單模光纖系統(tǒng)

單模光纖系統(tǒng)的光路從光源驅(qū)動(dòng)電路控制的光源、光纖、光活動(dòng)連接器、光電檢測(cè)器、到光接收機(jī)。

單模光纖的損耗主要有三種:

固有損耗。是吸收損耗和瑞利散射損耗之和。原因:熔融摻雜石英的紫外吸收和紅外吸收在1.3um處總數(shù)值為0.03dB/km，很小可不計(jì)。還有由雜質(zhì)和OH-引起。

微彎損耗。由于光纖彎曲半徑小，因此LP01導(dǎo)模到輻射模之間的功率耦合造成了微彎損耗。微彎損耗與模板尺寸的關(guān)系有關(guān)。

接頭損耗:纖芯之間的軸向錯(cuò)位引起的。

單模光纖通信系統(tǒng)對(duì)光源的要求很?chē)?yán)格:第一，希望光源只有一種模式，而且要模式穩(wěn)定性好;第二，要求光譜譜線密度窄;第三，光源發(fā)出的光功率大且穩(wěn)定;第四，根據(jù)特殊場(chǎng)合需要，希望光源能夠同時(shí)發(fā)出幾個(gè)波長(zhǎng)的光，便于波分復(fù)用技術(shù)的使用。

單模光纖系統(tǒng)的激光器主要采用 動(dòng)態(tài)單模激光器:1)、解理耦合腔形(C3激光器)，其內(nèi)部有長(zhǎng)度分別為120um和135um，并且相互作用的耦合光波腔，這種激光器設(shè)計(jì)成只在兩個(gè)腔都發(fā)生共振的單一波長(zhǎng)上產(chǎn)生振蕩。閥值電流比較小、模式穩(wěn)定性好。 2)、分布式布拉格反射型(DBR)激光器和分布反饋型(DFB)激光器。這兩種激光器內(nèi)部設(shè)有衍射刪，并且只有在當(dāng)反射光柵中的布拉格條件得到滿足的一種波長(zhǎng)上產(chǎn)生頻譜純的振蕩，激光器的模間間隔由衍射周期決定，同時(shí)通過(guò)控制衍射的周期控制振蕩波長(zhǎng)，使用方便，易集成。

單模光纖只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊，但還存在著材料色散和波導(dǎo)色散，這樣單模光纖對(duì)光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。

單模光纖通信系統(tǒng)所采用的光纖連接器特別難制作。首先，單模光纖只有8um-10um，對(duì)準(zhǔn)公差要求在1um之內(nèi)，對(duì)準(zhǔn)難。其次，菲涅爾反射損耗:光纖端面之間低折射率的空氣空隙，產(chǎn)生菲涅爾反射，其典型值一般為0.3dB。所以需要一種匹配的凝膠或匹配液。

為了擴(kuò)展傳輸距離，除了增大光發(fā)送器的光源功率外，主要還要提高檢測(cè)器的靈敏度。單模光纖通信系統(tǒng)大都采用異質(zhì)結(jié)雪崩光電二極管，它是在InP襯底上涂覆一 層InGaAs，使InGaAs接收區(qū)和InP倍增區(qū)分開(kāi)，保證了快速的光電響應(yīng)。這是目前的單模光纖通信系統(tǒng)采用直接檢波方式下使用的檢測(cè)器。如果使用更加先進(jìn)的外差式檢波，大大提高了檢測(cè)器的靈敏度，可以對(duì)好幾個(gè)波分復(fù)用的光信號(hào)以很窄的頻率間隔進(jìn)行傳輸。

由于單模光纖只傳輸一種模式，可以不受模式色散的影響。但一般激光器并非是單色的，對(duì)于不同的波長(zhǎng)的傳輸速度不同，同時(shí)還存在材料色散和波導(dǎo)色散。

設(shè)備系統(tǒng)增益是指發(fā)送功率與接收功率之間相差值，即光纜在某中繼段內(nèi)允許的損耗值。定義為: 設(shè)備系統(tǒng)增益 G=PT-PR (PT入纖光功率，以dBm為單位，PR接收機(jī)靈敏度)。

光纖損耗(L)包括光纖活動(dòng)連接器損耗(L1)、熔接點(diǎn)損耗(L2)、系統(tǒng)余量(L余)，即

L=G-2L1-4L2-L余

如果在算上波分復(fù)用器和解復(fù)用器，總損耗為:

L總=L總纖+L復(fù)用+L解復(fù)+nL1+mL2+L余

其中:n為活動(dòng)連接器數(shù)目

m為系統(tǒng)熔接點(diǎn)數(shù)目