Явление дисперсии в ОВ

Дисперсия в оптическом волокне — это явление, при котором различные компоненты оптического сигнала распространяются с разной скоростью, что приводит к искажению сигнала. Существует три основных типа дисперсии: модовая, хроматическая и поляризационная.

Модовая дисперсия

Модовая дисперсия возникает в многомодовых оптических волокнах из-за различий в длине пути и времени прохождения различных мод света. Каждая мода (или траектория луча) имеет свой угол отражения и, соответственно, разное время прохождения через волокно. Это приводит к размытию сигнала на выходе, особенно на больших расстояниях. Модовая дисперсия ограничивает пропускную способность многомодовых волокон, и для её минимизации применяются волокна с градиентным профилем показателя преломления.

Поляризационная дисперсия

Поляризационная дисперсия возникает из-за неоднородностей в структуре волокна, таких как неидеальная геометрия или внутренние напряжения. Эти неоднородности вызывают различие в скорости распространения света с разной поляризацией. В результате два ортогональных поляризационных состояния сигнала приходят к приемнику с небольшой временной задержкой, что может ухудшить качество сигнала, особенно в высокоскоростных системах. Поляризационная дисперсия сложна для предсказания и компенсации, так как неоднородности волокна могут изменяться под воздействием внешних факторов, таких как температура или механическое напряжение.

Хроматическая дисперсия

Хроматическая дисперсия связана с зависимостью скорости распространения света от его длины волны. Она состоит из двух компонентов: материальной дисперсии (обусловленной свойствами материала волокна) и волноводной дисперсии (обусловленной структурой волокна). Поскольку оптический сигнал обычно содержит спектр длин волн, различные длины волн достигают конца волокна в разное время, что вызывает уширение импульса. Хроматическая дисперсия особенно критична в одномодовых волокнах и может быть компенсирована с помощью специальных волокон или компенсаторов дисперсии.