31. Дисперсійні залежності вс зі ступінчатим профілем показника заломлення

Дисперсионные характеристики для нескольких первых мод в волоконном световоде со ступенчатым профилем приведены на рис. 1.5. Область разрешенных значений постоянной распространения р зависит от значений показателя преломления сердечника и оболочки: n₂ ≤β/k≤n₁. Равенство β/k = n₂ представляет собой условие частот отсечки. На частоте отсечки поле выходит из сердечника световода. Частота отсечки основной моды НЕ₁₁ равна нулю. Мода НЕ₁₁ является двукратно вырожденной по поляризации, так как в круглом световоде все ориентации вектора Е эквивалентны, вследствие чего могут существовать моды со взаимно перпендикулярной поляризацией и одинаковым волновым числом. Эллиптичность сердечника приводит к снятию этого вырождения.

Е сли на заданной рабочей частоте параметры световода выбрать так, чтобы следующие высшие моды ТЕ₀₁, ТМ₀₁ НЕ₂₁ с более высокими частотами отсечки не могли распространяться, то получим одномодовый световод, т. е. световод с одной только распространяющейся модой НЕ₁₁. В этом случае должно выполняться условие одномодовости

2,405 > (2πα/λ) (n₁²- n₂²) ^1/2 = V.(1.5)

Из анализа выражения (1.5) видно, что для увеличения размеров сердечника круглого световода в одномодовом режиме желательно брать малое значение разности показателей преломления. Поэтому на практике используют световоды с малой разностью показателей преломления сердечника и оболочки: Δ₁ = n₁ - n₂ = 0,005…0,03.

В ступенчатых световодах при многомодовой передаче доминирует модовая дисперсия, достигающая больших значений (20…50 нс/км)

В одномодовых ступенчатых световодах отсутствует модовая дисперсия. Здесь проявляется волноводная и материальная дисперсия, но они почти равны по абсолютной величине и противоположны по фазе в широком спектральном диапазоне в силу этого происходит их взаимная компенсация и результирующая дисперсия при = 1,2…1.7 мкм не превышает 1 нс/км.

Вид дисперсии	Причина дисперсии	Ступенчатый профиль		Градиентный профиль
		Многомодовое волокно	Одномодовое волокно
Модовая или волноводная	Постоянная распространения моды зависит от частоты	Малое значение	Возможно взаимная компенсация	Малое значение
Межмодовая	Разные моды имеют разные групповые скорости распространения	20…50 нс/км	-	0,1…0,3 нс/км (лазер); 2…4 нс/км (светодиод)
Материальная	Показатель преломления материала световода зависит от частоты	2…5 нс/км		0,1…..2 нс/км
Полоса частот		Десятки мегагерц	Тысячи мегагерц	Сотни мегагерц

32.Картини полів основних видів хвиль волоконного світловоду.