Поляризационная модовая дисперсия

Поляризационно-модовая дисперсия (ПМД) возникает вследствие неидеальности геометрии сердцевины оптического волокна, приводящей к различию скоростей распространения двух взаимно-перпендикулярных поляризационных составляющих основной моды. На скоростях передачи до 2,5 Гбит/с величина ПМД остается малой по сравнению с величиной хроматической дисперсии в волокне. Однако, при скоростях передачи 10 Гбит/с и выше, величина ПМД становится сравнимой с величиной хроматической дисперсии. В отличие от хроматической дисперсии, ПМД не удается скомпенсировать, поэтому в современных высокоскоростных системах передачи ПМД становится определяющим фактором, ограничивающим полосу пропускания и максимальную дистанцию передачи.

Ко­эффициент удельной дисперсии Т нормируется в расчете на 1 км и имеет размерность (nc/ ), а т | растет с ростом расстояния по закону .

В одномодовом волокне в действительности может распространяться не одна мода, а две фундаментальные моды - две перпендикулярные поляризации исходного сигнала. В иде­альном волокне, в котором отсутствуют неоднородности по геометрии, две моды распростра­нялись бы с одной и той же скоростью, рис. 2.11 а. Однако на практике волокна имеют не идеальную геометрию, что приводит к различной скорости распространения двух поляриза­ционных составляющих мод, рис. 2.11 б.

Избыточный уровень проявляясь вместе с чирпированныммодулированным сиг­налом от лазера, а также поляризационной зависимостью потерь, может приводить к времен­ным колебаниям амплитуды аналогового видеосигнала. В результате ухудшается качество изображения, или появляются диагональные полосы на телевизионном экране.

Рис. 2.11. Появление поляризационной модовой дисперсии [11]

Главной причиной возникновения поляризационной модовой дисперсии является нециркулярность профиля сердцевины одномодового волокна, возникающая в процессе изготовления или эксплуатации волокна. При изготовлении волокна только строгий контроль позволяет достичь низких значений этого параметра.

Измерение фактического значения ПМД в процессе строительства линии позволяет определить максимальную полосу пропускания данной линии и правильно рассчитать длину регенерационного участка. При модернизации линии с целью повышения пропускной способности измерение фактической ПМД позволяет получить ответ на вопрос, можно ли поднять пропускную способность линии путем повышения скорости передачи или необходимо внедрение системы передачи на основе спектрального уплотнения (DWDM).

39. Втрати однорідних волоконних світловодів.

Затухание

Волокно характеризуется двумя важнейшими параметрами: затуханием и дисперсией. Чем меньше затухание (потери) и чем меньше дисперсия распространяемого сигнала в во­локне, тем больше может быть расстояние между регенерационными участками или повтори­телями.

Рис. 2.6. Основные типы потерь в волокне

Полное затухание в волокне (измеряется в дБ/км) определяется в виде суммы:

(2-12)

Потери на поглощении состоят как из собственных потерь в кварцевом стекле (ультрафиолетовое и инфракрасное поглощение), так и из потерь, связанных с поглощением света на примесях. Примесные центры, в зависимости от типа примеси, поглощают свет на определенных (присущих данной примеси) длинах волн и рассеивают поглощенную световую энергию в виде джоулева тепла. Даже ничтожные концентрации примесей приводят к появле­нию пиков на кривой потерь, рис. 2.7. Следует отметить характерный максимум в районе длины волны 1480 нм, который соответствует примесям ОН". Этот пик присутствует всегда. Область спектра в районе этого пика ввиду больших потерь практически не используется.

Собственные потери на поглощении растут и становятся значимыми в ультрафиолето­вой и инфракрасной областях. При длине волны излучения выше 1,6 мкм обычное кварцевое стекло становится непрозрачным из-за роста потерь, связанных с инфракрасным поглощени­ем, рис. 2.7.

Потери на рассеянии . На длине волны 800 нм затухание составило 1,5 дБ/км. Даль­нейшему уменьшению затухания препятствует так называемое рэлеевское рассеяние света. Рэлеевское рассеяние вызвано наличием неоднородностей микроскопического масштаба в волокне. Свет, попадая на такие неоднородности, рассеивается в разных направлениях. В ре­зультате часть его теряется в оболочке. Эти неоднородности неизбежно появляются во время изготовления волокна.

Кабельные (радиационные) потери обусловлены скруткой, деформациями и изги­бами волокон, возникающими при наложении покрытий и защитных оболочек, производства кабеля, а так же в процессе инсталляции ВОК. При соблюдении ТУ на прокладку кабеля но­минальный вклад со стороны радиационных потерь составляет не больше 20% от полного за­тухания. Дополнительные радиационные потери появляются, если радиус изгиба кабеля ста­новится меньше минимального радиуса изгиба, указанного в спецификации на ВОК.

Дисперсия: