12. DYSPERSJA MODOWA

Dyspersja włókna jest cechą określającą przydatność światłowodu do transmisji długodystansowej. Dyspersja światłowodu powoduje przenoszenie impulsów świetlnych w zniekształconej postaci (dyspersja jest efektem tego, że różne długości fali przenoszone są z różną prędkością). Wiąże się z różnymi prędkościami rozchodzenia się składowych harmonicznych, odzwierciedlających przesyłany impuls wejściowy. Deformacja (poszerzenie) impulsu na skutek dyspersji chromatycznej rośnie z odległością transmisji i powyżej krytycznej długości powoduje nierozróżnialność impulsów. Na całkowitą dyspersję światłowodu składają się:

• dyspersja modowa (nie występuje dla włókien jednomodowych, a dla gradientowych jest nieznaczna)

(nsec/km) - największa, zależy od liczby modów

im wyższy rząd modu -> tym większa prędkość

• dyspersja chromatyczną, spektralną lub widmową (spowodowana przesyłaniem wielu fal monochromatycznych w rdzeniu z różnymi prędkościami - głównie odnosi się doświatłowodów 1-modowych)

• materiałowa

• falowodowa

(psec/km) - zwiększa się z pasmem spektralnym źródła

D.chromatyczna=D.materiałowa+D.falowodowa

• dyspersja falowodowa (wynika z częściowego wędrowania wiązki światła przez płaszcz światłowodu)

(psec/km)

• dyspersja polaryzacyjana

Dyspersja modowa - występuje w światłowodach wielomodowych, w światłowodach gradientowych jest nieznaczna. Impuls światła wiedziony przez światłowód jest superpozycją wielu modów, z których prawie każdy, na skutek różnych kątów odbicia od granicy rdzenia, ma do przebycia inną długość drogi między odbiornikiem a nadajnikiem. Dyspersja modowa światłowodów skokowych przekracza znacznie wszystkie pozostałe dyspersje. Spowodowana jest różną drogą poszczególnych modów w światłowodzie, co w rezultacie objawia się różnym czasem dotarcia ich do końca światłowodu i poszerzeniem impulsu. Dodatkowo z powodu dużego tłumienia jednostkowego tych włókien docierający sygnał ma wyraźnie inny kształt i niniejszą amplitudę. Zniekształcenie to rośnie wraz z długością światłowodu. Ograniczenie dyspersji modowej i zwiększenie pasma światłowodów wielomodowych do 1200 MHz*km uzyskano wprowadzając włókna gradientowe.

Miarą dyspersji modowej jest różnica maksymalnego i minimalnego opóźnienia grupowego(?):

Dyspersja wyraża się jako:

Trochę wzorów (źródło - ksera):

Światłowód o profilu:

Skokowym Gradientowym

c - predkość światła

n₁ - wsp. załamania rdzenia

N_A - apertura numeryczna

L - długość

D(λ) - dyspersja materiałowa

Δλ - szerokość widma

Dyspersja:

Materiałowa Falowodowa

b - względna stała fazowa

Często używane są światłowody z przesuniętą dyspersją 1,5 μm (gdy dyspersja jest za mała bardzo silne mieszanie czterofalowe).

Zarządzanie dyspersją:

światłowody fotoniczne - jako światłowody przeciwdyspersyjne

---