Dispersia în fibră optică - studopediya

2.1.Prichiny și tipuri de dispersie

Cauza principală a dispersiei în fibra este incoerența sursei de radiație (laser). Sursa ideală de toate puterea emit la o lungime de undă predeterminată # 955; 0. dar de fapt, există o radiație în spectrul # 955; ± 0 # 916; # 955; (Fig.2.1), din moment ce nu toate electronii excitați se întoarcă la aceeași stare. din care au fost îndepărtate prin pompare.

Figura 2.1. Emisia efectivă cu laser

Indicele de refracție este o valoare dependentă de frecvență, care este o funcție de n # 955;: n = f (# 955;), vezi Figura 2.2 ..

Figura 2.2. Dependența indicelui de refracție al lungimii de undă

În consecință, propagarea semnalului, constând dintr-un amestec de lungimi de undă # 955; ± 0 # 916; # 955;. o parte a semnalului rula la viteze diferite, și există o dispersie de:

# 955; ± # 916; # 955; → n ± # 916; n → c / (n ± # 916; n) → v ± # 916; v → # 916; # 964;.

Acest tip de dispersie se numește o dispersie a materialului.

constanta de propagare a undei transversă (de-a lungul razei fibrei) este de asemenea dependentă de lungimea de undă, adică lungimea de undă de zona manieră dependentă și aria acelei părți a carcasei, care este capturat moda zona, dincolo de granițele miezului. Propagarea luminii de-a lungul frontierei cu partea centrală a carcasei merge într-un ritm mai rapid decât miezul, contribuind astfel la schimbarea varianță. Această dispersie se numește o dispersie waveguide. Atât materialul de dispersie și waveguide, menționată în cantitatea dispersiei cromatice. Ei au adăugat aritmetic. În Figura 2.3 prezintă dependența materialului și dispersia waveguide și cantitatea de lungime de undă. Pentru fibra standard, modul unic la # 955; = 1300 nm, aceste dispersii sunt egale și opuse în semn, iar dispersia totală este zero.

Figura 2.3. Dependența de material și dispersia ghidului de undă într-o fibră monomod standard, lungimea de undă (nm)

În plus față de fibra multimod dispersiei cromatice există o dispersie mai mare intermode. În cazul în care mai multe moduri, fiecare fibră se propagă cu viteza, care poate diferi în mod semnificativ unele de altele. Pe Fig.2.4 prezintă grafice de viteze de fază ale unor evenimente.

Fig. 2.4. Faza de grafic viteze unele moduri, în funcție de frecvența.

Dacă parametrii din fibre variază, de exemplu, un diametru de miez schimba aleatoriu, evenimente de alterare se produce și schimbul de energie de moda. dispersia modală în ordinea de mărime a dispersiei cromatice, care a fost motivul pentru dezvoltarea de cabluri single-mode, în cazul în care intermode nici o dispersie. Tabelul 2.1 listează dispersia aproximativă relație magnitudine tipuri pentru diferite tipuri de fibre.

Tabelul 2.1. Raportul dintre diferitele tipuri de dispersie

dispersia totală este definită ca rădăcina pătrată a sumei pătratelor dispersiei cromatice și modal:

Material și dispersia ghidului de undă se calculează în conformitate cu formulele

unde # 8710; # 955; - lățimea de bandă nm emisie cu laser;

M (# 955;) și B (# 955) - material și dispersia ghidului de undă specifică ps / (nm · km);

L - lungimea liniei, km.

Valorile M (# 955;) și B (# 955;) sunt prezentate în referințele bibliografice.

Fila Opțiune. 2.1. Valorile exemplare ale valorilor de dispersie pentru diferitele tipuri de fibre

2.2. dispersie modul Polarizare (PMD)

Lumina reprezintă oscilații transversale pe direcția de propagare a luminii (figura 2.5). Dacă la sfârșitul vectorului câmp descrie o linie dreaptă, o astfel de polarizare se numește liniară dacă un cerc sau elipsă, circulara sau eliptica. Cei mai mulți oameni cu polarizare rară excepție de lumină nu se simt, doar câteva (acest lucru a fost, de exemplu, Leo Tolstoy), se face o distincție clară între lumină polarizată și nepolarizată. svetopriomnik integrat convențională (diode) și răspunde numai la intensitatea undei, mai degrabă decât polarizarea. Cu toate acestea, unele dispozitive optice, cum ar fi unele tipuri de amplificatoare au dependentă de polarizarea câștig.

Fig. 2.5. Tipuri de polarizare liniară

În plus, vectorul de polarizare este de mare importanță în procesele de reflexie și refracție, coeficienții Fresnel care caracterizează amplitudinea undelor reflectate și refractate în general depind de direcția vectorului de polarizare (Figura 2.6). In Figura 2.6 prezintă modul în raze paralele reflectate amestec (linii) și perpendicular pe (punct) în raport cu planul de polarizare al propagării, atunci când trece prin planul secțiunii orizontale. Figura arată că la un anumit unghi (unghiul Brewster), toate undele reflectate au polarizare perpendiculare și refractată - paralele.

Fig. 2.6. Reflectarea valuri de diferite polarizare.

Modul clasic singur fibra single-mode este val HE11. Cu toate acestea, având în vedere polarizarea, fibra are două moda reciproc ortogonale, care corespund axelor orizontale și verticale x și y. In realitate, fibra nu este întotdeauna o secțiune cerc perfect, si este de multe ori din cauza una sau alta tehnologie are o mică elipsă. Mai mult decât atât, atunci când înfășurarea unui cablu și în timpul aplicării sale apar solicitări mecanice nu simetrice și deformare de fibre care duce la birefringență. Indicele de refracție din cauza stresului suplimentar se va schimba, iar viteza de propagare a modurilor ortogonale la diferite site-uri vor fi diferite unele de altele, care va face diferite întârzieri în propagarea modurilor ortogonale. Impuls ca un întreg va experimenta o largire statistică în timp, care se numește dispersie modul de polarizare (PMD). Deoarece PMD la diferite secțiuni linie diferită și este supusă legilor statistice, utilizate în general RMS însumare și modul de calcul PMD conform formulei

PMD este o cantitate mică și apare dacă lungimea liniei crește, rata de transmisie în canalul (când intervalul bit este scăzut), iar numărul de valuri într-o fereastră transparentă (WDM superdens).

Rotirea planului de polarizare a componentei ortogonale și aspectul este, de asemenea, posibil sub influența transversal electric puternic și câmpuri magnetice longitudinale (de exemplu, când trăsnete în apropiere). În acest caz, de asemenea, există o acțiune suplimentară mină (fig. 2.7).

Fig. 2.7. Cauzele PMD.