Clasificación de la dispersión de la fibra óptica.

Definición de dispersión de fibra óptica

Diferentes componentes de frecuencia o diferentes componentes de modo de señales ópticas (pulsos) transmitidas en fibras ópticas se propagan a diferentes velocidades, y las señales inevitablemente se generarán después de alcanzar una cierta distancia distorsión (ampliación del pulso), fenómeno conocido como dispersión o dispersión de fibras. La señal óptica transmitida a través de la fibra óptica tiene un cierto ancho de espectro, lo que significa que la señal óptica tiene muchos componentes de frecuencia diferentes. Al mismo tiempo, en la fibra óptica multimodo, la señal óptica también puede estar compuesta de varios modos superpuestos, lo que significa que cada uno de los componentes de frecuencia anteriores también puede estar compuesto de varios componentes de modo.

Tipos de dispersión de fibra óptica

1. Dispersión modal

Durante la transmisión multimodo, cada modo de la fibra óptica tiene diferentes componentes tangentes de la constante de transmisión. a la misma longitud de onda. Dispersión causada por diferentes velocidades de grupo. En la fibra óptica multimodo, los rayos que inciden en la fibra óptica en diferentes ángulos forman diferentes modos en la fibra óptica. El dibujo de Estructura básica de la fibra óptica muestra tres rayos meridionales en diferentes ángulos. Entre ellos, los rayos que se propagan a lo largo del eje son el modo más bajo y su dirección tangencial tiene la velocidad de propagación más rápida (es decir, velocidad de grupo) y llega primero a la terminal. El rayo que se propaga a lo largo del ángulo que apenas produce la reflexión total es el modo de orden más alto, su velocidad de propagación en la dirección tangencial es la más lenta y llega al terminal en último lugar. Hay una diferencia en el tiempo que llegan a la terminal. Esta diferencia de tiempo o diferencia de retraso entre modos se llama dispersión modal o dispersión intermodal.

La dispersión de la fibra óptica multimodo se expresa por el ancho de banda de la fibra (MHzkm). El ancho de banda representa el tamaño de la dispersión de la fibra a partir de las características del dominio de la frecuencia.

Se producirá dispersión modal si la señal no está en un solo modo. En la fibra óptica multimodo, la dispersión modal es dominante entre las tres dispersiones.

2. Dispersión del material

El índice de refracción del material de la fibra óptica cambia con la frecuencia (longitud de onda), lo que puede causar dispersión debido a las diferentes velocidades de grupo de cada frecuencia (longitud de onda) de la misma. señal.

3. Dispersión de la guía de onda

Un determinado modo en sí, debido a que transmite una determinada banda de frecuencia amplia, tiene diferentes componentes tangentes de la constante de transmisión en diferentes frecuencias y es causado por diferentes grupos. velocidades.

La dispersión de material y la dispersión de guías de onda son difíciles de separar completamente en situaciones reales, por lo que en muchos casos estos dos tipos de dispersión se denominan colectivamente dispersión intramodal.

Estos cuatro efectos de dispersión también se afectan entre sí. Dado que el índice de refracción del material n es una función no lineal de la longitud de onda λ (o frecuencia w), d2n/d2λ≠0, las velocidades de grupo de las ondas de luz transmitidas a. diferentes frecuencias son diferentes, la dispersión resultante se convierte en dispersión material.

Dado que la constante de propagación β del modo guiado es una función no lineal de la longitud de onda λ (o frecuencia w), la velocidad de grupo del modo guiado cambia con el cambio de la longitud de onda de la luz y la dispersión resultante. se convierte en dispersión de guía de onda (o dispersión estructural).

4. Dispersión del modo de polarización

Se refiere a la dispersión del modo de polarización en la fibra óptica, denominada PMD (dispersión del modo de polarización). La fibra contiene dos modos de polarización mutuamente perpendiculares. Durante el proceso de propagación de la fibra óptica, la fibra óptica está inevitablemente sujeta a efectos externos, como cambios o perturbaciones de temperatura y presión, lo que hace que los dos modos se acoplen y sus velocidades de propagación también sean diferentes, lo que hace que los dos modos se acoplen y sus velocidades de propagación también sean diferentes. conduce al ensanchamiento del pulso óptico y a la distorsión de la señal.

La dispersión provocada por las diferentes velocidades de grupo de diferentes modos guiados se denomina dispersión intermodo, que sólo existe en fibra óptica multimodo.

La dispersión limita el valor del producto ancho de banda-distancia de la fibra óptica. Cuanto mayor es la dispersión, menor es el producto ancho de banda-distancia en la fibra óptica. Cuando la distancia de transmisión es constante (la distancia está determinada por la atenuación de la fibra óptica), menor es el ancho de banda. tamaño de la capacidad de transmisión de información.