Dispersie Mode - viteza de propagare diferența modurilor ghidate (un număr mare de moduri). Modul de dispersie în OB multimod prevalează și se datorează diferenței de timp dintre modurile de transmisie de OB de la semnalul de intrare la ieșire. Raporturile calculate pentru această dispersie sunt obținute în mod clar și simplu prin abordarea prin raze. apariție a procesului de dispersie modul trebuie luat în considerare separat și în fibrele de gradient în trepte. Lărgirea puls-VAI pe forehand OM, datorită dispersiei modale în acest caz este definită ca diferența de lungimea drumului de raze de înmulțire prin-nai din cele mai lungi și mai scurte cai. Razele de lumină a intrat în OM cu profil în trepte, la un anumit unghi față de axa (figura 4.5), datorită reflexiilor multiple interne la miezul cocă singură trecere un drum mai lung în comparație cu razele parted agenți axial rănirea.
Prin urmare, lărgirea pulsului
Figura 4.5 - Cea mai scurtă și cea mai lungă cale a unui fascicul dintr-o fibră optică cu
După cum se poate observa din expresia (4.2), lărgirea impulsurilor este mai mică, cu atât diferența relativă este mai mică # 916; indicele de refracție al miezului și coajă de OM. Din aceeași formulă rezultă că dispersia modală crește odată cu creșterea lungimii fibrei. Cu toate acestea, acesta din urmă este valabil numai în absența interacțiunii dintre moduri. In fibrele reale cu lungimi semnificative ale tensiunii de linie, astfel ipoteză conduce la erori mari în dispersie modul de calcul. Comunicarea dintre modurile în OB reale cauzate de neomogenități în indicele de refracție, dimensiunile geometrice neregulate, pe conjugat îndoire și întindere, microfisuri, conexiunile detașabile și non-detașabile segmente OB, există întotdeauna schimbul de energie manifestata între modurile. Cu unghiuri măsurabile echivalente această abordare cu raze neniyu cu raze la axa fibrei atunci când a lungul acestuia despărțit înfășurări.
La capătul de intrare al fibrei optice se observă o emisie intensă de mod intens și, în consecință, structura modului în miezul fibrei este stabilizată. Astfel, doar o distanță de capătul de intrare al fibrei-TION numita conexiune stabilită între modurile de lungime (Lu), vine un nivel relativ constant (echilibru) Moduri de distribuție Leniye nu în funcție de condițiile de intrare radiație la fibra optică.
Modalitatea de dispersie a gradientului OM. ca regulă, un ordin de mărime sau mai mic decât cel al fibrelor pas cu pas. Acest lucru se datorează faptului că prin scăderea indicelui de refracție de la axa OM la coajă se schimbă viteza de propagare a razelor de-a lungul traiectoriilor lor. Deci, pe traiectoriile apropiate de axă, este mai mică și mai îndepărtată - natural, mai mult. În consecință, razele care se propagă cu cele mai scurte traiectorii (mai aproape de axă) au o viteză mai mică, iar razele care se propagă de-a lungul traiectoriilor mai lungi au o viteză mare. Ca urmare, timpul de propagare al razelor este egalat, iar creșterea duratei pulsului devine mai mică. În acest caz, timpul de propagare al razelor optice este determinat de legea modificării indicelui de refracție și, în anumite condiții, este egalat, ceea ce conduce în mod natural la o scădere a dispersiei.
În ghidurile de lumină steptate în transmisia multimodică, dispersia modului domină și atinge valori mari (20-50 ns / km).
Varianța modală poate fi redusă în următoarele trei moduri:
· Folosirea unui OB cu un diametru mai mic de miez care suporta un numar mai mic de moduri. De exemplu, un miez cu un diametru de 50 μm suportă un număr mai mic de moduri decât un miez de 100 μm;
· Folosirea unei fibre cu un IFR netezit, astfel încât razele de lumină care se propagă de-a lungul traiectoriilor mai lungi să aibă o viteză mare și să ajungă la capătul opus al fibrei în același timp cu razele propagând de-a lungul traiectoriilor scurte;
· Utilizarea fibrei unice, care evită dispersia modală.
2. Dispersia cromatică (în multe texte, dispersiile materiale și cromatice sunt separate).
Dispersia cromatică se datorează incoerenței surselor de radiație care funcționează efectiv în spectrul lungimii de undă (# 916; # 955;). Mecanismul de apariție a dispersiei cromatice este descris convenabil prin intermediul transformărilor Fourier.
Dispersia cromatică, la rândul ei, este împărțită în material, ghid de undă și profil (pentru fibrele reale).
Luate împreună, dispersia materialului (Dm) și dispersia ghidului de undă (DW) dau ceea ce se numește dispersia cromatică.
Dispersia cromatică este măsurată și în picosecunde / nanometru-kilometru (ps / (nm-km), de asemenea, ca ps / nm / km). Aceasta este extinderea în ps, care are loc într-un impuls de 1 nm largă atunci când trece printr-o fibră de 1 km în lungime.
Suntem de fapt interesați de parametrul de dispersie D, exprimat în ps / nm / km:
Dispersia cromatică a liniei de transmisie se acumulează odată cu creșterea distanței parcursă, aceasta se caracterizează printr-o modificare a întârzierii de grup, referindu-se la o singură lungime de undă (ps / nm). Dispersia cromatică a liniei de transmisie este sensibilă la:
- o creștere a numărului de legături ale conexiunii tandem și a lungimii liniei;
- măriți viteza de transmisie (rețineți că o creștere a vitezei de transmisie crește rata de modulare a laserului, mărind astfel lățimea benzilor laterale).
În sistemele WDM, dispersia cromatică este afectată (deși nu atât de semnificativă):
- reducerea treptelor între canale;
- creșterea numărului de canale.
Efectul dispersiei cromatice scade:
- cu o scădere a valorii absolute a dispersiei cromatice a fibrei (o scădere a valorii lui D);
- atunci când se utilizează compensarea dispersiei.
Controlul dispersiei cromatice este deosebit de important în sistemele WDN.
Dispersia de material (DM) este cauzată de faptul că diferite lungimi de undă trec prin anumite materiale cu viteze diferite. Dispersia materialului sau dispersia materialului depinde (pentru un material transparent) de frecvență # 969; (sau lungimea de undă # 955;) și materialul OV, care este de obicei utilizat ca o sticlă de cuarț.
Toată sticla. inclusiv ceea ce este folosit pentru a produce OB, demonstrează dispersia materială. deoarece indicele său de refracție variază cu lungimea de undă.
Dispersia de materiale este mecanismul principal care afectează dispersia cromatică în fibrele multimodice cu un singur mod și gradient.
Apariția dispersiei în materialul fibros, chiar și pentru fibrele monomod deoarece sursa optică care excită intrarea (diodă emițătoare de lumină - LED sau -LD diodă laser) generează impulsuri de lumină având un spectru de lungimi de undă continuă de o anumită lățime (de exemplu, LED-ul este de aproximativ 35-60 nm pentru LD multimodală (MMLD) - 2-5 nm pentru single-mode LD (OMLD) - 0,01-0,02 nm).
Figura 4.6 - Influența dispersiei materialelor
Indicele de refracție variază de la lungimea de undă. La acest nivel de dispersie depinde de domeniul de lungimi de undă ale luminii injectate in fibra (in general, sursa emite mai multe lungimi de undă) și de lungimea de undă de funcționare centrală a sursei. La 850 nm, lungimile de undă mai lungi (mai roșu) se deplasează mai repede decât lungimile de undă mai scurte (mai albastre). Valurile de lungime de 860 nm călătoresc mai repede prin fibra de sticlă decât valurile de 850 nm în lungime. În regiunea de 1550 nm, situația se schimbă: undele mai scurte se deplasează mai repede în comparație cu cele mai lungi; Valul de 1560 nm se deplasează mai lent decât undele de 1540 nm (figura 4.7).
Figura 4.7 - Viteze de propagare a undelor
Lungimea săgeților corespunde vitezei lungimilor de undă, de aceea săgeata mai lungă corespunde mișcării mai rapide.
Dacă sursa de radiație are o lățime spectrală # 916; # 955; relativ , Apoi lărgirea impulsului
unde este dispersia specifică a materialului.
Atunci când fibra unică este extrasă din sticlă. Forma geometrică și profilul indexului de refracție au o contribuție substanțială la dependența de undă a vitezei impulsului propagat de-a lungul fibrei, adică în dispersia ghidului de undă.
Waveguide (intramode) dispersie se datorează proceselor din interiorul modului. Acesta este caracterizat prin proprietățile OB de ghidare de bază, și anume dependența vitezei de grup a modurilor de lungime de undă de radiații optice, ceea ce conduce la o diferență între vitezele de propagare ale componentelor de frecvență ale spectrului emis. Dispersia ghidului de undă este o extensie a impulsului care apare atunci când lumina este limitată de o structură de ghidare (fibră). În timp ce aproape toată energia luminii într-o fibră multimod, monomodală într-un miez relativ mare centrata pe Scone, lumina călătorește în miez și învelișul. Prin urmare, modul ghidat Unitatea guvernamentală poate fi văzută ca o cursă-tribuit la o rată determinată de efective indicele de refracție afișare Telem mai mare decât imbracata, dar mai puțin decât în miez. Deoarece diametrul câmpului de mod crește cu creșterea lungimii de undă, tot mai multă energie se propagă în cochilie cu un indice de refracție mic. Ca rezultat, o extensie a pulsului depinde de structura fibrei, i. E. Waveguide dispersie. Valul de fibră în două medii propagates - parțial în miez și în parte - din pachetul de cuarț, și este nevoie de o anumită valoare medie a indicelui de refracție între valoarea indicelui de refracție al miezului și silice tecii, Figura 4.8.
Figura 4.8 - Aspectul dispersiei ghidului de undă
În mediul de dispersie, viteza de fază a propagării modurilor direcționate în spectrul de radiație al sursei nu este aceeași, ceea ce duce la întârzieri diferite ale timpului în componentele de frecvență ale acestor moduri. Componenta considerată a dispersiei este determinată de proprietățile ghidului de undă ale fibrei, presupunând că valorile n1 și n2 sunt independente de # 955; și extinderea pulsului
unde B (# 955;) este dispersia ghidului de undă specifică.
În OB real, care poate fi regulat (de exemplu, cu o structură regulată, elicoidală), neregulată (de exemplu, o schimbare neregulată a interfeței mediilor electrice) și neuniformă (de exemplu, prezența unor particule străine). În plus față de componentele de material și de undă menționate mai sus ale dispersiei, există, de asemenea, o componentă de profil. Exemple de apariție a acesteia includ deviații mici (transversale și longitudinale) ale dimensiunilor geometrice și ale formei fibrei, de exemplu: elipticitatea mică a secțiunii transversale a fibrei; modificări ale profilului indicelui de refracție (SPR); axiale și axe în afara axei RFP, cauzate de particularitățile tehnologiei de fabricație OB.
Fluctuațiile longitudinale pot apărea în timpul fabricării OB și OK, construirea și funcționarea legăturilor cu fibră optică. În unele cazuri, dispersia profilului poate avea un efect semnificativ asupra variației globale. Dispersia profilului poate apărea atât în mod multimod, cât și în cel cu un singur mod.
Mărimea extinderii datorată dispersiei profilului Pr poate fi estimată prin formula
unde n este un indice de refracție eficient []; b este o constantă de propagare normalizată; m1 este indicele de refracție al grupului; T este coeficientul de localizare a puterii; v este frecvența normalizată; c0 este viteza luminii; ; n1 și n2 sunt indicii de refracție ai miezului și a cochiliei; # 955; - lungimea undei transmise; L este lungimea liniei.
Această expresie este valabilă pentru fibrele cu un singur mod sub fluctuațiile reale ale interfeței IFR. În prezența altor factori externi de influențare, magnitudinea sa poate crește semnificativ.
Spectrul specific de profil este exprimat în picosecunde pe kilometru de lungime a fibrei și pe nanometru din lățimea spectrului.
Valoarea rezultată a lărgirii pulsului datorată modului, materialului, ghidului de undă și dispersiei profilului este dată de
3. Dispersia modului de polarizare (PMD).
În rețelele cu fibră optică extinsă, în care este compensată dispersia cromatică a fibrei, distorsiunea liniară principală a semnalului transmis este legată de dispersia modului de polarizare (PMD). Aceasta se datorează întârzierii grupului diferențial între razele cu starea de bază a polarizării. Mai mult decât atât, distribuția energiei semnalului în diferite stări de polarizare variază lent cu timpul, de exemplu, datorită modificărilor temperaturii ambiante, care la rândul său determină o schimbare în timp și necesită o rezervă de putere datorită PMD. Pe lângă fibră, PMD poate apărea și în alte componente utilizate în rețea.
Într-o fibră cu un singur mod, de fapt, nu se poate propaga un singur mod, ci două moduri fundamentale - două polarizări perpendiculare ale semnalului original. Într-o fibră ideală, în care nu există heterogenități în geometrie, cele două moduri se vor propaga la aceeași viteză. Totuși, în practică, fibrele nu au o geometrie ideală, ceea ce conduce la viteze diferite de propagare ale celor două moduri de polarizare a componentelor.
Motivul principal pentru apariția dispersiei modului de polarizare (# 964; n) este ne-rotunjirea miezului unei fibre monomod care apare în timpul fabricării sau funcționării unei fibre, Fig. 4.9.
Figura 4.9 - Apariția PMD în propagarea impulsurilor luminoase în OB
În producția de OM, producătorii de frunte normalizează coeficientul de dispersie a modului de polarizare (T). Are dimensiunea (ps /), iar tn crește cu distanța în creștere L în conformitate cu legea # 964; n = T.
Proporția diferiților constituenți din dispersia totală depinde de tipul de fibră. La obturatorul OB, transmiterea multimodului predomină în dispersia intermodală. În cazul fibrelor cu un singur mod, dispersia materialului și a ghidului de undă, în anumite condiții, poate compensa reciproc, ceea ce determină o capacitate mare de fibră unică. În gradient multimode OB, este necesar să se ia în considerare dispersia intermodală și dispersia materialului.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: