Дисперсия сигнала в оптических волокнах

При прохождении импульсных сигналов по оптическим волокнам изменяется не только амплитуда, но и их форма - импульсы уширяются. Это явление называется дисперсией. Дисперсия ограничивает максимальную скорость передачи сигналов по волокнам.

Дисперсия в общем случае определяется двумя факторами:

различием фазовых скоростей направляемых мод на фиксированной длине волны источника излучения;

зависимостью фазовой скорости каждой направляемой моды от длины волны, т.е. нелинейной зависимостью коэффициента фазы .

Различие фазовых скоростей направляемых мод на фиксированной длине волны приводит к тому, что время прохождения этих мод не одинаково. В результате образуемый ими импульс уширяется, причём величина уширения равна разности времени распространения самой медленной и самой быстрой мод. Это явление называется межмодовой дисперсией.

Зависимость фазовой скорости каждой направляемой моды от длины волны источника излучения, т. е. Нелинейная зависимость коэффициента фазы , приводит к различной временной задержке частотных составляющих моды, а, следовательно, к уширению сигнала, образованного модами. Это явление называется хроматической (частотной) дисперсией. Чем шире спектр излучения источника , тем больше хроматическая дисперсия. Нелинейная зависимости обусловлена как направляющими свойствами оптического волокна, так и зависимостью показателя преломления сердцевины и оболочки волокна от длины волны . В связи с этим хроматическая дисперсия складывается из внутримодовой (волноводной) дисперсии и дисперсии материала.

В многоводных ступенчатых оптических волокнах межмодовая дисперсия обычно на порядок и более превышает материальную, и уширение импульсов практически определяется межмодовой дисперсией. В градиентных волокнах соотношение между этими величинами зависит от величины спектра излучения источника . Расчёты показывают, что дисперсию материала необходимо учитывать только при использовании светодиодов.

Уширение передаваемых импульсов в одномодовых волокнах обусловлено хроматической дисперсией основной моды. С увеличением длины волны дисперсия материала быстро убывает, проходя через нуль вблизи , в то время как внутримодовая дисперсия меняется незначительно. В диапазоне длин волн преобладает дисперсия материала, а при необходимо учитывать и внутримодовую дисперсию. Подбирая параметры одномодового волокна и длину волны излучения , можно скомпенсировать положительную внутримодовую дисперсию отрицательной дисперсией материала, т. е. получить нулевое значение хроматической дисперсии. В частности можно довести длину волны до 1,55 - 1,6 мкм, где происходит компенсация дисперсии и потери минимальны.

Однако на длинах волн, где хроматическая дисперсия равна нулю, уширение импульсов всё равно происходит из-за двойного лучепреломления. В одномодовом режиме в оптическом волокне распространяются две основные моды, плоскости поляризации которых взаимно перпендикулярны. В идеальном случае фазовые скорости этих мод одинаковы. В реальном волокне не эллиптичность сердцевины и анизотропия показателя преломления, вызванная механическими усилиями, приводят к различию скоростей мод и уширению импульсов. Это уширение импульсов называют также модовой поляризационной дисперсией.

Еще статьи по теме

Проектирование транкинговой сети связи Tetra
транкинговый сеть связь tetra ...

Проектирование канала низкой частоты
Многоканальная связь представляет отрасль связи, которая занимается организацией по общей линии передачи нескольких каналов, действующих одновременно и независимо друг от друга, с использованием систем передачи МКС организуют ...

Главное меню

© 2021 / www.techsolid.ru