Dispersia cromatică constă din materiale și componente ale ghidului de undă și are loc în timpul propagării atât în ​​fibre monomode, cât și în fibre multimodale. Cu toate acestea, se manifestă cel mai clar într-o fibră cu un singur mod datorită absenței dispersiei intermodale.

Dispersia materialului se datorează dependenței indicelui de refracție al fibrei de lungimea de undă. Expresia pentru dispersia unei fibre monomod include dependența diferențială a indicelui de refracție de lungimea de undă.

Dispersia ghidului de undă se datorează dependenței coeficientului de propagare a modului de lungime de undă

unde coeficienții M(l) și N(l) sunt dispersiile specifice de material și, respectiv, ghidul de undă, iar Dl (nm) este lărgirea lungimii de undă din cauza incoerenței sursei de radiație. Valoarea rezultată a coeficientului specific de dispersie cromatică este definită ca D(l) = M(l) + N(l). Dispersia specifică are dimensiunea ps/(nm*km). Dacă coeficientul de dispersie a ghidului de undă este întotdeauna mai mare decât zero, atunci coeficientul de dispersie a materialului poate fi fie pozitiv, fie negativ. Și aici este important ca la o anumită lungime de undă (aproximativ 1310 ± 10 nm pentru o fibră monomod în trepte) să existe o compensare reciprocă a M(l) și N(l), iar dispersia rezultată D(l) dispare. Lungimea de undă la care are loc aceasta se numește lungimea de undă cu dispersie zero l0. De obicei, este indicată o anumită gamă de lungimi de undă, în care l0 poate varia pentru această fibră specială.

Corning folosește următoarea metodă pentru determinarea dispersiei cromatice specifice. Întârzierile sunt măsurate în timpul propagării impulsurilor scurte de lumină într-o fibră cu o lungime de cel puțin 1 km. După eșantionarea datelor pentru mai multe lungimi de undă din domeniul de interpolare (800-1600 nm pentru MMF, 1200-1600 nm pentru SF și DSF), măsurătorile de întârziere sunt reeșantionate la aceleași lungimi de undă, dar numai pe o fibră de referință scurtă (lungime 2 m ) . Timpii de întârziere obținuți pe ea se scad din timpii corespunzători obținuți pe fibra lungă pentru a elimina componenta sistematică a erorii.

Pentru fibrele cu gradient monomod în trepte și multimod se folosește formula empirică Sellmeier: t (l) = A + Bl2 + Cl-2. Coeficienții A, B, C sunt ajustabili și sunt aleși astfel încât punctele experimentale să se potrivească mai bine pe curba t (l). Apoi dispersia cromatică specifică se calculează prin formula:

unde l0 = (C/B)1/4 este lungimea de undă de dispersie zero, noul parametru S0 = 8B este panta de dispersie zero (dimensiunea sa este ps/(nm2*km)), iar l este lungimea de undă de operare pentru care specifica se determină dispersia cromatică.

a) fibră cu gradient multimod (62,5/125)

b) fibră în trepte cu un singur mod (SF)

c) fibră cu dispersie deplasată (DSF) monomod

Articol înrudit

Dispozitive tactice. declanșatoare
Această lucrare este dedicată luării în considerare a rolului declanșatorilor în dispozitivele digitale. Toate calculatoarele moderne folosesc un sistem logic inventat de George Boole. Odată cu dezvoltarea electronicii, a apărut o astfel de clasă de tehnologie electronică precum cea digitală. Tehnologia digitală include astfel de dispozitive...

3.3 FIBRA OPTICA

Există patru fenomene principale în fibra optică care limitează performanța sistemelor WDM - acestea sunt dispersia cromatică, dispersia modului de polarizare de ordinul întâi și al doilea și efectele optice neliniare.

3.3.1 Dispersia cromatică

O caracteristică optică importantă a sticlei utilizate la fabricarea fibrelor este dispersia indicelui de refracție, care se manifestă prin dependența vitezei de propagare a semnalului de lungimea de undă - dispersia materialului. În plus, în producția de fibre monomode, atunci când un filament de cuarț este extras dintr-o preformă de sticlă, apar într-o oarecare măsură abateri în geometria fibrei și în profilul indicelui de refracție radial. Geometria fibrei în sine, împreună cu abaterile de la profilul ideal, contribuie, de asemenea, în mod semnificativ la dependența vitezei de propagare a semnalului de lungimea de undă, aceasta este dispersia ghidului de undă.

Efectul combinat al dispersiilor materialului și ghidului de undă se numește dispersia cromatică a fibrei, fig. 3.16.

Fig.3.16 Dependența dispersiei cromatice de lungimea de undă

Fenomenul de dispersie cromatică slăbește pe măsură ce lățimea spectrală a radiației laser scade. Chiar dacă ar fi posibil să se utilizeze o sursă ideală de radiație monocromatică cu lățime de linie de generație zero, atunci după modularea de către semnalul de informație, semnalul ar fi lărgit spectral și cu cât lărgirea este mai mare, cu atât rata de modulație este mai mare. Există și alți factori care duc la lărgirea spectrală a radiației, din care se poate distinge ciripitul sursei de radiație.

Astfel, canalul original este reprezentat nu de o singură lungime de undă, ci de un grup de lungimi de undă într-un interval spectral îngust - un pachet de undă. Deoarece lungimi de undă diferite se propagă la viteze diferite (sau mai precis, la viteze de grup diferite), pulsul optic, care are o formă strict dreptunghiulară la intrarea liniei de comunicație, va deveni din ce în ce mai larg pe măsură ce trece prin fibră. Cu un timp lung de propagare în fibră, acest impuls se poate amesteca cu impulsurile învecinate, ceea ce face dificilă reconstrucția lor cu precizie. Odată cu creșterea ratei de transmisie și a lungimii liniei de comunicație, influența dispersiei cromatice crește.

Dispersia cromatică, așa cum sa menționat deja, depinde de material și de componentele ghidului de undă. La o anumită lungime de undă λ o dispersia cromatică dispare - această lungime de undă se numește lungimea de undă a dispersiei zero.

Fibra de silice cu indice în trepte monomod are dispersie zero la o lungime de undă de 1310 nm. O astfel de fibră este adesea denumită fibră cu dispersie nedeplasată.

Dispersia ghidului de undă este determinată în primul rând de profilul indicelui de refracție al miezului fibrei și al învelișului interioară. Într-o fibră cu un profil complex al indicelui de refracție, prin modificarea raportului dintre dispersia mediului și dispersia ghidului de undă, se poate nu numai să se schimbe lungimea de undă cu dispersie zero, ci și să se aleagă forma dorită a caracteristicii de dispersie, adică. forma dependenţei dispersiei de lungimea de undă.

Forma caracteristicii de dispersie este esențială pentru sistemele WDM, în special în cazul fibrelor deplasate prin dispersie (Rec. ITU-T G.653).

Pe lângă parametrul λ o se utilizează parametrul S o, care descrie panta caracteristicii de dispersie la lungimea de undă λ o , fig. 3.17. În general, panta la alte lungimi de undă este diferită de panta la lungimea de undă λ o . Valoarea curentă a pantei S o determină componenta liniară a dispersiei în vecinătatea lui λ o .

Orez. 3.17 Principalii parametri ai dependenței dispersiei cromatice de lungimea de undă: λ o - lungimea de undă a dispersiei zero și S o - panta caracteristicii de dispersie în punctul de dispersie zero

Dispersia cromatică τchr(măsurată de obicei în ps) poate fi calculată folosind formula

τ chr = D(λ) ∆τ L,

Unde D(λ)- coeficientul de dispersie cromatică (ps/(nm*km)) , și L- lungimea liniei de comunicatie (km). Rețineți că această formulă nu este exactă în cazul surselor de radiații cu bandă ultra-îngustă.

Pe fig. 3.18 arată separat dependențele dispersiei ghidului de undă pentru o fibră cu dispersie nedeplasată (1) și deplasată (2) și dispersia materialului pe lungimea de undă.

Orez. 3.18 Dependența de lungime de undă a dispersiei (dispersia cromatică este definită ca suma dintre dispersiile materialului și ale ghidului de undă.)

Dispersia cromatică a unui sistem de transmisie este sensibilă la:
creșterea lungimii și numărului de secțiuni ale liniei de comunicație;
o creștere a ratei de transmisie (deoarece lățimea efectivă a liniei de generare a sursei crește).

Este mai puțin afectată de:
reducerea intervalului de frecvență dintre canale;
creșterea numărului de canale.

Dispersia cromatică scade cu:
reducerea valorii absolute a dispersiei cromatice a fibrei;
compensarea dispersiei.

În sistemele WDM cu fibră standard convențională (Rec. ITU-T G.652), trebuie acordată o atenție deosebită dispersiei cromatice, deoarece aceasta este mare în regiunea de lungime de undă de 1550 nm.

Dispoziții generale

Dispersia unei fibre optice este împrăștierea în timp a componentelor spectrale sau de mod ale unui semnal optic. Motivul principal al dispersiei este vitezele diferite de propagare ale componentelor individuale ale semnalului optic. Dispersia se manifestă ca o lărgire, o creștere a duratei de propagare prin fibră

impulsuri optice.

În cazul general, valoarea indicată a lărgirii impulsului optic ∆δ este determinată direct de valorile duratei pătrate medii la δin și, respectiv, δout de transmitere:

La rândul său, dispersia creează diafonie, duce la interferențe intersimbol și, în consecință, erori în recepția semnalului, ceea ce limitează rata de transmisie în linie sau, cu alte cuvinte, lungimea secțiunii de regenerare (RU).

Dispersia intermodală

Dispersia intermodală este caracteristică numai fibrelor optice multimodale. Apare în fibrele multimodale datorită prezenței unui număr mai mare de moduri cu timpi de propagare diferiți și lungimi de cale diferite pe care modurile individuale le parcurg în miezul fibrei (Fig. 1.10 - 1.11).

Lățimea de bandă a fibrelor optice cu gradient multimod tipic este caracterizată de factorul de bandă largă ∆F, MHz-km, a cărui valoare este indicată în datele pașaportului la lungimi de undă corespunzătoare primei și celei de-a doua ferestre de transparență. Lățimile de bandă tipice ale fibrelor optice multimode tipice sunt 400...2000 MHz-km.

Implementarea FOL multimod de mare viteză necesită utilizarea laserelor cu un singur mod ca surse de radiație pentru modulele optoelectronice ale OSB, oferind o rată de transfer de date de peste 622 Mbps (STM-4). La rândul său, principalul factor în distorsiunea semnalelor optice ale OSB-urilor monomode care se propagă prin fibrele FOL-urilor multimode nu mai este dispersia multimodă, ci întârzierea modului diferențial (DMD). DMD este de natură aleatorie și depinde direct de parametrii unei anumite perechi sursă-fibră, precum și de condițiile de introducere a radiației de la ieșirea laser în calea liniară a unui FOL multimod. Prin urmare, în datele pașaportului pentru un nou tip de fibre optice multimodale - fibre optimizate pentru funcționarea cu lasere - în plus față de valorile coeficientului de bandă largă, ceea ce face posibilă estimarea dispersiei intermodale în transmiterea semnalelor multimodale. SOS peste FOTL multimod, sunt indicate, de asemenea, informații suplimentare obținute ca urmare a măsurătorilor DMD în proces, fabricarea fibrei, cum ar fi limita de lungime ESC a unui SCE monomod Gigabit Ethernet.

Evident, dispersia intermodală nu apare în fibrele optice cu un singur mod. Unul dintre principalii factori de distorsiune a semnalelor care se propagă prin fibrele optice monomode sunt dispersia cromatică și modul de polarizare.

Dispersia cromatică

Dispersia cromatică Dch se datorează lățimii finite a spectrului de emisie laser și diferenței de viteze propagate de componentele spectrale individuale ale semnalului optic. Dispersia cromatică este compusă din dispersie material și ghid de undă și se manifestă atât în ​​fibre optice monomode, cât și multimodale:

Dispersia materialului

Dispersia materialului Dmat este determinată de caracteristicile de dispersie ale materialelor din care este realizat miezul fibrei optice - cuarț și dopanți. Dependența spectrală a indicelui de refracție al miezului și al materialului de placare (Figura 1.24) provoacă modificări ale lungimii de undă și ale vitezei de propagare.

Destul de des, această dependență este descrisă de binecunoscuta ecuație Sellmeier, care are următoarea formă:

(1.28)

Unde Aj și Bj sunt coeficienții Sellmeir corespunzători unui anumit tip de material, dopant și concentrația acestuia.

Orez. 1.24. Dependența spectrală a indicelui de refracție al cuarțului pur (curbă solidă) și al cuarțului dopat cu 13,5% germaniu (curbă întreruptă)

Evident, această caracteristică pentru fibrele de cuarț poate fi considerată neschimbată. Dispersia materialului este caracterizată de coeficientul Dmat ps/(nmkm), care este determinat din relația cunoscută:

De exemplu, în fig. 1.25 prezintă caracteristicile spectrale ale coeficienților de dispersie a materialului de cuarț pur și cuarț dopat cu 13,5% germaniu.

În mod evident, natura manifestării dispersiei materialelor depinde nu numai de lățimea spectrului de radiații al sursei, ci și de lungimea de undă centrală a acesteia. Deci, de exemplu, în regiunea celei de-a treia ferestre de transparență λ=1550 nm, undele mai scurte se propagă mai repede decât cele mai lungi, iar dispersia materialului este mai mare decât zero (Dmat>0). Acest interval se numește zona de dispersie normală sau pozitivă (Fig. 1.26 (b)).

În zona primei ferestre de transparență λ=850 nm, dimpotrivă, undele mai lungi se propagă mai repede decât cele mai scurte, iar dispersia materialului corespunde unei valori negative (Dmat<0) Данный диапазон называется областью аномальной или отрицательной дисперсии (рис. 1.26 (в)).

Orez. 1.26. Dispersia cromatică: (a) impuls la intrarea FOL; (b) normal

dispersie; (c) dispersie anormală; (d) regiunea cu dispersie zero.

Într-un anumit punct al spectrului, numit punctul de dispersie a materialului zero λ0, are loc o coincidență, în timp ce atât undele scurte, cât și cele lungi se propagă cu aceeași viteză (Fig. 1.26 (d)). Deci, de exemplu, pentru SiO2 cuarț pur, punctul de dispersie a materialului zero corespunde unei lungimi de undă de 1280 nm (Fig. 1.25).

Alături de coeficientul de atenuare al OF, cel mai important parametru este dispersia, care determină lățimea de bandă a acestuia pentru transmiterea informațiilor.

dispersie - aceasta este împrăștierea în timp a componentelor spectrale și de mod ale semnalului optic optic, ceea ce duce la o creștere a duratei impulsului de radiație optică atunci când acesta se propagă de-a lungul OF.

Lărgirea impulsului este definită ca diferența pătratică dintre durata impulsului la ieșirea și intrarea unei fibre optice folosind formula:

în plus, valorile și sunt luate la nivelul jumătate din amplitudinea impulsurilor (Figura 2.8).

Figura 2.8

Figura 2.8 - Lărgirea pulsului datorită dispersiei

Dispersia apare din două motive: incoerența surselor de radiații și existența unui număr mare de moduri. Dispersia cauzată de prima cauză se numește cromatică (frecvență) , este alcătuit din două componente – dispersii de material și ghid de undă (intramodale). Dispersia materialului se datorează dependenței indicelui de refracție de lungimea de undă, dispersia ghidului de undă este asociată cu dependența coeficientului de propagare de lungimea de undă.

Dispersia cauzată de a doua cauză se numește modal (intermod).

Dispersia modală este caracteristică numai fibrelor multimodale și se datorează diferenței de timp necesare modurilor pentru a călători prin fibra optică de la intrare la ieșire. LA OF cu un profil de indice de refracție în trepte viteza de propagare a undelor electromagnetice cu o lungime de undă este aceeași și egală cu: , unde C este viteza luminii. În acest caz, toate razele incidente pe capătul fibrei la un unghi față de axa din unghiul de deschidere se propagă în miezul fibrei de-a lungul liniilor lor în zig-zag și, la aceeași viteză de propagare, ajung la capătul receptor în momente diferite, ceea ce duce la un creșterea duratei pulsului primit. Deoarece timpul minim de propagare al fasciculului optic are loc atunci când fasciculul incident, iar cel maxim când , atunci putem scrie:

unde L este lungimea fibrei;

Indicele de refracție al miezului fibrei;

C este viteza luminii în vid.

Atunci valoarea dispersiei intermodale este egală cu:

Dispersia modului de gradient OF un ordin de mărime sau mai mic decât cel al fibrelor în trepte. Acest lucru se datorează faptului că, din cauza scăderii indicelui de refracție de la axa OF către coajă, viteza de propagare a razelor de-a lungul traiectoriei lor se modifică. Deci, pe traiectorii apropiate de axă, este mai puțin și mai îndepărtat. Razele care se propagă de-a lungul celor mai scurte traiectorii (mai aproape de axă) au o viteză mai mică, iar razele care se propagă pe traiectorii mai lungi au o viteză mai mare. Ca urmare, timpul de propagare al fasciculelor este egalizat, iar creșterea duratei impulsului devine mai mică. Cu un profil de indice de refracție parabolic, când exponentul profilului este q=2, dispersia modală este dată de:

Dispersia modală a gradientului OF este de câteva ori mai mică decât cea a celui în trepte pentru aceleași valori de . Și deoarece de obicei, dispersia modală a fibrelor optice indicate poate diferi cu două ordine de mărime.

Când se calculează dispersia modală, trebuie avut în vedere că până la o anumită lungime a liniei, numită lungime de cuplare a modului, nu există nicio cuplare intermodală, iar apoi la , are loc procesul de conversie a modului reciproc și are loc o stare de echilibru. Prin urmare, la , dispersia crește conform unei legi liniare, iar apoi, la - conform unei legi pătratice.

Astfel, formulele de mai sus sunt valabile doar pentru lungime . Pentru lungimile liniilor, trebuie folosite următoarele formule:

- pentru ghidaj luminos treptat

- pentru un ghidaj de lumină în gradient,

unde este lungimea liniei;

Lungimea de cuplare a modului (starea staționară) este egală cu km pentru o fibră în trepte și cu km pentru una cu gradient (stabilită empiric).

Dispersia materialului depinde de frecvență (sau de lungimea de undă) și de materialul OF, care, de regulă, este folosită de sticlă de cuarț. Dispersia este determinată de interacțiunea electromagnetică a undei cu electronii legați ai materialului mediului, care, de regulă, este de natură neliniară (rezonantă).

Apariția dispersiei în materialul ghidajului de lumină, chiar și pentru fibrele monomode, se datorează faptului că sursa optică care excită fibra (dioda emițătoare de lumină - LED sau laser semiconductor PPL) generează radiații luminoase având un continuu spectru de undă de o anumită lățime (pentru LED este de aproximativ nm, pentru PPL multimod - nm, pentru diode laser monomod nm). Diferitele componente spectrale ale radiației luminoase se propagă la viteze diferite și ajung la un anumit punct în momente diferite, ceea ce duce la lărgirea pulsului la capătul receptor și, în anumite condiții, la distorsiunea formei acestuia. Indicele de refracție variază în funcție de lungimea de undă (frecvența), cu nivelul de dispersie depinzând de intervalul de lungimi de undă a luminii injectate în fibră (de obicei, sursa emite lungimi de undă multiple), precum și de lungimea de undă de funcționare centrală a sursei. În regiunea I a ferestrei de transparență, lungimile de undă mai lungi (850nm) se mișcă mai repede în comparație cu lungimile de undă mai scurte (845nm). În regiunea III a ferestrei de transparență, situația se schimbă: cele mai scurte (1550 nm) se mișcă mai repede decât cele mai lungi (1560 nm). Figura 2.9

Figura 2.9 - Vitezele de propagare a lungimilor de undă

Lungimea săgeților corespunde vitezei lungimilor de undă, săgeata mai lungă corespunde mișcării mai rapide.

La un moment dat din spectru, vitezele coincid. Această coincidență în sticla de cuarț pur are loc la o lungime de undă de nm, numită lungime de undă de dispersie zero a materialului, deoarece . La o lungime de undă sub lungimea de undă a dispersiei zero, parametrul are o valoare pozitivă, în caz contrar este negativ. Figura 2.10

Dispersia materialului poate fi determinată prin dispersia specifică prin expresia:

.

Dispersia valoare-specifică, , se determină experimental. Cu diferite compoziții de dopanți în OF, are valori diferite în funcție de (Tabelul 2.3).

Tabel 2.3 - Valori tipice ale dispersiei materialelor specifice

Dispersia ghidului de undă (intramod) – acest termen denotă dependența întârzierii unui impuls de lumină de lungimea de undă, asociată cu o modificare a vitezei de propagare a acestuia în fibră datorită naturii ghidului de undă a propagării. Lărgirea impulsului datorată dispersiei ghidului de undă este proporțională în mod similar cu lățimea spectrului de radiație al sursei și este definită ca:

,

unde este dispersia specifică a ghidului de undă, a cărei valoare este prezentată în Tabelul 2.4:

Tabelul 2.4

– datorită întârzierii grupului diferenţial dintre fasciculele cu stări de polarizare a solului. Distribuția energiei semnalului pe diferite stări de polarizare se modifică lent în timp, de exemplu, datorită modificărilor temperaturii ambientale, anizotropiei indicelui de refracție cauzată de forțele mecanice.

Într-o fibră cu un singur mod, nu se propagă un mod, așa cum se crede în mod obișnuit, ci două polarizări (moduri) perpendiculare ale semnalului original. Într-o fibră ideală, aceste moduri s-ar propaga cu aceeași viteză, dar fibrele reale nu au o geometrie ideală. Principala cauză a PMD este neconcentricitatea profilului miezului de fibre, care apare în timpul procesului de fabricare a fibrelor și cablurilor. Ca urmare, două componente de polarizare perpendiculară au viteze de propagare diferite, ceea ce duce la dispersie (Figura 2.11)

Figura 2.11

Coeficientul de dispersie a modului de polarizare specifică este normalizat la 1 km și are dimensiunea . Valoarea dispersiei în modul de polarizare se calculează prin formula:

Datorită valorii sale mici, trebuie luată în considerare exclusiv în fibra monomodală, în plus, atunci când se utilizează transmisia de semnal de mare viteză (2,5 Gbit/s și mai mare) cu o bandă de emisie spectrală foarte îngustă de 0,1 nm sau mai puțin. În acest caz, dispersia cromatică devine comparabilă cu dispersia în modul de polarizare.

Coeficientul PMD specific al unei fibre tipice este, de regulă, .

Dispersia cromatică

Cuvântul „cromatic” indică faptul că acest tip de dispersie este asociat cu culoarea sau are ceva de-a face cu aceasta. Având în vedere acest lucru, ați putea crede că dispersia cromatică ar trebui să însemne răspândirea sau dispersarea culorii. În acest caz, nu ai fi departe de adevăr. Orice impuls luminos, oricât de fin este reglat laserul, conține un întreg spectru de unde cu frecvențe diferite, pe care în cazul intervalului vizibil le-am numi culori diferite. Aceste raze se vor propaga de-a lungul cablului optic la viteze diferite, deoarece rezistența substanței pe care o experimentează, care este exprimată folosind indicele de refracție R, se dovedește a fi diferită pentru undele de lungimi de undă diferite. Cu cât lungimea de undă este mai mare, cu atât valoarea lui R este mai mare. Rezultatul este că pe măsură ce semnalul se propagă de-a lungul cablului, pachetul de undă se extinde. Cu o răspândire suficient de mare a pachetului de undă, semnalul devine ilizibil.

La o anumită lungime de undă, acești doi factori - dispersia în substanță și dispersia în fibră - se anulează reciproc. Și acea lungime de undă, ați ghicit, este de 1310 nm. Treceți la această lungime de undă și dispersia va fi minimizată.

Dispersia cromatică constă din materiale și componente ale ghidului de undă și are loc în timpul propagării atât în ​​fibre monomode, cât și în fibre multimodale. Cu toate acestea, se manifestă cel mai clar într-o fibră cu un singur mod datorită absenței dispersiei intermodale.

Dispersia materialului

Dispersia materialului (DM) este cauzată de diferite lungimi de undă care călătoresc prin anumite materiale la viteze diferite.

Relația care determină indicele de refracție este cunoscută:

unde c este viteza luminii în vid și v este viteza undei investigate în materialul dat. Desigur, materialul care ne interesează este sticla de cuarț (SiO2). Problema este că fiecare undă se propagă într-un anumit material la viteze ușor diferite.

Lungimea de undă cu dispersie zero pentru fibrele optice depinde, de asemenea, de diametrul miezului și de contribuția pasului D a indicelui de refracție în secțiunea transversală a ghidului de undă la dispersia totală.

Trebuie remarcat faptul că dispersia ghidului de undă schimbă lungimea de undă a dispersiei zero cu 30-40 nm, astfel încât dispersia totală este zero în jurul valorii de 1310 nm pentru fibrele industriale.

Dispersia materialului este componenta principală a dispersiei în sistemele de fibre monomodale. Pentru sistemele cu fibre multimodale, contribuția dispersiei materialelor la dispersia totală este de fapt neglijabilă. Cheia aici este dispersia modală.

În timpul evoluției FOTS, funcționarea la o lungime de undă aproape de zero dispersie a fost foarte atractivă. Cu toate acestea, sistemele cu viteze mai mici au funcționat în banda de transparență de 1550 nm, unde pierderea pe kilometru de cablu era minimă. Ar fi grozav dacă am putea muta regiunea cu dispersie zero la banda de transparență de 1550 nm.

Dispersia ghidului de undă

Dispersia ghidului de undă se datorează proceselor din cadrul modului. Se caracterizează prin dependența coeficientului de propagare a modului de lungimea de undă r = w(l). Fiind o parte integrantă a dispersiei cromatice (precum și a dispersiei materiale), dispersia ghidului de undă depinde de lățimea spectrului de frecvență transmis.

Dispersia specifică a ghidului de undă, ca și dispersia materialului specific, este exprimată în picoseconde pe kilometru de lungime a fibrei și pe nanometru de lățime spectrală (Tabelul 1).

Tabelul 1 - Dispersia specifică a ghidului de undă

Aproape de lungimea de undă l? 1,35 µm există o compensare reciprocă a materialului și a dispersiei ghidului de undă. Din această cauză, unda de 1,3 µm este utilizată pe scară largă în transmisia prin fibre cu un singur mod, dar unda de 1,55 µm este de preferat în ceea ce privește atenuarea. Prin urmare, pentru a obține o dispersie minimă, este necesar să se varieze profilul indicelui de refracție și diametrul miezului. Cu un profil complex de indice de refracție cu trei straturi, este, de asemenea, posibil să se obțină un minim de distorsiuni de dispersie la o lungime de undă de 1,55 μm.

Dispersie modală polarizată

Dispersia modului de polarizare (PMD) poate primi următoarea explicație. Într-un singur mod OF, de fapt, nu se poate propaga un singur mod, ci două moduri fundamentale - două polarizări perpendiculare ale semnalului original (două unde polarizate ortogonal LP 01). Într-o fibră ideală de geometrie uniformă, ele se propagă cu aceeași viteză. Cu toate acestea, OOV-urile reale au parametri geometrici neideali chiar și sub influențe externe asupra lor în cablu, ceea ce duce la viteze de propagare diferite ale acestor două moduri cu stări de polarizare diferite și, în consecință, la apariția PMD. Astfel, PMD apare ca urmare a întârzierii în propagarea undelor de lumină polarizate ortogonal într-un OBF cu un profil de miez oval (necircular).

Figura 8 - Aspectul dispersiei modului de polarizare

Dispersia modului de polarizare crește odată cu creșterea distanței, conform legii:

f pmd =k pmd (11)

unde k pmd este coeficientul de dispersie a polarizării specifice, care este normalizat la 1 km.

În condiții normale de funcționare a OFB, dispersia modului de polarizare este mică și, prin urmare, poate fi neglijată în calculele dispersiei totale. Dispersia în modul de polarizare se manifestă exclusiv în fibre optice monomod cu un miez eliptic (necircular) și, în anumite condiții, devine proporțională cu dispersia cromatică. Aceste condiții apar atunci când se utilizează o transmisie de semnal în bandă largă (2,5 Gbps sau mai mult) cu o linie de emisie foarte îngustă de 0,1 nm sau mai puțin. Problema întârzierii modului de polarizare apare, de exemplu, atunci când se discută proiecte pentru construirea de autostrăzi (>100 Gbit/s) la scară urbană.