Передаточные характеристики оптического волокна

 

Цель лекции: дать основные понятия дисперсии, ее разновидности и рассмотреть основные причины возникновения затухания.

 

Дисперсияимпульса - это уширение импульса по мере его распространения по волокну. Она определяет ширину полосы пропускания и скорость линии передачи.

 

 

 

Рисунок 5 – Дисперсия в ОВ

 

Расширение импульса – τ – определяется как квадратичная разность длительности импульса на входе и выходе:

τ =

Виды дисперсии: модовая, хроматическая, которая, в свою очередь, делится на волноводную и материальную, показаны на рисунке 6.

 

Дисперсия

 

 

Модовая

Хроматическая Хроматическая Хроматическая

 

Материальная

Волноводная

Рисунок 6 – Виды дисперсии

 

 

Дисперсия ограничивает частотный диапазон и существенно снижает дальность передачи ΔF=1/τ.

Дисперсия возникает по 2 основным причинам:

Некогерентность источника излучения;

Существование большого числа мод.

Причиной хроматической дисперсии является некогрентность источника излучения

Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны. Она вызвана тем, что волны с различной длиной распространяются в одной и той же среде с различной скоростью, это обусловлено особенностью структуры материала волокна. Материальная дисперсия существенна для ОМ волокна. Снизить ее влияние можно уменьшением ширины полосы излучения источника и выбором оптимальной длины волны.

Волноводная дисперсия обусловлена процессами внутри моды. Она характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны.

Модовая дисперсия обусловлена наличием большого числа мод, каждая из которых распространяется со своей скоростью. Модовая дисперсия наиболее существенна для ММ волокна. Она возникает в волокне из-за разницы длин путей, проходимых лучами различных мод. Ее можно уменьшить, только сокращая число мод и уменьшая диаметр сердечника волокна до одномодового. Можно добиться уменьшения модовой дисперсии путем применения волокна с градиентным профилем показателя преломления, в котором уменьшается число мод.

Для ступенчатого волокна:

τ мод =

 

Для градиентного волокна:

τ мод =

где n₁ – показатель преломления сердцевины;

n₂ – показатель преломления оболочки;

=

C – скорость света;

l – длина линии;

l_c – длина связи мод, при которой наступает установившийся режим:

для ступенчатого волокна: l_c = (5 – 7) км,

для градиентного волокна: l_c = (10 - 15) км.

 

 

Таблица 1 - Величины дисперсии ОВ

			Ступенчатое волокно	Градиентное волокно
Длина волны, нм	Источник излучения	Материальная дисперсия, нс/км	Межмодовая дисперcия нс/км	Общая дисперcия нс/км	Межмодо-вая дисперcия нс/км	Общая диспер-cия нс/км
	СД Лазер СД Лазер СД Лазер	2,1 0,2 0,1 0,01 1,2 0,1			0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5	2,2 0,5 0,5 0,5 1,3 0,5

Контрольные вопросы:

Тестовые вопросы: