8) Дисперсия

Под дисперсией понимается увеличение длительности импульса оптического излучения при распространении его по оптическому волокну. Дисперсия возникает по двум причинам: некогерентность источников излучения и существование большого количества мод.

Дисперсия, вызванная первой причиной, называется хроматической (частотной) τ_хр, она состоит из двух составляющих - материальной τ_м и волноводной (внутримодовой) τ_в дисперсий. Причина хроматической дисперсии - некогерентность источника излучения. Волноводная дисперсия связана с зависимостью коэффициента распространения от длины волны. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны.

Дисперсия, вызванная второй причиной, называется модовой (межмодовой) τ_мод. Она обусловлена наличием большого количества мод, каждая из которых распространяется со своей скоростью. Уширение импульсов в результате дисперсии, которое характеризуется временем нарастания сигнала и определяемое как разность между самым большим и самым малым временем прихода лучей в сечении световода на расстоянии от начала в 1 км, может быть рассчитано по формуле:

τ_рез = √τ_мод² + τ_хр² =√ τ_мод² + (τ +τ )² (16)

В одномодовых оптических волокнах модовая дисперсия отсутствует, поэтому формула (16) примет вид:

τ_рез = √(τ +τ )² (16.0)

Результирующее значение дисперсии определяется хроматической дисперсией, которая в свою очередь состоит из внутримодовой (волновой) и материальной дисперсий, которые соответственно определяются по формулам:

τ_в = Δλ × В(λ) пс/км (16.1)

τ_м = Δλ × М(λ) пс/км (16.2)

где В(1,55 мкм) = 12 пс/(нм км);

М(1,55 мкм) = -18 пс/ (нм км)

Δλ = 2,5 нм;

Подставив исходные значения в формулу (16.1), определяем:

τ _в = 2,5 × 12 =30 (пс/км)

Подставив исходные значения в формулу (16.2), определяем:

τ_м = 2,5 × (-18) = - 45 (пс/км)

Подставив полученные значения в формулу (16.0), определяем результирующее значение дисперсии:

τ_рез =√(30+(-45))² = 15 (пс/км)

9) Максимальная ширина полосы пропускания (δf)

Она определяет объем информации, который можно передавать по оптическому кабелю. Ограничение ЛЕ применительно к цифровым системам передачи обусловлено тем, что импульс на приеме приходит размытым, искаженным вследствие различия скоростей распространения в световоде отдельных его частотных составляющих. Полоса частот связана с дисперсией соотношением:

ΔF = 0,44 / τ _рез (17)

Подставив исходные значения в формулу (17) определяем ширину полосы пропускания:

ΔF = 0,44 / (15 × 10¹²) = 29,33 (ГГц × км)

10) Границы изменения фазовой скорости

Данный параметр необходимо рассчитывать как для сердцевины, так и для оболочки оптического волокна, этот параметр определяется по формуле:

V = с/n (18)

Подставляя исходные значения показателей преломления в формулу (18), определяем границы изменения фазовой скорости моды в волокне:

с/n₁ = 3 ∙ 10⁵ / 1,493 = 201342 (км/с)

с/n₂ = 3 ∙ 10⁵ / 1,490 = 202702 (км/с)

Учитывая рассчитанные параметры оптического кабеля, имеем магистральный оптический кабель ЭКБ-ДПС-Н-36Е6 ТУ 3587-006-001-450.2-99.