Волноводная (внутри модовая) дисперсия

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

Величина уширения импульсов из-за волноводной дисперсии находится из выражения (3.16). Для инженерных расчетов можно использовать упрощенную формулу:

 

 

(3.40)

где

Л - удельная волноводная дисперсия, значения которой затабулированы (табл. 3.6);

АХ - ширина спектра излучения источника; л - длина линии.

Удельная волноводная дисперсия так же, как и удельная матери­альная дисперсия, выражается в пикосекундах на километр длины световода и на нанометр ширины спектра.

Как видно из табл. 3.5 и 3.6 (для ОВ со ступенчатым ППП), вблизи длины волны мкм происходит взаимная компенсация матери­альной и волноводной дисперсии. Из-за этого волна 1,3 мкм получает широкое применение при передаче по одномодовым волокнам, однако по затуханию предпочтительнее волна 1,55 мкм. Поэтому для дости­жения минимума дисперсии приходится варьировать профилем пока­зателя преломления и диаметром сердечника. При сложном трехслой­ном профиле показателя преломления можно и на длине волны 1,55 мкм получить минимум дисперсионных искажений.

Профильная дисперсия

1 Данный вид дисперсии проявляется в реальных оптических волок­нах, которые могут быть регулярными (например, с регулярной, гели­коидальной скруткой), нерегулярными (например, нерегулярное изме­нение границы раздела ППП), неоднородными (например, наличие инородных частиц).

На рис. 3.11 показаны основные причины возникновения профильной дисперсии. К ним относятся поперечные и продольные малые от­клонения (флуктуация) геометрических размеров и формы волокна, например: небольшой эллиптичности поперечного сечения волокна; изменения границы профиля показателя преломления (ППП); осевые и вне осевые провалы ППП, вызванные особенностями технологии из­готовления ОВ.

Продольные флуктуации могут возникать в процессе изготовления ОВ и ОК, строительства и эксплуатации ВОЛС. В ряду случаев про­фильная дисперсия может оказать существенное влияние на общую Дисперсию. Профильная дисперсия может проявляться как в многомоовых, так и в одно модовых ОВ. Физически происходит перекачка между направляемыми, оболочковыми и излучаемыми волна- (рис3.8).

Величина уширения импульсов из-за профильной дисперсии надится из выражения (3.17). Это выражение справедливо для одно модовых волокон при реальной флуктуации границы раздела

 

 

14. Определить, во сколько раз изменится величина дисперсии сиг­нала в ВОЛС, построенной на основе кабеля ОКЛ-01, если заменить источник излучения с лазерного на светодиодный (с85 мкм). Дли­на ВОЛС равна 63 км.

Решение.

Для решения задачи воспользуемся методическими указаниями. Так как ОКЛ-01 содержит одномодовые волокна [2], работающие на длине волны 1,55 мкм, то необходимо будет рассчитать хроматиче­скую дисперсию, которая, в свою очередь, делится на материальную, волноводную и профильную.

Для расчетов материальной дисперсии используем упрощенную формулу (3.39) и табл. 3.5. Дисперсия при работе лазерного источника излучения будет равна:

 

 

Дисперсия при светодиодном источнике равна:

 

Для расчетов волноводной дисперсии используем упрощенную формулу (3.40) и табл. 3.6. Дисперсия при работе лазерного источника излучения будет равна:

 

Для расчетов профильной дисперсии используем упрощенную формулу (3.41) и табл. 3.7. Дисперсия при работе лазерного источника излучения будет равна:

 

Результирующее значение дисперсии при работе лазерного источника излучения определяется из выражения (3.18)

результирующее значение дисперсии при светодиодном источнике равно:

Следовательно, дисперсия сигнала возрастет в 5971 раз.

Ответ: дисперсия сигнала при работе лазерного источника в 5971 раз меньше, чем при работе светодиодного источника.

РАСЧЕТ ДЛИНЫ РЕГЕНЕРАЦИОННОГО УЧАСТКА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Длину регенерационного участка ограничивает один из двух фак­торов: затухание или дисперсия. При определении длины регенераци­онного участка необходимо на первом этапе найти максимально до­пустимое расстояние (ограниченное затуханием световодного тракта), на которое можно передать сигнал, а затем его восстановить. Вторым этапом определяют пропускную способность оптического кабеля и на­ходят длину трассы, на которую еще возможно передавать оптические сигналы с заданной скоростью. В многомодовых ОВ длина регенера­ционного участка обычно лимитируется дисперсией, а в одномодовых ОВ лимитируется затуханием.