Dispersia fibrei optice

Dispersia fibrei optice se numește dispersia în timp a componentelor spectrale sau modul semnalului optic. Motivul principal pentru variația - diferite viteze de propagare ale componentelor individuale ale semnalului optic. Dispersia este prezentată ca lărgime, creșterea duratei de propagare a lungul fibrei

În general, această cantitate de impuls optic lărgind # 8710; # 948; valoarea efectivă determinată direct pe durata transmisiei # 948; și # 948; afară, respectiv:

La rândul său dispersie creează diafoniei conduce la erori de interferență inter-simbol și, prin urmare, în recepția semnalelor, care limitează rata de transfer în linie sau, cu alte cuvinte, lungimea secțiunii regenerator (RU).

dispersia modală caracteristică numai pentru fibre optice multimod. Apare în fibrele multimod, din cauza numărului mare de moduri diferite, cu timp de propagare și lungimi diferite căi, care sunt moduri separate în miezul fibrei (Figura 1.10 -. 1.11).

Realizarea multimod FOL de mare viteză necesită utilizarea de lasere monomodale ca surse de radiație module optoelectronic SIR furnizează rata de date transmise peste 622 Mbit / s (STM-4). La rândul său, factorul principal al distorsionării optice monomod semnalelor SIR de înmulțire în fibrele multimod LOI nu mai este dispersia multimod și întârzierea modal diferențială (DMD). DMD este aleatorie și depinde direct de parametrii unei anumite perechi de „sursă de fibră“, precum și privind condițiile de intrare radiații de ieșire cu laser într-un LOI cale multimod liniar. Prin urmare, în datele de pașaport la un nou tip de fibre optice multimod - fibre optimizate pentru funcționare cu lasere - pe lângă valorile câștig de bandă largă, care permite estimarea dispersiei modale în SIR semnale de transmisie multimod pentru LOI multimod identifică de asemenea informații suplimentare obținute în urma măsurătorilor DMD în timpul producătoare de fibre - de exemplu, să limiteze lungimea single-mode Gigabit Ethernet ESC SIR.

Evident, în dispersia intermode single-mode fibre optice nu se produce. Unul dintre factorii majori ai semnalelor de distorsiune se propagă pe fibre optice sunt monomodale dispersie modul cromatic și polarizarea

dispersia Chromatic DCH datorită lățimii spectrale finită a radiației laser, iar diferența de vitezele componentelor spectrale comune ale semnalului optic. dispersie cromatică constă în dispersia materialului și waveguide, și este prezentat ca un singur mod și fibre optice multimod:

dispersia Dmat Materialul este determinat de caracteristicile de dispersie ale materialelor care alcătuiesc miezul fibrei optice - silice și dopanți. Dependența spectrală a indicelui de refracție al materialului de miez și înveliș (Figura 1.24) determină modificări cu lungime de undă și viteza de propagare.

Destul de des, această dependență este descrisă Sellmeyer cunoscută ecuație, care este dat de [48, 49]:

În cazul în care Aj și Vj - Sellmeyra coeficienții corespunzători unui anumit tip de material, dopant și concentrația sa.

Fig. 1.24. Dependența spectrală a indicelui de refracție al cuarț pur (curba solidă) și cuarț dopate cu germaniu, 13,5% (linia punctată)

Este evident că această caracteristică pentru fibrele de silice pot fi considerate neschimbate. dispersie de material se caracterizează printr-un coeficient de Dmat ps / (nmkm), care se determină din relația:

Ca un exemplu, în Fig. 1.25 prezintă caracteristicile spectrale ale coeficienților de dispersie de material de cuarț pur și cuarț dopate cu 13,5% din germaniu.

Evident, natura dispersiei materialului de manifestare nu depinde numai de lățimea spectrală a sursei de radiație, dar, de asemenea, de lungimea de undă de operare centrală. De exemplu, în domeniul de transparență a treia fereastră # 955 = 1550 nm mai mică decât undele lungi călători mai repede decât mai mult, iar dispersia materialului este mai mare decât zero (Dmat> 0). Acest interval se numește domeniul dispersiei normale sau pozitive (Fig. 1.26 (b)).

În prima fereastră de transparență # 955 = 850 nm, dimpotrivă, mai lung unda se deplasează mai repede decât mai scurt, iar dispersia materialului corespunde unei valori negative (Dmat<0) Данный диапазон называется областью аномальной или отрицательной дисперсии (рис. 1.26 (в)).

Fig. 1.26. dispersia cromatică a: (a) puls la intrare FOL; (B) normală

dispersie; (C) dispersia anormală; (G) regiunea de dispersie zero.

La un moment dat spectrul, denumit punctul de dispersie de material de zero # 955; 0, există un chibrit și valuri, astfel, scurte și lungi se propagă cu aceeași viteză (Fig 1,26 (d).). Astfel, de exemplu, corespunde la o lungime de undă de 1280 nm (Fig. 1.25) pentru punctul de cuarț SiO2 pur al dispersiei materialului zero.

Deepest dispersie D „datorită dependenței vitezei de grup lungimi de undă modul de propagare, natura, care este determinată de forma profilului indicelui de refracție al fibrei optice. Această dependență este determinată de spațiu mai tricotat moda în raport cu profilul de fibra a indicelui de refracție. Astfel, în unele cazuri, în fibre cu diametrul miezului mare din dispersia waveguide poate fi neglijată. În fibre optice singlemode datorită raza mică a miezului, dimpotrivă, dispersia ghid de undă suficient de mare. Destul de des, dispersia waveguide pentru evaluare, utilizând următoarea relație [48]:

unde normalizat de frecvență a cărui V- valoare este definită de (1,11);

b- constantă de propagare normalizat, care este legat de # 946; următoarea relație:

Componentele cu formula (1.29) se numește un parametru de dispersie waveguide normalizat.