11. Виды дисперсии в одномодовых оптических волокнах.

Волокно с малым диаметром сердцевины (диаметр превышает длину волны передачи в несколько раз), по которому в рабочем диапазоне длин волн может распространяться только одна основная мода, которая хотя и может иметь две поляризации, называется одномодовым.

В одномодовых волокнах необходимо учитывать волноводную, материальную и профильную дисперсии.

Суммарное уширение импульсов (τ) при распространении света по волокну равно

, (1)

где , и — уширение соответственно вследствие волноводной, материальной и профильной дисперсии. Суммарную величину волноводной и материальной дисперсий принято называть хроматической дисперсией, .

В одномоде распространяется один тип волны, поэтому модовой дисперсии там нет.

• волноводной дисперсии, обусловленной нелинейной зависимостью коэффициента фазы β данной моды ОВ от длины волны (частоты) оптического излучения, ;

• материальной дисперсии, связанной с нелинейной зависимостью показателя преломления материала ОВ от частоты, приводящей к различию фазовых скоростей распространения энергии у различных спектральных составляющих сигнала, ;

• профильной дисперсии, обусловленной шероховатостью границ раздела сердцевины и рабочей оболочки, ;

12. Виды дисперсии в многомодовых оптических волокнах.

Волокно с большим диаметром сердцевины (диаметр на порядок больше длины волны передачи), в котором могут распространяться две или большее число мод, называется многомодовым.

Дисперсию при передаче импульсов света через ОВ условно можно представить состоящей из четырех составляющих:

• модовой дисперсии, обусловленной наличием нескольких мод, каждая из которых распространяется со своей скоростью, ;

• волноводной дисперсии, обусловленной нелинейной зависимостью коэффициента фазы β данной моды ОВ от длины волны (частоты) оптического излучения, ;

• материальной дисперсии, связанной с нелинейной зависимостью показателя преломления материала ОВ от частоты, приводящей к различию фазовых скоростей распространения энергии у различных спектральных составляющих сигнала, ;

• профильной дисперсии, обусловленной шероховатостью границ раздела сердцевины и рабочей оболочки, ;

Доля различных составляющих в суммарной дисперсии зависит oт типа волокна: в ступенчатых ОВ при многомодовой передаче преобладает модовая дисперсия; в градиентных многомодовых ОВ необходимо учитывать модовую дисперсию и материальную дисперсию.

Суммарное уширение импульсов (τ) при распространении света по волокну равно

, (1)

где , , и — уширение соответственно вследствие модовой, волноводной, материальной и профильной дисперсии.

Для многомода можно считать, что дисперсия обусловлена только , которая вызвана существованием многого числа мод. Одновременно в многомоде может распространяться много типов волн. Каждый тип волны распространяется со своей скоростью. Все остальные дисперсии в многомоде малы

13. Дисперсия в ОВ, ОК и тракте передачи.

Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон использования световодов, она существенно снижает дальность передачи по ОК, т.к. чем длиннее линия, тем больше проявляется дисперсия и больше уширение импульса. Дисперсия возникает по двум причинам:

1. некогерентность источников излучения и появление спектра ,

2. существование большого числа мод N.

Различают четыре типа дисперсии, каждый из которых вызван теми или иными причинами:

1. Модовая дисперсия.

2. Волноводная дисперсия.

3. Материальная.

4.Профильная.

Модовая дисперсия.

Свет, распространяющийся, по многомодовому волокну представлен многими траекториями лучей, путь каждой из которых в сердцевине волокна отличается друг от друга.

Волноводная дисперсия.

Волноводная дисперсия обусловлена процессами внутри моды. Она характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны γ=ψ(λ). Являясь составной частью хроматической дисперсии (так же как и материальная дисперсия), волноводная дисперсия зависит от ширины передаваемого спектра частот.

Уширение импульса, обусловленное волноводной дисперсией, определяется выражением ,

где В(λ) — удельная волноводная дисперсия, имеющая размерность пс/км·нм.

Δλ - ширина спектра излучения источника, обычно соответствует 1-3 нм для лазера и 20 - 40 нм для светоизлучающих диодов;

L - длина линии.

Материальная дисперсия-обусловлена зависимостью коэффициента преломления материала световода от длины волны. Материальная дисперсия является основным механизмом, влияющим на хроматическую дисперсию в одномодовых и градиентных многомодовых волокнах.

,

где

Δλ - ширина спектра излучения источника;

М(λ) - удельная материальная дисперсия;

L - длина линии.

зависит от материала (от коэффициента преломления n).

Материальная дисперсия - главная составляющая дисперсии в системах с одномодовым волокном. Для систем с многомодовым волокном материальная дисперсия фактически незначительна. Основной здесь является модовая дисперсия.

Профильная дисперсия обусловлена шероховатостью границ раздела сердцевины и рабочей оболочки.

,

Где П(λ) - удельная профильная дисперсия;

Δλ - ширина спектра излучения источника;

L - длина линии.