§18. Матеріальна і хвильова дисперсії

Хроматична дисперсія являє собою суму матеріальної і хвилевидної дисперсій: . Пояснити це можна таким чином. Як вже говорилося, хроматична дисперсія виникає через те, що швидкість поширення хвилі змінюється при зміні довжини хвилі. В однорідному середовищі швидкість поширення хвилі може змінюватися тільки через залежність показника заломлення середовища від довжини хвилі, що і призводить до появи матеріальної дисперсії. У волокні хвиля поширюється в двох середовищах - частково в серцевині, а частково - кварцовою оболонці, і для неї показник заломлення приймає якесь середнє значення між значенням показника заломлення серцевини і кварцовою оболонки (рис. 1.26).

Цей середній показник заломлення може змінюватися з двох причин. По-перше, через те, що показники заломлення серцевини і кварцовою оболонки залежать від довжини хвилі (приблизно однаково). Ця залежність призводить до появи матеріальної дисперсії. По-друге, тому, що при зміні довжини хвилі, змінюється глибина проникнення поля в кварцову оболонку і, відповідно, змінюється середнє значення показника заломлення (навіть якщо значення показників заломлення серцевини і кварцовою оболонки не змінюються). Це чисто хвилепровідий ефект, і тому виникає через нього дисперсію називають хвилевідної.

Волноводная дисперсія залежить від форми профілю показника заломлення. У SM волокнах форма профілю показника заломлення ступінчаста з відносно великим діаметром серцевини (~ 8.3 мкм) і малим стрибком показника заломлення (~ 0.34%). В DS і NZDS волокнах довжина хвилі нульової дисперсії зміщена в порівнянні з SM волокнами в довгохвильову сторону.

Для того щоб змістити довжину хвилі нульової дисперсії, необхідно зменшити або матеріальну, або хвилевідну складову хроматичної дисперсії. Зробити це можна, змінюючи склад домішок, що вводяться в серцевину. Матеріальна дисперсія слабо залежить від складу легуючих домішок. У великих межах ме¬няется волноводная дисперсія (за рахунок зміни форми профілю показника заломлення) (рис. 1.27).

Залежно від довжини хвилі хроматичної D (λ), матеріальної (λ) і хвилевідної (λ) дисперсій в DS волокні зображені на рис. 1.28. Хроматична дисперсія розраховувалася через довжину хвилі нульової дисперсії - 1550 нм і нахил дисперсійної кривої = 0.080 пс / (нм2-км) (при λ = ) по інтерполяційної формулою: (G. 653).

Як видно з рис. 1.28, довжина хвилі нульової дисперсії в DS волокнах лежить в третьому вікні прозорості (приблизно посередині полоси посилення ербієвого оптичного підсилювача). У NZDS волокнах вона зміщена так, що не потрапляє в смугу посилення EDFA. Так, в NZDS волокнах з позитивною дисперсією довжина хвилі нульової дисперсії лежить нижче 1500 нм, а в NZDS волокнах з негативною дисперсією вище 1600 нм.