1.5.2 Дисперсия

Другой фактор, который искажает сигнал во время передачи — дисперсия, которая уменьшает эффективную пропускную способность передачи. Основные типы дисперсии: модовая дисперсия, хроматическая дисперсия, и поляризационная дисперсия.

Типы оптоволоконной дисперсии

1.5.2.1 Межмодовая дисперсия

Межмодовая дисперсия обычно происходит в многомодовом оптоволокне. Когда короткий световой импульс вводится в волокно в пределах числовой апертуры, вся энергия не достигает конца оптоволокна одновременно. Разные моды переносят энергию по разным длинам. Например, многомодовое волокно с сердечником в 50 мкм имеет несколько сотен мод. Это импульс, распространяясь по разным длинам светового пути вызывает межмодовую дисперсию, или более просто, многомодовую дисперсия.

Расширение импульса в многомодовом оптоволокне

1.5.2.2 Хроматическая дисперсия

Об этом подробней ↓
→ Хроматическая дисперсия

Хроматическая дисперсия (Chromatic Dispersion — CD) происходит, потому что световой импульс имеет разные длины волны, каждый перемещается по волокну на различных скоростях. Различные скорости распространения расширяют импульс, и когда он достигает приёмника — в нём уменьшается отношение сигнал-шум (SNR) и увеличиваются битовые ошибки.

Хроматическая дисперсия вызывается различными длинами волны в источнике света

Хроматическая дисперсия этого волокна представляет относительную задержку прибытия (в пикосекундах — пс) два компонента длины волны отделяются на один нанометр (нм). Далее рассмотрены четыре параметра:

• Значение хроматической дисперсии выражается для данной длины волны, выраженной в пс/нм (хроматическая дисперсия может изменяться как функция длины волны),

• Коэффициент хроматической дисперсии (D) — значение нормализуется к расстоянию, обычно один километр, выражется в пс/(нм·км)

• Наклон хроматической дисперсии (S) — Представляет количество изменения дисперсии как функции к длины волны, выражется в пс/нм²

• Наклон коэффициента хроматической дисперсии — нормализуется к расстоянию, обычно на один километр, выражается в пс/(нм²·км)

Длина волны нулевой дисперсии λ₀, выражается в нм, является длинной волны с хроматической дисперсией равной нулю. Работа в этой длине волны не вызывает хроматическую дисперсию, но создаёт проблемы для систем DWDM, использующих смешивание света с четырьмя длинами волн. Наклон хроматической дисперсии в этой длине волны считается как нулевым дисперсионным наклоном (S₀).

Оба коэффициента дисперсии (стандартизированы к одному километру) и наклон зависит от длины волокна. Хроматическая дисперсия прежде всего зависит от технологии производства. Производители оптического кабеля учитывают хроматическую диспер, разрабатывая раздичные типы волокна для разных целей и потребностей, таких как стандарт волокна со смещённой дисперсией или ненулевая смещённой дисперсией.

1.5.2.3 Поляризационная модовая дисперсия

Об этом подробней ↓
Поляризационная модовая дисперсия
→ Влияние PMD
→ PMD второго порядка

Поляризационная модовая дисперсия (PMD) является основным свойством одномодовых волокон влияющая на скорость передачи данных.

PMD происходит из-за разных скоростей распространения энергий одной длины волны, но разной поляризации с перпендикулярными осями (показано в схеме ниже).

Основными причины PMD является некруглость сердцевины и внешние воздействия на волокно (макро-изгиб, микро изгиб, скручивая, и температурные изменения).

PMD (дифференциальная групповая задержка) эффекты в волокне

Применительно к PMD используется такое понятие как среднее значение дифференциальной групповой задержки (diferential group delays — DGD) и выражаются в пикосекундах (пс). Он может также быть использован как коэффициент PMD, который связывается с квадратным корнем от расстояния и выражается в ps/√км.

PMD (обозначают DGD) расширяет импульс передачи при передачи по волокну. Это явление вносит искажения, увеличивая коэффициент битовых ошибок (BER) оптической системы.

Влияние PMD ограничивает скорость передачи связи. Важно учитывать значение PMD волокна чтобы вычислить пределы скорости передачи оптического канала.