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色散如此好看,为何光纤却不喜欢?

更新时间:2023-09-15 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

三百多年前的法国,在一个饱含阳光的午后,牛顿布下了这样一个局。hc5物理好资源网(原物理ok网)

让阳光投射到三棱镜上,穿透棱镜后,光线飘动成了由红橙黄绿青蓝紫组成的丝带,投射到屋中的一个幕布上。就这样,看似透明的太阳光在三棱镜的加持下变幻出不可思议的色带。hc5物理好资源网(原物理ok网)

这以后,牛顿又将幕布的中间打开一条垂直的裂纹,在幕布的前面布置了第二个三棱镜和第二块幕布。hc5物理好资源网(原物理ok网)

只见他转动第一个三棱镜,将红橙黄绿青蓝紫七条丝带依次投射到第一个幕布的裂纹上光的色散折射,再经过第二个三棱镜投射到第二块幕布上。奇迹诞生了,只见第二块幕布上依次呈现的居然是单一颜色的光。示意图如下所示:hc5物理好资源网(原物理ok网)

至此,太阳光被分离成了多种单一颜色呈现在第二块幕布上,牛九爷借助三棱镜参破了天机:光是可以分散的!太阳光似乎被封印了通常,平凡的的外表下有一颗色调丰富的内核。这,就是我们现今常说的光的色散。hc5物理好资源网(原物理ok网)

色散是怎样形成的?hc5物理好资源网(原物理ok网)

三棱镜实验中,太阳光(也就是复合光)从空气步入玻璃中,再由玻璃步入空气,发生了两次折射。要晓得,万物皆有趋利性,折射发生时,光也会自然而然的选择最短的路径,在尽量降低能量耗损的情况下前进。从里面牛顿的三棱镜实验中,我们晓得复合光本质上是由好多不同颜色的单一光组成的,这种光具备不同的波长,不同波长的光的能量大小是有悬殊的。众口难调,不同波长的光对折射后怎样选路形成了分歧,于是,出三棱镜后就“分道扬镳”了。hc5物理好资源网(原物理ok网)

所以,光为何会分散?原先,导致这些分散的就是光的波长,不同波长的光在介质里的折射率不同,传播速率(路径)也不同,必然会导致光(们)的分散传播,色散就产生了。hc5物理好资源网(原物理ok网)

光的色散现象说明光在介质中的传播的速率与折射率有很大的关系,折射率越大光速越小光的色散是折射吗,见下边的公式:hc5物理好资源网(原物理ok网)

色散的影响hc5物理好资源网(原物理ok网)

光的色散是折射吗_放大镜成像原理是折射吗_光纤的相对折射率差hc5物理好资源网(原物理ok网)

虽然色散能帮助我们走进一个五颜三色的彩色世界,但在通讯领域中,色散就真的没有这么美丽了。hc5物理好资源网(原物理ok网)

光讯号在光纤中传输的过程中,色散是造成耗损的重要诱因之一。hc5物理好资源网(原物理ok网)

这是因为,光的折射率导致了色散,色散造成了光脉冲形成码间干扰,因而在输出端形成紊流。hc5物理好资源网(原物理ok网)

哪些是紊流呢?hc5物理好资源网(原物理ok网)

串扰就是不同波长的光在介质中由于折射率不同造成传播速率不同,因而形成的波谱长度降低。换言之,就是一束光在介质中传送时,有些光波折射率大,严重偏离跑道。hc5物理好资源网(原物理ok网)

有些光波折射率小,即使歪歪扭扭,但也能根据既定方往前进。hc5物理好资源网(原物理ok网)

光波们的不和谐现象造成了这一束光的长度比步入介质之前大了,产生了紊流。hc5物理好资源网(原物理ok网)

有色散的情况下,光讯号传输的距离越远,紊流越严重,后果就是讯号失真,误分辨率性能恶化,严重影响信息的传送质量。hc5物理好资源网(原物理ok网)

针对色散给通讯引起的影响,怎么规避呢?hc5物理好资源网(原物理ok网)

怎么规避色散的影响?hc5物理好资源网(原物理ok网)

影片狮子王中有句话说的好:世界上所有的生命都在微妙的平衡中生存。hc5物理好资源网(原物理ok网)

经过长时间的探求和研究,人们找到了用补偿的办法去平衡色散的耗损。在多种补偿方式中,色散补偿光纤技术是一种认可度比较高的色散补偿方式。hc5物理好资源网(原物理ok网)

在普通的多模光纤系统中,光纤的工作波长在具有较高的正色散。hc5物理好资源网(原物理ok网)

正色散的特质:随着波长的减小,折射率逐渐降低。hc5物理好资源网(原物理ok网)

根据补偿的思路,须要在这种光纤中降低负色散进行色散补偿,保证整条光纤线路的总色散近似为零。而色散补偿光纤(DCF)是一种主要针对波长而设计的新型多模光纤,在处具有较高的负色散(负色散与正色散的特质相反),可以用于在普通的多模光纤系统中进行色散补偿,如右图所示,在处经过补偿的正负色散之和趋近于零。hc5物理好资源网(原物理ok网)

右图为色散补偿光纤应用在多模光纤上的公式。hc5物理好资源网(原物理ok网)

实际应用中,传输线路采用DCF和多模光纤串联的方法,补偿多模光纤在光波长的正色散,达到延长中继距离,降低耗损的目的,因而实现高速率、大容量、长距离的通讯。如右图所示:hc5物理好资源网(原物理ok网)

DCF作为色散补偿,具有以下优点:hc5物理好资源网(原物理ok网)

友情提示:光讯号在传输线路上跑的距离远了,就会形成其他耗损,比如:线路衰减。为了规避线路衰减,就要考虑使用EDFA(-DopedFiber)掺饵光纤放大器了。hc5物理好资源网(原物理ok网)

好了,有关色散的故事就提到这儿了,你们还想听更多有趣的科学故事吗?欢迎在评论留言哦~hc5物理好资源网(原物理ok网)

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