Šviesolaidžio dispersija yra optinio signalo spektrinių arba modinių komponentų sklaida laike. Pagrindinė sklaidos priežastis – skirtingi atskirų optinio signalo komponentų sklidimo greičiai. Dispersija pasireiškia kaip išplėtimas, pailgėja sklidimo per pluoštą trukmė
optiniai impulsai.
Bendruoju atveju rodoma optinio impulso išplėtimo ∆δ reikšmė tiesiogiai nustatoma pagal vidutinės kvadratinės trukmės reikšmes atitinkamai perdavimo δ įėjime ir δ išėjime:
Savo ruožtu dispersija sukuria skersinį pokalbį, sukelia tarpsimbolinius trukdžius ir atitinkamai signalo priėmimo klaidas, kurios riboja perdavimo greitį linijoje arba, kitaip tariant, regeneravimo sekcijos (RU) ilgį.
Intermode dispersija
Intermode dispersija būdinga tik daugiamodėms optinėms skaiduloms. Jis atsiranda daugiamodėse skaidulose dėl jų buvimo daugiau mod c skirtingi laikai sklidimas ir skirtingi kelio ilgiai, kuriais atskiri režimai keliauja skaidulų šerdyje (1.10 - 1.11 pav.).
Tipinių gradientinių daugiamodių šviesolaidžių pralaidumą apibūdina plačiajuosčio ryšio koeficientas ∆F, MHz-km, kurio reikšmė paso duomenyse nurodoma bangos ilgiais, atitinkančiais pirmąjį ir antrąjį skaidrumo langus. Įprastų daugiamodių optinių skaidulų dažnių juostos plotis yra 400...2000 MHz-km.
Norint įdiegti didelės spartos daugiamodį FOL, kaip OSB optoelektroninių modulių spinduliuotės šaltinius reikia naudoti vienmodžius lazerius, užtikrinančius didesnį nei 622 Mbps duomenų perdavimo spartą (STM-4). Savo ruožtu pagrindinis veiksnys, iškreipiantis vienmodžių OSB optinių signalų, sklindančių daugiamodžių FOL skaidulomis, iškraipymus, yra nebe daugiamodė dispersija, o diferencialinio režimo delsa (DMD). DMD yra atsitiktinio pobūdžio ir tiesiogiai priklauso nuo konkretaus šaltinio ir pluošto poros parametrų, taip pat nuo lazerio išvesties spinduliuotės įvedimo į daugiamodio FOL linijinį kelią sąlygų. Todėl paso duomenyse apie naujo tipo daugiamodės optinės skaidulos - skaidulos, optimizuotos darbui su lazeriais - be plačiajuosčio ryšio koeficiento verčių, leidžiančių įvertinti intermode dispersijos dydį perduodant daugiamodės SOS signalus per daugiamodius FOL, papildoma informacija, gauta naudojant DMD Taip pat nurodomi matavimai skaidulų gamybos proceso metu, pavyzdžiui, ribinis vienmodžio Gigabit Ethernet SOS ECU ilgis.
Akivaizdu, kad vienmodžių optinių skaidulų intermode dispersija neatsiranda. Vienas iš pagrindinių signalų, sklindančių vienmodėmis optinėmis skaidulomis, iškraipymo veiksnių yra chromatinė ir poliarizacijos režimų dispersija.
Chromatinė dispersija Dch atsiranda dėl baigtinio lazerio emisijos spektro pločio ir atskirų optinio signalo spektrinių komponentų sklindančių greičių skirtumo. Chromatinė dispersija susideda iš medžiagos ir bangolaidžio dispersijos ir pasireiškia tiek vienmodiais, tiek daugiamodiais optiniais pluoštais:
Medžiagos dispersija
Medžiagos dispersija Dmat nustatoma pagal medžiagų, iš kurių pagaminta šviesolaidžio šerdis – kvarco ir priemaišų, dispersijos charakteristikas. Šerdies ir apvalkalo medžiagos lūžio rodiklio spektrinė priklausomybė (1.24 pav.) sukelia bangos ilgio ir sklidimo greičio pokyčius.
Gana dažnai ši priklausomybė apibūdinama gerai žinoma Sellmeier lygtimi, kurios forma yra tokia:
(1.28)
Kur Aj ir Bj yra Sellmeiro koeficientai, atitinkantys tam tikros rūšies medžiagą, priedą ir jo koncentraciją.
Ryžiai. 1.24. Gryno kvarco (tvirta kreivė) ir kvarco, legiruoto 13,5 % germaniu (brūkšninė kreivė) lūžio rodiklio spektrinė priklausomybė
Akivaizdu, kad ši kvarco pluošto charakteristika gali būti laikoma nepakitusi. Medžiagos sklaida apibūdinama koeficientu Dmat ps/(nmkm), kuris nustatomas pagal žinomą ryšį:
 |
Pavyzdžiui, pav. 1.25 parodytos gryno kvarco ir kvarco, legiruoto 13,5 % germaniu, medžiagų sklaidos koeficientų spektrinės charakteristikos.
Akivaizdu, kad medžiagos sklaidos pasireiškimo pobūdis priklauso ne tik nuo šaltinio spinduliuotės spektro pločio, bet ir nuo jo centrinio veikimo bangos ilgio. Taigi, pavyzdžiui, trečiojo skaidrumo lango λ=1550 nm srityje trumpesnės bangos sklinda greičiau nei ilgesnės, o medžiagos sklaida didesnė už nulį (Dmat>0). Šis diapazonas vadinamas normalios arba teigiamos dispersijos sritimi (1.26 pav. (b)).
Priešingai, pirmojo skaidrumo lango λ=850 nm srityje ilgesnės bangos sklinda greičiau nei trumpesnės, o medžiagos sklaida atitinka neigiamą reikšmę (Dmat<0) Данный диапазон называется областью аномальной или отрицательной дисперсии (рис. 1.26 (в)).
Ryžiai. 1.26. Chromatinė dispersija: a) impulsas prie FOL įėjimo; b) normalus
dispersija; c) anomali sklaida; d) nulinės dispersijos sritis.
Tam tikrame spektro taške, vadinamame nulinės medžiagos sklaidos tašku λ0, įvyksta sutapimas, kai tiek trumposios, tiek ilgosios bangos sklinda vienodu greičiu (1.26 pav. (d)). Taigi, pavyzdžiui, gryno kvarco SiO2 nulinės medžiagos sklaidos taškas atitinka 1280 nm bangos ilgį (1.25 pav.).
Išskirkite režimų dispersiją, kurią sukelia daug režimų optiniame pluošte ir chromatinę dispersiją, susijusią su šviesos šaltinių, faktiškai veikiančių tam tikru bangos ilgių diapazonu, nenuoseklumu.
Apsvarstykite šviesos pluošto sklidimą išilgai daugiamodės skaidulos. Šiuo atveju yra du režimai, du spinduliai. Pirmasis tęsiasi išilgai pluošto ašies, o kitas atsispindi nuo terpės sąsajų. Taigi antrojo šviesos pluošto kelias yra didesnis nei pirmojo. Dėl to, sudėjus du elektromagnetinę energiją nešančius pluoštus, lyginamas įstrižas pluoštas su ašiniu pluoštu yra laiko delsa, kuri apskaičiuojama pagal šią formulę:
c- šviesos greitis
l- pluošto ilgis
n 1
,
n 2– šerdies ir apvalkalo lūžio rodikliai
Optinių skaidulų gradiento režimo dispersija, paprastai dviem dydžiais mažesnė nei skaidulų, kurių lūžio rodiklis yra laiptelis. Dėl sklandaus optinio pluošto šerdies lūžio rodiklio pasikeitimo sumažėja antrojo pluošto kelias išilgai pluošto. Taip sumažinant antrąjį laiko delsą, palyginti su pirmuoju spinduliu.
Vienmodžio optinio pluošto režimo dispersija, o ne impulso trukmės padidėjimą lemia chromatinė dispersija, kuri, savo ruožtu, yra padalinta į medžiagą ir bangolaidį.
Medžiagos sklaidos reiškinys vadinamas absoliučia priklausomybe nuo lūžio rodiklio n medžiagos šviesos bangos ilgio ( n =ϕλ()). Bangolaidžio dispersijos koeficientas nustatomas pagal fazės priklausomybę β ir dažnis ( β=ϕ ω() ).
Impulso išplėtimas dėl chromatinės dispersijos apskaičiuojamas pagal formulę:
m– pulso išsiplėtimas dėl medžiagos sklaidos, ps;
τ B– impulso išsiplėtimas dėl bangolaidžio dispersijos, ps;
∆λ
– spinduliuotės šaltinio spektrinis plotis, nm;
M(λ) yra specifinės medžiagos sklaidos koeficientas, ps / nm km;
B(λ)– bangolaidžio sklaidos koeficientas, ps/nm km.
Apsvarstykite medžiagos ir bangolaidžio sklaidos poveikį vienmodiame pluošte. Kaip matyti iš grafiko, medžiagos bangos ilgio dispersijos padidėjimas mažėja, o esant 1,31 m bangos ilgiui jis tampa lygus nuliui. Bangos ilgis šiuo atveju laikomas nulinės dispersijos bangos ilgiu. Tuo pačiu metu daugiau nei 1,31 mikrono dispersija tampa neigiama. Nešališka pluoštų bangolaidžio dispersija yra palyginti maža ir yra teigiamų skaičių diapazone. Kuriant optinio pluošto dispersinį poslinkį, kuris remiasi bangolaidžio komponentu, bandant kompensuoti medžiagos sklaidą į ilgesnius bangos ilgius, ty trečią permatomą langą (λ = 1,55 m). Šis poslinkis atliekamas sumažinant šerdies skersmenį, didinant Δ ir naudojant šerdies lūžio rodiklio profilio trikampę formą.
Poliarizuotos šviesos bangai sklindant išilgai optinio pluošto atsiranda poliarizacijos dispersija. Šviesos banga bangų teorijos požiūriu yra nuolat kintantis magnetinio ir elektrinio lauko vektorius, statmenas elektromagnetinių (šviesos) bangų sklidimui. Šviesos bangos pavyzdys gali būti natūrali šviesa, kurios elektrinio vektoriaus kryptis kinta atsitiktinai. Jei spinduliuotė yra monochromatinė ir vektoriai svyruoja pastoviu dažniu, jie gali būti pavaizduoti kaip dviejų tarpusavyje statmenų x ir y komponentų suma. Idealus optinis pluoštas yra izotropinė terpė, kurioje elektromagnetinės savybės visomis kryptimis yra vienodos, pavyzdžiui, lūžio rodikliai. Terpės, turinčios skirtingus lūžio rodiklius dviejose stačiakampėse ašyse x ir y, vadinamos dvejopai laužančiomis. Taigi šiuo atveju pluoštas išlieka vieno režimo, nes du stačiakampiai poliarizuoti režimai turi tą pačią sklidimo konstantą. Bet tai galioja tik idealiam optiniam pluoštui.
Tikrame optiniame pluošte du stačiakampiai poliarizuoti režimai turi neidentiškas sklidimo konstantas, todėl atsiranda laiko delsimas ir optinio impulso išplėtimas.
Pulso išplėtimas dėl poliarizacijos režimo dispersijos (PMD) apskaičiuojamas taip:
Todėl poliarizacijos režimo dispersija pasireiškia tik vienmodiuose optiniuose pluoštuose su netsirkulyarnoy (elipsine) šerdimi ir tam tikromis sąlygomis tampa panaši į chromatines. Todėl gautas dispersinis vienmodis optinis pluoštas nustatomas pagal šią formulę:
Dispersija žymiai apriboja optinių skaidulų pralaidumą. Didžiausias pralaidumas optinėje linijoje 1 km, apskaičiuotas pagal apytikslę formulę:
τ - pulso išsiplėtimas, ps / km.
2.1 Sklaidos priežastys ir tipai
Pagrindinė dispersijos atsiradimo pluošte priežastis yra spinduliuotės šaltinio (lazerio) nenuoseklumas. Idealus šaltinis išspinduliuoja visą galią esant tam tikram bangos ilgiui λ 0, tačiau realiai spinduliavimas vyksta spektre λ 0 ± Δλ (2.1 pav.), nes ne visi sužadinti elektronai grįžta į tą pačią būseną, iš kurios buvo pašalinti. siurbimo metu.
2.1 pav. Tikra lazerio spinduliuotė
Lūžio rodiklis yra nuo dažnio priklausomas dydis, tai yra, n yra λ funkcija: n = f (λ), žr. 2.2 pav.
2.2 pav. Lūžio rodiklio priklausomybė nuo bangos ilgio
Todėl kai sklinda signalas, sudarytas iš bangų ilgių λ 0 ± Δλ mišinio, signalo dalys sklinda skirtingu greičiu ir atsiranda dispersija:
λ ± Δλ → n ± Δn → c /(n ± Δn) → v ± Δv → Δτ.
Tokia dispersija vadinama medžiagų dispersija.
Skersinio bangos sklidimo konstanta (išilgai pluošto spindulio) taip pat priklauso nuo bangos ilgio, tai yra, priklauso režimo sritis ir tos apvalkalo dalies plotas, kurį užfiksuoja režimo sritis, kuri peržengia šerdies ribas. ant bangos ilgio. Šviesa sklinda palei ribinę apvalkalo dalį su šerdimi didesniu greičiu nei išilgai šerdies, o tai prisideda prie sklaidos pasikeitimo. Ši dispersija vadinama bangolaidžio dispersija. Abi šios dispersijos, medžiaga ir bangolaidis, bendrai vadinamos chromatine dispersija. Jie sumuojami aritmetiškai. 2.3 paveiksle parodyta medžiagos ir bangolaidžio dispersijos priklausomybė ir jų suma nuo bangos ilgio. Standartinio vienmodio pluošto, esant λ = 1300 nm, šios dispersijos yra lygios ir priešingo ženklo, o bendra dispersija yra lygi nuliui.
2.3 pav. Medžiagos ir bangolaidžio dispersijos priklausomybė nuo bangos ilgio standartiniame vienmodiame pluošte (nm)
Daugiamodėje skaiduloje, be chromatinės dispersijos, yra ir tarpmodė dispersija. Jei yra keli režimai, kiekvienas iš jų sklinda išilgai pluošto savo greičiu, kuris gali labai skirtis vienas nuo kito. 2.4 paveiksle pavaizduoti kai kurių režimų fazių greičių grafikai.
Ryžiai. 2.4. Kai kurių režimų fazių greičių kaip dažnio funkcijos grafikas.
Jeigu keičiasi pluošto parametrai, pavyzdžiui, atsitiktinai keičiasi šerdies skersmuo, keičiasi režimai ir režimai keičiasi energija. Intermode dispersija yra eilės tvarka didesnė nei chromatinė dispersija, todėl buvo sukurti vienmodžiai kabeliai, kuriuose nėra tarpmodės dispersijos. 2.1 lentelėje parodytas apytikslis skirtingų pluoštų tipų dispersijos tipų santykis.
2.1 lentelė. Ryšys tarp skirtingų dispersijos tipų
Bendra dispersija apibrėžiama kaip kvadratinė šaknis iš chromatinės ir intermodalinės dispersijos kvadratų sumos:
(2.1)
Medžiagų ir bangolaidžių dispersijos apskaičiuojamos pagal formules
τ mat = ∆λ∙ М(λ)∙ L (2.2),
τ vv = ∆λ∙ В(λ)∙ L (2.3),
čia ∆λ yra lazerio spinduliuotės dažnių juostos plotis, nm;
М(λ) ir В(λ) – specifinės medžiagos ir bangolaidžių dispersijos, ps/(nm·km);
L yra linijos ilgis, km.
Vertės M(λ) ir B(λ) pateiktos žinynuose.
τ Σ \u003d [τ mm 2 + (τ mat + τ vv) 2] 1/2
Stalo variantas. 2.1. Apytikslės skirtingų pluoštų tipų dispersijos vertės
2.2. Poliarizacijos režimo dispersija (PMD)
Šviesa – tai svyravimai skersai šviesos sklidimo krypčiai (2.5 pav.). Jei lauko vektoriaus galas apibūdina tiesią liniją, tada tokia poliarizacija vadinama tiesine, jei apskritimas ar elipsė, tada apskrita arba elipsė. Dauguma žmonių, išskyrus retas išimtis, nejaučia šviesos poliarizacijos, tik nedaugelis (pavyzdžiui, Levas Tolstojus) aiškiai skiria poliarizuotą ir nepoliarizuotą šviesą. Įprastas integruotas šviesos imtuvas (diodas) taip pat reaguoja tik į bangos intensyvumą, o ne į jos poliarizaciją. Tačiau kai kurie optiniai įrenginiai, pavyzdžiui, tam tikrų tipų stiprintuvai, turi nuo poliarizacijos priklausomą stiprinimą.
Ryžiai. 2.5. Linijinės poliarizacijos rūšys
Be to, vektoriaus poliarizacija turi didelę reikšmę atspindžio ir lūžio procesuose, nes Frenelio koeficientai, apibūdinantys atsispindėjusių ir lūžusių bangų amplitudę, paprastai priklauso nuo poliarizacijos vektoriaus krypties (2.6 pav.). 2.6 paveiksle parodyta, kaip sklidimo plokštumos atžvilgiu atsispindi lygiagrečių (brūkšnelių) ir statmenų (taškinių) poliarizacijos spindulių mišinys, kai jis eina per horizontaliąją atskyrimo plokštumą. Iš paveikslo matyti, kad tam tikru kampu (Brewsterio kampu) visos atsispindėjusios bangos turi statmeną poliarizaciją, o lūžusios bangos turi lygiagrečią poliarizaciją.
Ryžiai. 2.6. Skirtingos poliarizacijos bangų atspindys.
Klasikiniame vienmodiame pluošte vienintelis režimas yra HE 11 banga. Tačiau, jei atsižvelgiama į poliarizaciją, pluošte yra du vienas nuo kito statmeni režimai, atitinkantys horizontalią ir vertikalią ašis x ir y. Realioje situacijoje pluoštas ne visada yra idealus skerspjūvio apskritimas, bet dėl tam tikrų technologijos ypatumų dažnai yra maža elipsė. Be to, vyniojant kabelį ir jo tiesimo metu atsiranda asimetrinių mechaninių įtempimų ir pluoštų deformacijų, dėl kurių atsiranda dvigubas lūžis. Dėl papildomos įtampos keisis lūžio rodiklis, o stačiakampių režimų sklidimo greičiai skirtingose srityse skirsis vienas nuo kito, o tai įves skirtingą laiko vėlavimą stačiakampių režimų sklidimui. Laikui bėgant visas impulsas statistiškai plečiasi, o tai vadinama poliarizacijos režimo dispersija (PMD). Kadangi PMD skirtingose linijos atkarpose yra skirtingas ir paklūsta statistiniams dėsniams, dažniausiai naudojama šaknies vidurkio kvadratinė suma, o PMD apskaičiuojamas naudojant formulę
Informacija apie OF perduodama trumpų optinių impulsų forma. Impulso energija paskirstoma visiems valdomiems režimams. Visų režimų greičiai išilgai jų trajektorijos laiptinėje OF yra vienodi. Tačiau laikas, per kurį jie nuvažiuoja 1 km SV, skirsis. OF išvestyje pridedami atskirų režimų impulsai, atvykę skirtingu laiku, suformuojant platesnį optinį impulsą, palyginti su įvesties impulsu (2.1 pav.).
Ryžiai. 2.1. Dienovidinių spindulių trajektorijos OF su laiptuoto lūžio rodiklio profiliu.
Impulso išplėtimo reiškinys daugiamodėje šviesolaidinėje skaiduloje vadinamas intermode dispersija, kuri apibūdinama D m dydžiu, matuojama ns/km. Jei dispersijos reikšmė yra žinoma, tada impulso išplėtimas Δt L ilgio OF pirmajame aproksimacijose nustatomas pagal išraišką:
Viršutinis tarpmodinės dispersijos vertės įvertinimas: mažiausia trajektorija ir mažiausia sklidimo trukmė t min turi pluoštą, sklindantį išilgai OF ašies.
Didžiausia trajektorija ir ilgiausia sklidimo trukmė t max turi pluoštą, sklindantį išilgai optinio pluošto, atspindinčio nuo sąsajos tarp šerdies ir apvalkalo viso vidinio atspindžio kampu.
Tada . (2.4)
Sklaida riboja informacijos perdavimo greitį per OF.
Ryžiai. 2.2. Tarpmodinės dispersijos priklausomybė nuo santykinio skirtumo tarp šerdies ir apvalkalo lūžio rodiklių.
Intermode sklaidos vertė [ns/km] yra susijusi su šviesolaidinio plačiajuosčio ryšio sąvoka arba specifiniu pralaidumu B[MHz km]
Pakopinio daugiamodio silicio dioksido pluošto pralaidumo vertė ribojama iki 20–50 MHz km.
Gradientinių daugiamodių skaidulų dažnių juostos plotis yra 200–2000 MHz km.
Radikalus būdas sumažinti sklaidą yra perjungti iš kelių režimų perdavimo į vieną režimą.
Pirmą kartą vieno režimo perdavimas laiptuoto indekso pluoštu buvo pasiektas sumažinus šerdies spindulį iki 5 µm. Tokie pluoštai vadinami standartiniais vienmodžiais pluoštais.
Svarbus normalizuotas vienmodžių skaidulų parametras yra režimo taško (lauko) skersmuo w arba spindulys r n m, apibūdinantis nuostolius šviesai patekus į skaidulą ir naudojamas skaičiavimams vietoj šerdies spindulio ar skersmens, jo vertė priklauso nuo pluošto tipo ir veikimo bangos ilgio ir yra 8...10 mikronų ribose (iš tikrųjų ji yra 10-12 % didesnė už šerdies skersmenį).
Vienmodio OF atveju režimo lauko intensyvumo pasiskirstymas gali būti apytikslis Gauso kreive:
Ryžiai. 2.3. Režimo lauko skersmens nustatymas.
Ant pav. 2.4. Rodomi pagal išraišką apskaičiuoti modalinio lauko pasiskirstymai standartiniam pluoštui bangos ilgiais, kurie dažniausiai naudojami ryšiams.
Ryžiai. 2.4. Pagrindinio režimo režimo lauko pasiskirstymas standartiniame pluošte.
Kadangi šviesos sklidimo greitis OF priklauso nuo spinduliuotės bangos ilgio λ, skirtingos signalo spektrinės sudedamosios dalys sklinda skirtingu greičiu.
Ryžiai. 2.5. Šaltinio spinduliuotės spektras.
Chromatinė dispersija susideda iš dviejų komponentų: medžiagos ir bangolaidžio:
Kaip fizinis dydis, jis matuojamas ps / (nm km) ir reiškia impulso išplėtimą 1 km ilgio pluošte, kurio signalo spektro plotis yra 1 nm (atsižvelgiant į spinduliuotės šaltinio perdavimo spartą ir spektro plotį). .
Medžiagos sklaida atsiranda dėl kvarco lūžio rodiklio n (tiek fazės, tiek grupės) arba šviesos sklidimo greičio kvarce priklausomybės nuo bangos ilgio (1.10 pav.) ir yra proporcinga antrajai lūžio rodiklio išvestinei. iki bangos ilgio:
Ryžiai. 2.6. Medžiagos sklaidos atsiradimas.
Ant pav. 2.7 parodyta medžiagos sklaidos priklausomybė nuo bangos ilgio. Matyti, kad medžiagos dispersija turi ženklą ir esant nuliniam bangos ilgiui medžiagos dispersija λ = λ 0 mat praeina per 0.
Bangolaidžio dispersija Dv nesusijusi su medžiagos savybėmis, bet priklauso nuo bangolaidžio konstrukcijos ir matmenų. Jo išvaizda atsiranda dėl to, kad vienmodžio OF banga sklinda iš dalies šerdyje, iš dalies apvalkale, o jos lūžio rodiklis įgauna vidutinę reikšmę tarp šerdies ir apvalkalo lūžio rodiklių. Keičiantis bangos ilgiui, kinta lauko prasiskverbimo į kvarco apvalkalą gylis ir atitinkamai keičiasi vidutinė lūžio rodiklio reikšmė.
Ryžiai. 2.7. Chromatinė dispersija standartiniu vieno režimu
pluošto.
Ryžiai. 2.8. Bangolaidžio dispersijos atsiradimas.
Bangolaidžio dispersija yra neigiama ir mažėja didėjant λ. Tai leidžia, keičiant OF dydį ir dizainą, valdyti Dv priklausomybę, taigi ir D xp priklausomybę nuo λ.
Yra toks bangos ilgis, kuriame medžiagos ir bangolaidžio dispersijos yra lygios absoliučia verte ir turi priešingus ženklus, tai yra, chromatinė dispersija yra lygi nuliui. Šis bangos ilgis vadinamas nulinės chromatinės dispersijos bangos ilgiu arba tiesiog nulinės dispersijos bangos ilgiu λ 0 D .
Daugumoje vieno režimo OF didžiausio ir mažiausio greičio ašių vieta yra atsitiktinė, o impulso, einančio per OF, išsiplėtimas didėja didėjant ilgiui L proporcingai OF ilgio kvadratinei šakniai:
kur D p yra poliarizacijos režimo dispersija.
Daugumos vienmodių optinių skaidulų poliarizacijos režimo dispersija yra 0,02–0,2 ps/km 0,5 ribose.
Prieš svarstydami chromatinės dispersijos analizatoriaus koncepciją, pažymėkime, kokių tipų dispersijos yra šviesolaidyje, kas yra chromatinė dispersija (CD), iš kokių komponentų ji susideda, kokie yra jos matavimo metodai.
Dispersijų rūšys
Šviesolaidyje yra šių tipų dispersijos:
modalinis arba intermodalinis;
chromatinis (medžiaga, bangolaidis);
poliarizuojantis.
Jų suma sudaro bendrą pluošto dispersiją.
Chromatinė dispersija
Chromatinė dispersija turi įtakos sistemos veikimui. Chromatinės dispersijos reiškinys atsiranda dėl to, kad bangų ilgių sklidimas optinėje skaiduloje vyksta šiek tiek skirtingu greičiu vienas nuo kito. Dėl to yra užsitęsęs, todėl neefektyvus pagreitis. Kai CD reikšmė per didelė, atsiranda kryžminė moduliacija ir signalo praradimas. Tuo pačiu metu reikia mažų kontroliuojamų chromatinės dispersijos verčių, kad būtų pašalinti nepageidaujami netiesiniai efektai, tokie kaip keturių bangų maišymas.
Stiklo, naudojamo optinio pluošto gamyboje, svarbi charakteristika yra lūžio rodiklio dispersija (medžiagos dispersija). Jis pasireiškia optinio signalo sklidimo greičio priklausomybe nuo bangos ilgio. Be to, gamybos metu traukiant kvarcinį siūlą iš stiklo ruošinio, atsiranda įvairaus laipsnio nukrypimų tiek pluošto geometrijoje, tiek radialiniame lūžio rodiklio profilyje. Geometrija + nukrypimai nuo idealaus profilio reikšmingai prisideda prie minėtos optinio signalo sklidimo greičio priklausomybės nuo bangos ilgio – tai jau vadinama bangolaidžio dispersija.
Chromatinė dispersija yra bendras medžiagos ir bangolaidžio dispersijos poveikis.
HD stebimas šviesos signalo sklidimo metu tiek vienmodiuose, tiek daugiamodiuose pluoštuose. Tačiau tai aiškiausiai pasireiškia vienu režimu, nes jame nėra intermode dispersijos.
HD matavimo metodai
GOST R IEC 60793-1-42-2013 standartas apibrėžia šiuos metodus:
fazės poslinkis;
spektrinės grupės vėlavimas laiko srityje;
diferencinis fazių poslinkis;
interferometrija.
Chromatinės dispersijos analizatorius
HD analizatorius sąlygiškai galima suskirstyti į stacionarius ir lauko.
Chromatinės sklaidos matavimas dabar tampa vis svarbesnis telekomunikacijų įmonėms ir paslaugų teikėjams, norintiems patobulinti savo sistemas atnaujinant bitų perdavimo spartą. Šiuolaikiniai chromatinės dispersijos analizatoriai pasižymi dideliu našumu, leidžiančiu atlikti visų tipų CD matavimus, taip pat ir lauke.
Pavyzdžiui, EXFO FTB-5800 chromatinės dispersijos analizatorius, skirtas visapusiškam CD lauko bandymui, nustato jį naudodamas metodą fazės poslinkis. Iš šaltinio, esančio vienoje ryšio linijos pusėje, į optinį pluoštą siunčiamas moduliuotas šviesos signalas. Kitoje šios ryšio linijos pusėje skirtingi bangos ilgiai yra su skirtingais fazių poslinkiais. Matuojant šiuos poslinkius, apskaičiuojami atitinkami laiko vėlavimai ir nustatoma HD reikšmė.
Kiti HD matavimo metodai
Taip pat yra toks metodas kaip skrydžio laiko matavimas(FOTR-168). Pavyzdžiui, ja paremta CD-OTDR matavimo sistema, leidžianti įvertinti atskirų skaidulų chromatinę dispersiją. Atliekant bandymą naudojamas vienas pluoštas ir keli bangos ilgiai, todėl padidėja matavimo tikslumas ir sutrumpėja bandymo laikas.
Kitas būdas - impulsas, reguliuojamas ITUT G650 standarto. Impulsiniam metodui būdingas tiesioginis skirtingų bangos ilgių šviesos impulsų, praeinančių per tam tikro ilgio optinį pluoštą, delsos matavimas.
