Čo je disperzia vlákien?Ako kompenzovať disperziu?

Disperzia vlákna ukazuje stav šírenia vstupného signálu vo vlákne. Vzťahuje sa na skreslenie signálu spôsobené šírením rôznych frekvenčných zložiek alebo zložiek rôznych vidov optického signálu pri rôznych rýchlostiach. Zahŕňa najmä tri prípady: intermodovú disperziu, farbonosnú disperziu a polarizačnú vidovú disperziu.

Intermódová disperzia je mechanizmus skreslenia signálu, ktorý sa vyskytuje v multimódových vláknach a iných vlnovodoch. V multimódovom vlákne sú svetelné lúče vstupujúce do vlákna pod rôznymi uhlami dopadu definované ako dráha alebo vzor. Keďže dráha prenosu každého módu je odlišná, jeho prenosová rýchlosť (tj rýchlosť skupiny) je tiež odlišná, takže medzi režimami prenosu signálu je časový rozdiel na dosiahnutie terminálu optického vlákna. Vo všeobecnosti niektoré svetlo prechádza priamo cez jadro (v axiálnom režime), zatiaľ čo iné sa odráža späť a ďalej medzi hranicami plášťa/jadra a kľukatým pohybom pozdĺž vlnovodu, ako je znázornené na viacvidovom vlákne s krokovým indexom nižšie. Faktom je, že akonáhle sa svetlo láme, dochádza k intermódovej/módovej disperzii. Medzi nimi aj medzimódová disperzia pozitívne koreluje s prenosovou cestou, to znamená, že rozptyl medzi režimami spôsobený režimom vysokého rádu (lúč vstupuje pod väčším uhlom na dlhšiu vzdialenosť) je vyšší ako rozptyl spôsobený nízkym - režim poradia (lúč vstupuje pod menším Uhlom na kratšiu vzdialenosť).

Multimódové vlákno môže prijať až 17 režimov šírenia lúčov súčasne a jeho intermodový rozptyl je oveľa vyšší ako u jednovidového vlákna. Je to preto, že jednovidové vlákna majú jeden režim šírenia, tj svetlo sa šíri pozdĺž jadra (axiálne mód) bez odrazu od hranice plášťa, takže nedochádza k žiadnej intermódovej disperzii. Ak sa však použije viacvidové vlákno s odstupňovaným indexom, situácia je iná. Hoci svetlo sa šíri aj v rôznych režimoch, v dôsledku nerovnomerného indexu lomu jadra vlákna, dráha svetelných lúčov nie je priamka ale krivka a mení sa aj rýchlosť šírenia svetelných lúčov. Preto môže byť disperzia medzi režimami značne znížená výberom vhodnej distribúcie indexu lomu.

Disperzia materiálu je spôsobená závislosťou indexu lomu od vlnovej dĺžky materiálu jadra, zatiaľ čo disperzia vlnovodu je spôsobená závislosťou konštanty šírenia vidu na parametroch vlákna (polomer jadra, rozdiel indexu lomu medzi jadrom a plášť) a vlnová dĺžka signálu. Pri určitých frekvenciách sa disperzia materiálu a disperzia vlnovodu môžu navzájom rušiť, takže sa získa vlnová dĺžka približne 0 chromatickej disperzii. V skutočnosti nie je farebná disperzia vždy škodlivá. Svetlo sa šíri pri rôznych rýchlostiach v rôznych vlnových dĺžkach alebo materiáloch, čo spôsobuje rozšírenie alebo stlačenie svetelných impulzov vo vlákne, čo umožňuje prispôsobiť profily indexu lomu na výrobu vlákien na rôzne účely. Optické vlákno G.652 je jedným príkladom.

Polarizačná vidová disperzia (PMD) odráža polarizačnú závislosť charakteristík šírenia svetelných vĺn v optických vláknach. V skutočných optických vláknach existujú dva polarizačné módy, ktoré sú na seba kolmé. V ideálnom prípade by dva režimy polarizácie mali mať rovnaké charakteristiky šírenia vlny, ale vo všeobecnosti existujú jemné rozdiely medzi rôznymi režimami polarizácie. prenosové rýchlosti dvoch polarizačných režimov, čo vedie k časovému oneskoreniu a rozptylu polarizačných vidov.