Искажения в оптическом волокне часть 3

Еще один вид искажений, обусловленный свойствами оптического волокна, называется волноводной дисперсией. Как известно, световая энергия определенной длины волны перемещается в различных средах с разными скоростями, поскольку показатели преломления разных сред различны. Допустим, что в волокне распространяется только одна мода. Поскольку в одномодовом волокне некоторая часть света распространяется через материал оболочки, и, поскольку показатели преломления оболочки и сердцевины различаются, то даже если единственный сигнал некоторой длины волны находится в световоде, дисперсия в волокне будет присутствовать из-за разности времен распространения в оболочке и сердцевине.
Результатом будет также уширение выходного импульса. Степень проявления волноводной дисперсии зависит от структуры волокна и длины волны моды. В волокне определенной структуры волноводная дисперсия может быть сильнее выражена на одной длине волны, чем на другой. На некоторой длине волны волноводная дисперсия может быть равна нулю. Меняя геометрические параметры волокна, а именно, активной области, в которой распространяется свет, можно сместить точку минимальной (или нулевой) дисперсии так, чтобы она приходилась на нужную рабочую длину волны или на рабочий диапазон длин волн. Волокно со смещенной дисперсией показано на рис. 9.10. Смещение здесь достигается путем изменения показателя преломления материала оболочки.
Другая форма искажения в одномодовом волокне связана с еще одним оптическим явлением, которое выражается в том, что свет разных длин волн перемещается с разными скоростями даже в среде с постоянным показателем преломления. Напомним, что любая мода, не связана с какой-либо конкретной длиной волны. Она только описывает путь прохождения волны по световоду, т.е. относится ко всем длинам волн. Поэтому, несмотря на то, что показатель преломления в пределах сердцевины не меняется, скорости распространения одной и той же моды в сердцевине различны для разных длин волн.
Даже если волокно поддерживает только одну моду распространения, все гармоники излучения лазера попадут в волокно, и будут распространяться в нем с различными скоростями из-за различия их длин волн. Следовательно, отдельные гармоники лазера пройдут световод за разные промежутки времени и на выходе волокна будет наблюдаться уширение входного импульса. Это явление называется материальной дисперсией. Заметим также, что оптические источники света не являются абсолютно стабильными. Источник, предназначенный для генерации светового импульса с длиной волны 1300 нм, время от времени может испускать световые импульсы и других длин волн. Как и волноводная дисперсия, материальная дисперсия проявляется по-разному на разных длинах волн и, меняя коэффициент преломления материала оболочки, ее можно минимизировать. Также можно выбрать рабочие длины волн, соответствующие минимальной материальной дисперсии для данного волокна. Проявление материальной дисперсии не связано со свойствами волновода, а объясняется только свойствами источника.

Кабельное телевидение

© 2009-2010