Модальная дисперсия

Модальная дисперсия — это механизм искажений, возникающий в многомодовых волокнах и других волноводах , при котором сигнал расплывается во времени, поскольку распространения скорость оптического сигнала не одинакова для всех мод . Другие названия этого явления включают многомодовое искажение , многомодовую дисперсию , модальное искажение , интермодальное искажение , интермодальную дисперсию и искажение интермодальной задержки . ^[1]^[2]

По аналогии с лучевой оптикой модовую дисперсию в ступенчатым индексом можно сравнить с многолучевым распространением радиосигнала оптическом волокне со . Лучи света входят в волокно под разными углами к оси волокна волокна , вплоть до приемного угла . Лучи, входящие под меньшим углом, проходят по более прямому пути и приходят раньше, чем лучи, входящие под более крутым углом (которые отражаются от границ сердцевины гораздо больше раз по мере прохождения по длине волокна). Поступление разных составляющих сигнала в разное время искажает форму. ^[3]

Модальная дисперсия ограничивает полосу пропускания многомодовых волокон. Например, типичное волокно со ступенчатым индексом с сердцевиной толщиной 50 мкм будет ограничено примерно 20 МГц на длине одного километра, другими словами, полоса пропускания 20 МГц·км. Модальную дисперсию можно значительно уменьшить, но никогда не устранить полностью, за счет использования сердечника, имеющего градуированный профиль показателя преломления . Однако в настоящее время обычно производятся многомодовые градиентные волокна с полосой пропускания, превышающей 3,5 ГГц·км при длине волны 850 нм, для использования в каналах передачи данных со скоростью 10 Гбит/с.

Модальную дисперсию не следует путать с хроматической дисперсией — искажением, возникающим из-за различий в скорости распространения света разных длин волн. Модальная дисперсия возникает даже при идеальном монохроматическом источнике света.

Особым случаем модовой дисперсии является поляризационная модовая дисперсия (PMD), явление дисперсии волокна, обычно связанное с одномодовыми волокнами. PMD возникает, когда две моды, которые обычно движутся с одинаковой скоростью из-за геометрической симметрии сердцевины волокна и симметрии напряжений (например, две ортогональные поляризации в волноводе круглого или квадратного поперечного сечения), движутся с разными скоростями из-за случайных дефектов, которые нарушают симметрия.

Поиск неисправностей

В многомодовом оптическом волокне с распространением множества длин волн иногда трудно определить рассредоточенную длину волны среди всех присутствующих длин волн, если еще не существует проблема ухудшения качества обслуживания. Можно сравнить текущую оптическую мощность каждой длины волны с расчетными значениями и поискать различия. После этого оптическое волокно тестируется встык. Если потерь не обнаружено, то, скорее всего, существует дисперсия именно для этой конкретной длины волны. Обычно инженеры начинают тестировать волокно по секциям, пока не доберутся до поврежденного участка; тестируются все длины волн, и затронутая длина волны приводит к потерям на дальнем конце волокна. Можно легко подсчитать, какая часть волокна повреждена, и заменить эту часть волокна новой. Замена оптического волокна требуется только в случае сильной дисперсии и ухудшения качества обслуживания; в противном случае для компенсации дисперсии можно использовать различные методы.

Ссылки

^ «Многомодовые искажения» . Федеральный стандарт 1037C . 7 августа 1996 г.
^ «Многомодовые искажения» . Глоссарий ATIS Telecom . Проверено 29 июня 2014 г.
^ Митшке, Федор (2009). Волоконная оптика: физика и техника . Спрингер. п. 20. ISBN 978-3-642-03702-3 .

Внешние ссылки

Интерактивная веб-демонстрация модальной дисперсии Института телекоммуникаций Штутгартского университета

[1] «Многомодовые искажения» . Федеральный стандарт 1037C . 7 августа 1996 г.

[2] «Многомодовые искажения» . Глоссарий ATIS Telecom . Проверено 29 июня 2014 г.

[Mitschke2009-3] Митшке, Федор (2009). Волоконная оптика: физика и техника . Спрингер. п. 20. ISBN 978-3-642-03702-3 .

[1]

[2]

[3]