Impulsurile luminii, a căror secvență determină fluxul informațional, se răspândesc în timpul procesului de propagare. Când expansiunea este suficient de mare, impulsurile încep să se suprapună, astfel încât izolarea lor la recepție devine imposibilă.
dispersare # 964; - aceasta este împrăștierea în timp a componentelor spectrale și a modului de semnal optic, ceea ce duce la o extindere a lățimii impulsului la recepție.
Varianța este definită ca diferența patratică între lățimea impulsului la ieșire și intrarea cablului:
Cu cât valoarea variației este mai mică, cu atât este mai mare lărgimea de bandă a OB, cu atât mai mult fluxul de informații poate fi transmis peste OB.
Lățimea maximă de bandă pe kilometru de cablu este invers proporțională cu variația și este aproximativ egală cu:
F = 0, 44 / # 964; Hz (2,9)
Dispersia este clasificată din motive de origine după cum urmează:
Figura 2.11 - Tipuri de variante
Varianța rezultată este determinată de formula:
1) Dispersia intermodală apare ca rezultat al unei căi de propagare diferite pentru diferite moduri în termeni de OB (Figura 2.3). Această dispersie apare numai într-o fibră multimodă, magnitudinea acesteia putând ajunge # 964; = 20 până la 50 ns / km (mai mult de mii de ori pentru orice alt tip de dispersie).
2) Dispersia cromatică (de frecvență), apare datorită faptului că sursa de radiație emite în loc de un mod mai multe moduri cu diferite lungimi de undă. Această dispersie constă din componentele materialului și ale ghidului de undă și are loc atât în mod unic OM cât și în multimode OB. Aceasta se manifestă cel mai clar în fibra unică datorită absenței dispersiei intermodale.
Dispersia materialului este cauzată de dependența indicelui de refracție al fibrei optice de lungimea de undă # 955;
Waveguide dispersia este cauzată de dependența coeficientului de propagare a modului pe lungimea de undă # 955; Expansiunea ghidului de undă apare din cauza limitării luminii de către o structură de ghidare (fibră). În timp ce aproape toată energia din OM multimod este concentrată într-un miez relativ mare, în OB-uri cu un singur mod, lumina se propagă atât în miez cât și în plic. Modul de ghidare unică poate fi considerat ca propagând la o rată determinată de un indice de refracție eficient mai mare decât indicele de refracție al cochiliei, dar mai mic decât indicele de bază. Cu o lungime de undă în creștere, tot mai multă energie se propagă în cochilie cu un indice de refracție mic. Ca urmare, se obține o extensie a impulsului, în funcție de structura fibrei, adică de dispersia ghidului de undă.
3) dispersia Polarizare-mode (PMD) - este dispersia cauzată de diferența în vitezele de propagare ale celor două moduri fundamentale ortogonal polarizat există în fibră monomod.
Figura 2.12 - Dispersia modului de polarizare
Prezența PMD conduce la faptul că impulsul de lumină de ieșire rezultat este lărgit în comparație cu cel de intrare. O rază de lumină de la sursa de radiație intră în intrarea OB. Acest lucru dă naștere fenomenului de birefringență. Acest lucru înseamnă că două valuri (moduri) sunt formate în interiorul OB, care sunt polarizate în două planuri ortogonale (reciproc perpendiculare) și se propagă sub forma a două moduri ale aceluiași val. Din cauza asimetriei fizice a indicelui de refracție, aceste moduri ale unei valuri se mișcă cu viteze diferite.
PMD pot apărea și la intersecții sau curbe de fibre. PMD afectează funcționarea legăturilor cu fibră optică în același mod ca dispersia cromatică, dar mecanismul de lărgire a pulsului în aceste cazuri este diferit.
Diferența esențială din dispersia cromatică PMD este faptul că efectele dispersiei cromatice în linia poate fi compensată, în timp ce influența metodei de compensare PMD nu există în prezent. În trecut (cu aproximativ 15 ani în urmă), impactul PMD nu a fost luat în considerare, deoarece ratele de transmisie, precum și distanțele dintre regeneratorii în legăturile cu fibră optică au fost relativ mici. În momentul în care rata de transmitere a ajunge la sute de Gbit / s, iar distanța dintre optice regeneratori în LOI - sute de kilometri, PMD devine un factor de limitare în dezvoltarea legăturilor bazate pe fibră optică.
În fibrele trepte multimode, dispersia intermodală este cea determinantă. care se datorează prezenței unui număr mare de moduri de propagare și diferențelor în timpii lor de propagare de-a lungul fibrei, de obicei într- # 964; = 20 până la 50 ns / km.
În gradientul OM, timpul de propagare al diferitelor moduri este egalat, iar dispersia materialului este cea determinantă, # 964; = 3 ÷ 5 ns / km.
În OB obișnuit cu un singur pas, se manifestă o dispersie cromatică (ghid de undă și material). dar ele sunt aproape egale în valoare absolută și sunt opuse în fază într-un interval spectral larg (figura 13) cu # 955; = 1,2 ÷ 1,7 μm. În modul unic OM # 964; = 5 -17 ps / km.
Apariția dispersiei cromatice în materialul de fibră optică, deoarece sursa optică care excită intrare RH (diodă emițătoare de lumină - LED sau diodă laser - LD), genereaza impulsuri de lumina având un spectru de lungimi de undă continuă de o anumită lățime (de exemplu, LED-ul este de aproximativ 35-60 nm, pentru diodele laser multimod (MMLD) - 2-5 nm, pentru diodele laser cu un singur mod (OMLD) - 0,01-1 nm). Diferite componente spectrale ale pulsului se propaga cu viteze diferite și să ajungă la un anumit punct (capătul fibrei), la momente diferite, rezultând într-o lărgire a impulsului de ieșire.
În regiunea de la 800 nm la 1270 nm, lungimile de undă mai lungi (mai roșu) se deplasează mai repede decât lungimile de undă mai lungi (mai mult albastre) (Fig. 2.13). De exemplu, undele cu lungimea de 860 nm se propagă mai repede prin fibra de sticlă decât valurile de 850 nm în lungime. Acest lucru se datorează faptului că indicele de refracție al sticlei în intervalul de la 800 nm la 1270 nm scade cu creșterea lungimii de undă (același fenomen explică apariția curcubeului). O astfel de variație se numește pozitivă.
În regiunea de la 1270 nm la 1700 nm, situația se schimbă: undele mai scurte se deplasează mai repede în comparație cu cele mai lungi; Valul de 1560 nm se mișcă mai încet decât valul de 1540 nm, adică indicele de refracție al sticlei în intervalul de la 1270 nm la 1700 nm crește odată cu creșterea lungimii de undă. Acest fenomen este numit varianță anormală (negativă). Spargerea negativă este exprimată prin faptul că componentele spectrale "mai lente" ale impulsului sunt accelerate, în timp ce cele "rapide", dimpotrivă, sunt încetinite. La un anumit punct al spectrului, se produce o coincidență, în timp ce lungimile de undă mai albastre și roșii se mișcă cu aceeași viteză. Această coincidență a vitezei are loc la o lungime de undă de aproximativ 1270 nm, la această lungime de undă dispersia materialului este zero (vezi Figura 2.13 și Tabelul 2.1).
Figura 2.13 arată că, la o anumită lungime de undă, dispersia materialului și a ghidului de undă sunt opuse în semn și egale în magnitudine, adică sunt compensate reciproc. La această lungime de undă, dispersia cromatică, care este suma dispersiilor materialelor și a ghidurilor de undă, este zero. Pentru OM, această lungime de undă este de ordinul 1312 nm. se numește lungimea de undă de dispersie zero. Astfel, pentru o fibră de cuarț cu un singur mod, dispersia cromatică este pozitivă pentru lungimi de undă # 955; <1312 нм и отрицательна для длин волн λ>1312 nm și în vecinătate # 955; = 1312 nm este zero.
Tabelul 2.1 - Valorile tipice ale dispersiei specifice a OM de un singur mod
Dispersiile materialelor și a ghidurilor de undă ale RS sunt proporționale cu lățimea spectrului de emisie al sursei Valorile acestor dispersii pot fi determinate prin dispersia specifică în conformitate cu formulele:
unde M (# 955;) este dispersia materialului specific, ale cărei valori sunt prezentate în Tabelul 2.1, B (# 955;) este dispersia ghidului de undă specifică, ale cărei valori sunt prezentate în Tabelul 2.1, # 916; # 955; Este lățimea liniei spectrale a sursei de radiație. Dispersia cromatică este măsurată în unități de ps / km.
Se știe că pentru SV cuarț, atenuarea minimă corespunde unei lungimi de undă de 1,55 μm, iar intervalul de comunicare la această lungime de undă este limitat de dispersia cromatică. După cum se arată în figura 2.13, o fibră convențională cu un singur mod nu asigură minimul de dispersie # 955; = 1,55 μm, prin urmare, a fost dezvoltată o dispersie Dispersion Shifted care diferă în configurația profilului indexului de refracție (profilul triunghiular).
Figura 2.14 - Dependența materialului, ghidul de undă și
rezultând dispersia de la lungimea de undă pentru un OB cu o dispersie părtinitoare
Figura 2.14 prezintă dependențele materialului, ghidul de undă și dispersia rezultată pe lungimea de undă pentru un OB cu o dispersie deplasată.
O schimbare de refracție OVvolnovodnaya crește dispersia ikompensatsiya dispersia se realizează la o altă lungime de undă - 1,55 m, ceea ce face posibilă optimizarea RH pentru operarea în a treia transparență fereastra OM în care atenuarea este minimă.
Ca urmare a dispersiei studiilor mutat fibrelor sa demonstrat că cei mai buni indicatori de fibre oferi cu un profil triunghiular, deoarece acestea au proprietăți de auto-focalizare și să păstreze propagarea grinzi într-un volum mic adiacent la axa OB.
Dispersia cromatică este selectată de către Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor (INU) drept criteriu pentru clasificarea fibrelor optice unice. Conform acestui criteriu, există trei tipuri de fibre optice cu un singur mod:
1) fibră standard cu un singur mod (tip G.652); Acesta este cel mai frecvent tip de fibră utilizată în lume din 1988. Parametrii (pierdere și dispersie) a fibrei optimizate la 1310 nm lungime de undă (dispersie minimă cromatică), acesta poate fi utilizat în gama de lungimi de undă 1525 nm 1565, în cazul în care există un minim absolut pierderile din fibre.
2) Fibră cu un singur mod, cu dispersie zero, deplasată (tip G.653). Se numește astfel deoarece minimul absolut al dispersiei cromatice prin alegerea unei forme speciale a profilului indicelui de refracție este mutat la gama de lungimi de undă # 955; = 1550 nm din minimul absolut al pierderilor din fibră. Fibra G.653 este optimizată pentru o transmisie de mare viteză la o lungime de undă și are capacități limitate de transmisie la lungimi de undă multiple.
3) Fibră mono-modă cu o lungime de undă deplasată # 955; = 1550 nm este o variație diferită de zero (tip G.655). Fibra este optimizată pentru transmisia de date de mare viteză la mai multe lungimi de undă în domeniul de aproximativ 1550 nm. Fibra G.655 este proiectată pentru sistemele cu fibră optică cu sisteme de multiplexare a diviziunilor de lungime de undă (DWDM) (cu funcționarea acestor sisteme, dispersia zero poate duce la efecte neliniare în OB).
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: