光学基本概念
波长
波长lambda=v/f=c/nf,c=3*10^8m/s
损耗
1. 插入损耗
InsertionLoss(通常简称为IL)是插入损耗,它主要是指光纤中两个固定点之间的光度损耗。可将光通信系统光纤链路中因光器件的介入而造成的光功率损失理解为单位dB。
结果是:IL=-10lg(P_out/P_in),P_out表示光输出,P_in表示光输入。
较小的插值损耗数值表明性能较好,例如,0.3dB插值优于0.5dB插值。一般而言,熔接和手工连接的衰减差(小于0.1dB)将小于光纤连接器之间的连接。对于数据中心的光纤线路,推荐的最大dB损耗:LC多模光纤连接器最大15dB,LC单模光纤连接器最大15dB,MPO/MTP多模光纤连接器最大20dB,MPO/MTP单模光纤连接器最小30dB。
2. 回波损耗
不连续性和阻抗性失配会在光纤信号进出器件组件时(如光纤连接器)引起反射或回波,反射或回波信号的功率损耗即为回波损耗(ReturnLoss)。插损主要是指在光链路遇到损耗时,通过测量产生的信号值,而回波损耗主要是通过在光链路遇到组件时,通过反射信号损耗值进行测量。
计算公式是:RL=-10lg(P_0/P_1),P_0表示反射光功率,P_1表示输入光功率。
损耗的数值用dB表示,通常是负的,所以较大的回波损耗值在-15到-60dB之间是比较好的。根据工业标准,UltraPC型抛光光纤连接器的回波损耗应该在50dB以上,而斜角抛光则一般在60dB以上。电脑的类型应该大于40dB。对多模光纤而言,典型的RL值在20到40dB之间。
损耗的影响因素
一、末端的质量和清洁程度。
纤维端面缺陷(划痕、凹坑、裂缝)、颗粒污染等都会直接影响连接件的性能,造成IL/RL的不良。甚至5微米的单模纤芯上微小的尘埃颗粒都会阻断光信号,从而导致信号丢失。
二、光纤折断,插入不良。
有时,尽管光纤破裂了,但是仍然能引导光通过,在这种情况下还会导致不良IL或RL。就像一篇文章开始时提到的图片所示,APC连接器连接到PC连接器,一个是斜8°的角,一个是磨削的微弧平面角,这种连接在短时间内可能会有光通过,但同时也会引起很大的插入损耗和很小的回波损耗,而且可能还会导致光纤端不能进行精密对接而导致光不能正常通过。
三、超出弯曲半径
纤维可以弯曲,但是弯曲得太大也会导致光损耗的显著增加,或者直接导致损坏。所以当需要缠绕光纤时,推荐使用尽可能大的半径。最好不要超过外衣直径的10倍。所以,对于2mm厚的夹层,最大弯曲半径是20mm。
有效折射率
定量描述波导中单位长度相位延迟的量,相对于真空中单位长度相位延迟而言
有效折射率n_eff不仅仅依赖于波长,还依赖于传播的模式(对于多模光纤而言),也被称为模式折射率。
因此,有效折射率不仅仅是波导材料的性质,还依赖于整个波导的设计。其数值可以通过数值计算模式得到。对于接近截止波长的光,其数值会显著变化。
有效折射率可能是一个复数。此时虚数部分表示波导结构的增益或者损耗
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