在有線電視
光纖網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生非線性失真的主要是光纖的
色散問(wèn)題，光纖的色散特性對(duì)光信號(hào)傳輸產(chǎn)生很大的影響，在數(shù)字式傳輸中會(huì)產(chǎn)生誤碼，從而限制了傳輸比特率，在模擬式傳輸中限制信號(hào)傳輸頻帶寬度。在有線電視傳輸中，光纖色散特性使信號(hào)發(fā)生復(fù)合二階失真（CSO）和復(fù)合三次失真（CTB）要分析光纖的色散我們必須要知道一些光纖傳輸中的基本概念。
.eR1 \IAm q 84*5- 1.光纖傳輸中的傳導(dǎo)模
V4:/LN q_] v;x0=I&% 光纖傳輸中的傳導(dǎo)模，用幾何
光學(xué)理論解釋是：既滿足全反射條件又滿足相位一致條件的
光線束。從電磁波理論認(rèn)為的“模式”是電磁波所設(shè)定的波導(dǎo)
結(jié)構(gòu)及工作頻率下進(jìn)行傳播時(shí)，可以存在的電磁場(chǎng)的形式。光纖有一個(gè)重要的參數(shù)----歸一化頻率用V表示。V="2π*n1*α*2Δ的開(kāi)平方/λ" 式中λ為光
波長(zhǎng)，n1為纖心的
折射率，α為纖心半徑，Δ為相對(duì)折射率差。光纖的模數(shù)是由V參數(shù)確定的，V值小于2.4083的范圍內(nèi)是單模光纖，大于此值的是多模光纖。單模光纖中的所謂截止波長(zhǎng)是指光纖中的次低階模被截止時(shí)的歸一化波長(zhǎng)。
HIXAA?_eh= ;=Ma+d # 按波動(dòng)理論有：一個(gè)傳播常數(shù)決定一種電磁場(chǎng)分布形式，稱為一種模式，在規(guī)定波長(zhǎng)下僅能傳導(dǎo)一個(gè)模式的光纖，稱為單模光纖。 除基模外，其他模式在V參數(shù)小于某一值時(shí)便不能傳導(dǎo)的最短波長(zhǎng)稱為截止波長(zhǎng)。在有線電視光纖網(wǎng)絡(luò)中，都是使用單模光纖，所以下面我就只對(duì)單模光纖進(jìn)行討論。
s-$ Wc) l H<(F$7Q!\ 2.光纖的帶寬與色散
%S`& R 5 {A/r) 光在光纖中傳播時(shí)，由于其頻率不是單一頻率所以工作模式不是單一工作模式，故傳播速度略有差別，這種速度的差別稱之謂色散。若調(diào)制波是數(shù)字式脈沖，解調(diào)后信號(hào)的寬度會(huì)擴(kuò)展，這樣會(huì)產(chǎn)生誤碼，制約了傳輸速率的提高。當(dāng)調(diào)制波形是模擬信號(hào)，則檢波后電平隨信號(hào)頻率的增高而降低，表現(xiàn)為非線性失真，使基波的諧波分量增加，CATV信號(hào)在光纖網(wǎng)中傳輸造成CSO和CTB指標(biāo)的劣化，這些現(xiàn)象稱為光纖的色散特征，對(duì)于后者的色散特性也稱帶寬特性（或稱頻率特性）。
566!T_ RbAl_xKI 光纖產(chǎn)生色散有三大成因：模間色散、
材料色散、結(jié)構(gòu)色散。
a!9'y c fg^AEn1i 模間色散是由各傳導(dǎo)模式的傳播常數(shù)不一樣而引起的是多模光纖中產(chǎn)生光纖色散最大的成因。材料色散也稱為折射率色散，光纖中光的傳播速度與纖心折射率有關(guān)，而纖心的折射又隨波長(zhǎng)而變化。另外，光纖中的
光源發(fā)出的光都不是單一的波長(zhǎng)，都具有一定的譜寬，在這個(gè)寬度范圍內(nèi)，折射率不同導(dǎo)致不同波長(zhǎng)的光信號(hào)的群速度參差不齊而產(chǎn)生群時(shí)延差，形成材料色散。 結(jié)構(gòu)色散也稱波導(dǎo)色散，由于光纖的各個(gè)模式的群速度隨著波長(zhǎng)而變化，形成在信號(hào)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的群時(shí)延差而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色散。結(jié)構(gòu)取決于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)（光纖的直徑），波長(zhǎng)、折射率、相對(duì)折射率差等。
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可以說(shuō)色散是脈沖展寬在時(shí)域的反映，帶寬是模擬信號(hào)傳輸在頻域上的反映。我們常用一個(gè)稱為色散系數(shù)D來(lái)描述光纖的色散指標(biāo)。它是這樣定義的：1nm波長(zhǎng)范圍（指光源的譜寬小于1nm）的光通過(guò)1KM光纖所出現(xiàn)的時(shí)延差異，單位為ps/nm.km ,D越小，則光纖帶寬越大，單模關(guān)纖帶寬與色散系數(shù)D的關(guān)系為：Bf="132.5/(D.L)GHZ。式中L為光纖長(zhǎng)度（KM）。例如，1.30um波長(zhǎng)的光源，其譜寬小于1nm，其D值是小于3.5ps/nm.km。則1KM單模光纖的頻寬為Bf>37.86GHZ,10KM單模光纖的頻帶則為3.78GHZ，可見(jiàn)在光纖網(wǎng)絡(luò)中，傳輸?shù)木嚯x越長(zhǎng)，色散就越嚴(yán)重。
3iCe5VF D&G6^ME 3.光纖色散特性產(chǎn)生的非線性失真
Vu:ZG*^ CS7b3p!I 經(jīng)上面的討論我們知道，光纖的色散特性，其實(shí)質(zhì)是因傳輸波長(zhǎng)的不同使光的群速度（調(diào)制信號(hào)的傳輸速度）產(chǎn)生變化的現(xiàn)象。現(xiàn)以單一波長(zhǎng)的調(diào)制為例加以簡(jiǎn)單說(shuō)明，如圖ss-1所示的單一正弦波進(jìn)行簡(jiǎn)單調(diào)制時(shí)，在光強(qiáng)度最低與最高兩端之間。波長(zhǎng)在這期間連續(xù)變化，而各種不同波長(zhǎng)在光纖中的群速度也各不相同，傳輸時(shí)間隨波長(zhǎng)而異。若以平均強(qiáng)度基準(zhǔn)時(shí)最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的到達(dá)時(shí)間就會(huì)或遲或早，因此接收信號(hào)的波長(zhǎng)就會(huì)在時(shí)間方向上產(chǎn)生非線性失真。從圖ss-1失真波形可知，其失真成分為二階失真，它表示正弦波的失真成分疊加了一具有某種相位的二次諧波后的波形，這就意味著多頻道傳輸時(shí)產(chǎn)生了CSO，傳輸距離越長(zhǎng)這種失真就越大。
