1. Определение дисперсии. Виды дисперсии. Ограничение длины регенерационного участка дисперсией.

Дисперсия – это рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала, которое приводит к увеличению длительности импульса оптического излучения при распространении его по ОВ и определяется разностью квадратов длительностей импульсов на выходе и входе ОВ.

Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон ОВ, но существенно снижает дальность передачи сигналов. По оптическому волокну передается не только световая энергия, а также полезный информационный сигнал. Импульсы света, последовательность которых определяет информационный поток, в процессе распространения расплываются. При достаточно большом уширении импульсы начинают перекрываться, так что становится невозможным их выделение при приеме.

Дисперсия нормируется в расчете на один километр и измеряется в пс/км.

Различают:

1. межмодовая τ_мод

2. хроматическая (материальная τ_мат и волноводная τ_в)

3. поляризационная модовая дисперсия.

Межмодовая дисперсия – характеризуется различием скоростей направляемых мод, имеет место только в многомодовом волокне. К приемному концу волокна энергия различных мод прибывает с какой то задержкой во времени по отношения к основной моде, что вызывает уширение принятого импульса и часть энергии попадает в битовый интервал соседнего бита, соседний бит будет принят с ошибкой.

Хроматическая материальная дисперсия – вызвана тем, что различные длины волн проходят через определенные материалы с различными скоростями. Известно соотношение, определяющее показатель преломления (n): N=c/v, где с - скорость света в вакууме, а v – скорость исследуемой волны в данном материале (кварц). Хроматическая материальная дисперсия – главная составляющая дисперсия в системах с одномодовым волокном.

Хроматическая волноводная дисперсия обусловлена зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны. Хр. волновая дисперсия обусловлена направляющими свойствами сердцевины ОВ, а именно зависимостью групповой скорости моды от длины волны оптического излучения, что приводит к различию скоростей распространения частотных составляющих излучаемого спектра. Хр. волновая дисперсия определяется профилем показателя преломления ОВ и пропорционально ширине спектра излучения источника Δλ.

Существует два способа компенсации хроматической дисперсии:

• волокно компенсирующее дисперсию – к работающей линии добавить волокно с большой дисперсией, коэффициент которой имеет противоположный знак, а величина примерно равна той, что накопилась в работающей линии.

• компенсаторы на дифракционных решетках Брэгга , который работает как оптический фильтр.

Поляризационная модовая дисперсия. В одномодовом волокне в действительности может распространяться не одна мода, а две основные моды. Одна из мод является доминантной и распространяется в горизонтальной плоскости вдоль оси Х, другая распространяется в вертикальной плоскости вдоль оси Y. Скорости распространения этих мод не одинаковы. Главной причиной возникновения поляризационной модовой дисперсии является нециркулярность (овальность) профиля сердцевины одномодового волокна, возникающая в процессе изготовления и эксплуатации волокна.

С увеличением длины дисперсия ОВ возрастает, а полоса пропускания уменьшается.

Предельный объем информации, который можно передать по волокну единичной длины, определяется его полосой пропускания Δf (Δf = 1/τ). Для оценки влияния дисперсии τ пользуются частотным эквивалентом этого понятия, называемый коэффициентом широкополосности.

Измеряется коэффициент широкополосности в МГц на км. Из определения полосы пропускания видно, что дисперсия накладывает ограничение на дальность передачи и на верхнюю частоту передаваемых сигналов. Физический смысл W – это максимальная частота (частота модуляции) передаваемого сигнала при длине 1 км.

Чем меньше дисперсия распространяемого сигнала в волокне, тем больше может быть расстояние между регенерационными участками или повторителями.