数字音频技术(第6版) 558

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　　第13章音频互连531
　　500 cm/km
　　20 MHz
　　跃式折射率光纤
　　前入信号
　　输出信号
　　激光
　　包层
　　漸变式折射率光纤
　　激光
　　MH
　　输出信号
　　偷入信号
　　纤
　　包层
　　图13.16：光纤线缆有阶跃式折射率光纤和渐变式折射率光纤可供选择。（A）阶跃式折射率光纤受到模态色散的响。（B）渐变式折射率光纤提供了更高的传输带宽。
　　多模渐变式折射率光纤会降低模式内色散。这是通过对高阶模式的延时进行补偿而实现的。这种补偿确保高阶模式传播时经行的介质材料的折射率低于较低阶模式经行材料的折射率，如图13.16B所示。高阶模式传播的速度要比低阶模式更快，以补偿它们所经行的更长的距离。具体地，光在接近包层、远离光纤中轴的地方传播得更快，那里折射率更高。更高阶模式的光在远离纤芯处的速度非常接近于较低模式的光在光密度中心处的速度。脉冲展宽由此得到了降低，因而也就可以提升数据速率。通过选择一个最优的反射系数配置方案，这延时可以被降低到0.5ns/km
　　模式间色散是由纤芯与包层在折射率上的不均
　　的。这些不均匀是与波长相关的
　　因此这个延时会根据光源的波长而变化。所以，光纤都被制造成在首选光波长下工作。对于阶跃式和渐变式折射率多模光纤，脉冲展宽的程度是线缆长度的一个函数；带宽指正比于距离。例如，一根光纤可以标称在1km有500kbt/s，因此它能在1km上实现500kbit/s的速率，或是比如在100m上实现5Mb/s的速率。在一个多模系统中，不管使用阶跃式还是渐变式折射率光纤，宽芯光纤会同时携带多个光波，这些光波通常由一个LED光源发出。不过，色散和衰减限制了它的应用范围。所以，多模系统在中短距离和较低数据速率的应用中最有用，单模光纤是为了消除模态色散而开发的。在单模系统中，阶跃式折射率光纤的直径很可能是2
　　m），达到了接近光源波长的程度。因此在整条光纤中仅存在一种模式（即基模），光的传播只有一条路径，因此光线只能沿着平行于光纤轴线的路径传输。例如根宽带的9/125um单模光纤在一个125m的包层内部包含了一个9um直径的光波导。因为只有一种模式，所以模态色散得以消除。在单模光纤中，光线中有很部分是在包层中
　　传输的。单模系统通常使用激光激励，狭窄的光束以很低的色散和衰减传播，提供了更高的数据速率和更长的传输距离。例如，高性能数字和射频（RF）应用-比如有线电视（Cabe V.CA
　　就能使用单模光纤和激光光源。