Page 18 - 网络电信2021年9月刊上

光 通 信

(chromatic dispersion)。波长色散包括材料色散和波导 由此求得的光纤有效模式带宽既反映了光纤的带宽特性,
色散两部份,波导色散在单模光纤中起着重要作用,但在多模光 又与VCSEL光源的EF注入条件有关。这种通过计算方法得到的
纤中可忽略不计,因此多模光纤的模内色散,或称波长色散主要 EMB,可模拟为VCSEL光源本身注入光纤得到的光纤传输性能,如
就是指材料色散。材料色散是由材料的色散特性造成的脉冲展 表1所示:
宽: 由于光纤材料（二氧化硅）的折射率在红外波段是波长的 表 中 h f i b e r ( t ) 为 光 纤 链 路 的 脉 冲 响 应 ( I m p u l s e
函数，即n=n(λ),而光波在介质中的传播速度为v=c/n(λ),c Response),H fiber (f)为h fiber (t)的富里哀变换,即光纤链路的带宽
为光速,这样,光波的传播速度因随波长而变化,从而产生材料色 特性。P 0 (t)为R(t)和h fiber 的卷积。
散。在1300nm波长上材料色散为零,加上处于光纤的低损耗窗
口,故而多模光纤的工作波长为850nm和1300nm。在波长为850nm 五、多波长复用技术
处的波长色散系数可从多模光纤的零色散波长λ 0 和零色散斜 业界正在探索使用多波长复用的方式来减少光纤的使用
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率S 0 计算得到为0.105ns/nm.km(λ 0 为1343nm;S 0 =0.097ps/nm .
表 1 VCSEL 光源输入光纤的传输性能
km)。由此可见，当光源谱宽(nm）较大时,梯度型折射率剖面
的多模光纤的波长色散会大于模间色散。因而在梯度型折射率
剖面的多模光纤的技术规范中均会列出零色散波长λ 0 和零色散
斜率S 0 的数值。采用VCSEL激光器作为光源的激光优化的光纤为
50/125mm的梯度型折射率剖面的多模光纤,工作波长为850nm。
图 4 EMB 测量过程原理
四、多模光纤的带宽测量
传统的多模光纤以LED为光源,多模光纤的满注入OFL
（Over-filled Launch）带宽反映的是对光纤在LED光源环境
下的带宽性能指标，通常可用时域（脉冲展宽）和频域(扫频)
方法测量其带宽,并可通过富里哀变换进行相互转换。随着网
络速率和规模的提高，调制速率达到10Gbit/s的短波长850nm
的VCSEL激光光源成为高速网络的光源之一,因而OM3、OM4光
纤的注入条件与LED光源完全不同,需釆用综合VCSEL光源注入
特性的有效模式带宽的测量方法，有效模式带宽(Calculated
Effective Mode Bandwidth) EMB方法:是将光纤的实测DMD输出
时延响应U(r,t)与工作在850nm波长的VCSEL激光器的光强分布
特性相结合,通过计算方法得到的VCSEL光纤系统的带宽,用以确
定光纤在10Gbit/s以太网的使用性能。
EMB测量过程原理如图4所示, 步骤如下：
(a)测出光纤的DMD,即探测激光光源输出脉冲幅度对时间t 图 5 BiDi(Bi － direction) 技术
和径向偏移r的分布函数U(r,t) ；
(b)将从VCSEL的径向强度分布函数(环型通量 Encircled
Flux)数据导出的加权函数W(r),与DMD数据相结合,得到光纤加
权DMD函数；
(c)光纤加权DMD函数W(r)U(r,t),它反映了VCSEL的光功率
分布特性；
(d)将各径向偏移点r的DMD脉冲求和,从而得到合成的光纤
的输出脉冲响应：

图 6 短波分复用 (SWDM) 技术
(e)通过富里哀变换(Fourier transform(FT))可求得
VCSEL-光纤组合系统的传输函数(频率响应)，并由此得到有效
模式带宽的计算值(EMBc)：

式中R(t)为由DMD注入所产生的参考输入脉冲。

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