Модальная дисперсия

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск
Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Волоконная оптика
Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Дисперсия

Модальная дисперсия — механизм искажений, происходящий в многомодовых оптических волокнах и других волноводах, в которых каждый фотон в волоконно-оптической среде распространяется по траектории, отличающейся от траекторий других фотонов в результате чего, каждый фотон (при одинаковых скоростях распространения) проходит различное расстояние внутри одного и того же волокна, вызывая различную задержку в прохождении сигнала или дисперсию.


Для современных оптических волоконных световодов изготовленных на основе кварца, максимальное расстояние передачи сигнала (оптического импульса) ограничено не столько прямым материальным поглощением, сколько влиянием значительно более серьёзных эффектов, например дисперсии.

Искажения, обусловленные дисперсией времени задержки отдельных мод, называются модовой дисперсией. Она обуславливает тот факт, что короткий световой импульс уширяется (во времени) по мере прохождения по ступенчатому световоду. Это является недостатком для оптических систем передачи информации, так как уменьшает скорость передачи и полосу пропускания.

Аналогично прохождению светового луча, модальная дисперсия в инородном материале оптического волокна может быть сравнена с многопутевым распространением радио-сигнала. Лучи света входят в волокно под различными углами к оси волокна. Лучи, которые входят под более малым углом, имеют более прямую траекторию и подходят весь путь быстрее, чем лучи, входящие в волокно под большим углом (которые в результате вынуждены отражаться большее количество раз от границ сердцевины волокна и его оболочки в процессе продвижения по той же длине волокна). Прохождение различных компонентов сигнала за разное время также искажает форму прошедшего через волновод сигнала.

Модальная дисперсия ограничивает полосу пропускания в многомодовых оптических волокнах. Например, типичное волокно общего пользования с диаметром сердцевины 50 мкм имеет полосу пропускания приблизительно в 20 MHz/km.

Модальная дисперсия может быть значительно уменьшена, но полностью не устранена, при помощи изготовления сердцевины оптического волокна с переменным показателем преломления. При этом полоса пропускания типичного стандартного многомодового волокна, при диаметре сердцевины волокна 50 мкм, может приблизиться к 1 GHz/km или больше. Возможно изготовление многомодовых волокон с полосой пропускания, приближающейся к показателю 3 GHz/km.

См. также[править]

Примечания[править]


Ссылки[править]