全谱光纤),即G.652C光纤、G.652D光纤。波长扩展单模光纤完全能够满足城域网粗波分复用技术发展的需要。光纤通信系统所用的光源是半导体材料,因此本章从半导体的能带理论开始分析。原子是由原子核和核外绕固定轨道旋转的电子组成,因为每个轨道对应着一个固定的值,所以这些原子所拥有的能量值是离散的。半导体是由紧密排列的原子组成的一种固态物质,邻近原子中的电子被原子间的引力结合,将发生不同程度的交叠,原子间的影响将表现出来。原来围绕一个原子运动的电子,现在可能转移到邻近原子的同一轨道上去,晶体中的电子不再属于个别原子所有,它们一方面围绕每个原子运动,同时又要在原子之间作共有化运动,半导体的主要特征是它们的内部原子有规则地、周期性地排列着。
对载流子的限制不完善,当外加正偏压后,注入的电子进入N区后还要向P区扩散;注入的空穴进入P区后还要向N区扩散。这种情况使有源区变宽了,要在较宽的区域内产生激光,显然需要更大的阈值电流。其中因此,为了降低同质结半导体激光器的阈值电流,就要从上述两个方面来进行改进。改进的方法就是采用异质结结构,目前广泛采用双异质结结构。而光子数目又等于受激电子数目N乘以内部量子效率n。这样就可以得到公式游另一方面,每秒电子数目乘以元电荷c(电子电量)就构成了电流。双异质结(DH)是窄带隙有源区(GaAs)材料被夹在宽带隙的材料(GaAlAs)之间构双异质结构的导带上出现了一个向上的“台阶”,这个“台阶”阻止了电子向P区扩散;同时,在价带上出现了一个向下的“台阶”,这个“台阶”对空穴形成一个位垒,从而阻止了价带中的空穴向左侧逸出,亦即限制了空穴从有源区P-GaAs向N区扩散。
