Дисперсия. Наряду с затуханием α важнейшим параметром волоконно-оптических систем передачи является пропускная способность DF .Она определяет полосу частот

Наряду с затуханием α важнейшим параметром волоконно-оптических систем передачи является пропускная способность D F. Она определяет полосу частот, пропускаемую световодом и объем информации, которую можно передать по ОК.

В идеализированном варианте по оптическому волокну возможна организация огромного числа каналов на большие расстояния, а фактически имеются значительные ограничения. Сигнал на вход приемного устройства приходит размытым, искаженным, чем длиннее линия, тем больше искажается передаваемый сигнал. Данное явление называется дисперсией. Оно обусловлено различным временем распространения различных мод в волокне и наличием частотной зависимости показателя преломления и коэффициента распространения.

Дисперсия – расеяние во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала. Дисперсия приводит к увеличению длительности импульса при прохождении по ОК (рис. 12.4). Уширение импульса (t_вх, t_вых берутся на уровне половины амплитуды импульсов по мощности).

Дисперсия существенно снижает дальность передачи по ОК, так как, чем длиннее линия, тем больше проявляется дисперсия и больше уширение импульса.

Дисперсия возникает по двум причинам:

· некогерентность источников излучения и появление спектра D l (хроматическая или частотная дисперсия);

· существование большого количества мод N.

Хроматическая дисперсия, в свою очередь, подразделяется на материальную и волноводную (внутримодовую).

Волноводная дисперсия обусловлена процессами внутри моды. Она характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны β=β (l). Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны n=n (l).

Модовая дисперсия обусловлена наличием большого количества мод, время распространения которых различно t=t (N).

Дисперсионные свойства тракта передачи зависят от источника излучения. При лазерных источниках дисперсия мала. В некогерентных передатчиках (светодиодах) полоса излучения существенно шире и дисперсия значительна.

Результирующее уширение:

· для многомодовых волокон

· для одномодовых .

В одномодовых волокнах уширение импульса может быть определено:

,

,

где Dl - ширина спектральной линии источника излучения (1…3 нм для лазера, 20…40 нм для светодиода), , l - длина линии.

Удобно пользоваться упрощенными формулами:

,

,

где M (l), B (l), - удельные материальная и волноводная дисперсии, пс/(км∙нм).

С увеличением длины волны материальная дисперсия уменьшается и проходит через нуль, а волноводная - несколько растет. Вблизи l = 1,3 мкм происходит их взаимная компенсация, и результирующая дисперсия приближается к нулю (рис. 12.5). Этот эффект широко используется в системах передачи по одномодовым волокнам.

В многомодовых волокнах уширение импульса из-за модовой дисперсии, характеризуемое разностью между самым большим и самым малым временем прихода сигнала в сечение световода на расстоянии l от начала можно определить (при l < l_c):

а) ступенчатый световод:

,

б) градиентный световод:

.

До определенной длины линии l_c нет межмодовой связи, а затем при l > l_c происходит процесс взаимного преобразования мод и наступает установившийся режим. Вначале при l < l_c дисперсия увеличивается по линейному закону, а затем при l > l_c -по квадратичному (рис. 12.6).

Уширение импульса при l > l_c

а) для ступенчатого световода:

,

б) для градиентного световода:

,

где l_c - длина связи мод (установившегося режима). l_c =5…7 км (ступенчатый световод), l_c = 10…15 км (градиентный световод).

Дата добавления: 2014-01-15; Просмотров: 601; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!