Волоконно-оптические системы передачи


Вмногомодовых ступенчатых волокнах



страница17/39
Дата14.02.2020
Размер0.65 Mb.
Название файлаВОЛОКОННО.docx
ТипЗадача
1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   ...   39
Вмногомодовых ступенчатых волокнах определяющей является межмодовая дисперсия, которая обусловлена наличием большого числа распространяющихся мод и различиями времен их распространения по волокну, обычно в многогодовом ОВ τ =20÷50 нс/км.

В градиентных ОВ происходит выравнивание времени распространения различных мод и определяющей является материальная дисперсия, τ =3÷5 нс/км.

В ступенчатых одномодовых ОВ проявляется хроматическая(волноводная и материальная) дисперсия, но они почти равны по абсолютной величине и противоположны по фазе в широком спектральном диапазоне (Рис.13) при λ = 1,2 ÷ 1,7 мкм. В одномодовых ОВ τ = 5 -17 пс/км.

Возникновение хроматической дисперсии в материале световода обусловлено тем, что оптический источник, возбуждающий вход ОВ (светоизлучающий диод – СИД или лазерный диод – ЛД), формирует световые импульсы, имеющие непрерывный волновой спектр определенной ширины (например, для СИД это примерно 35-60 нм, для многомодовых лазерных диодов (ММЛД) – 2-5 нм, для одномодовых ЛД (ОМЛД) – 0,01-1нм). Различные спектральные компоненты импульса распространяются с разными скоростями и приходят в определенную точку (к концу волокна) в разное время, приводя к уширению импульса на выходе.

В области от 800 нм до 1270 нм более длинные волны (более красные) движутся по ОВ быстрее по сравнению с более короткими (более голубыми) длинами волн (рисунок 2.13). Например, волны длиной 860 нм распространяются быстрее по стеклянному волокну, чем волны длиной 850 нм. Это связано с тем, что коэффициент преломления стекла в диапазоне от 800 нм до 1270 нм уменьшается с ростом длины волны, (этим же самым явлением объясняется возникновение радуги). Такая дисперсия называется положительной.

 


 

 

 

 
В области от 1270 нм до 1700 нм ситуация меняется: более короткие волны движутся быстрее по сравнению с более длинными; волна 1560 нм движется медленнее, чем волна 1540 нм, т.е. коэффициент преломления стекла в диапазоне от 1270 нм до 1700 нм увеличивается с ростом длины волны. Это явление называют аномальной (отрицательной) дисперсией. Отрицательная дисперсия выражается в том, что более «медленные» спектральные составляющие импульса ускоряются, а «быстрые», наоборот замедляются. В некоторой точке спектра происходит совпадение, при этом более голубые и более красные длины волн движутся с одной и той же скоростью. Это совпадение скоростей происходит на длине волны примерно 1270 нм,на этой длине волны материальная дисперсия равна нулю (См. рисунок 2.13 и таблицу 2.1).

Из рисунка 2.13 видно, что на определённой длине волны материальная и волноводная дисперсия противоположны по знаку и равны по величине, т. е.взаимно компенсируются.На этой длине волны хроматическая дисперсия, являющаяся суммой материальной и волноводной дисперсий, равна нулю. Для ОВ эта длина волны -порядка 1312 нм, её называют длиной волны нулевой дисперсии, Таким образом, для одномодового кварцевого волокна хроматическая дисперсия положительна для длин волн λ<1312 нм и отрицательна для длин волн λ>1312 нм, а в окрестности λ= 1312 нм она нулевая.

 

Таблица 2.1 – Типичные значения удельной материальной дисперсии одномодового ОВ



 , мкм

0,6

0,85

0,9

1,27

1,312

1,33

1,55

1,6

1,8

М (  ), пс/нм*км













-8

-9

-18

-20

-25

В (  ), пс/нм*км




























 

Материальная и волноводная дисперсии ОВ пропорциональны ширине спектра излучения источника Δλ.Значения этих дисперсий можно определить через удельную дисперсию по формулам:

 ; (2.11)

 (2.12)

где М(λ) – удельная материальная дисперсия, значения которой представлены в таблице 2.1, В(λ) – удельная волноводная дисперсия, значения которой представлены в таблице 2.1, Δλ – ширина спектральной линии источника излучения. Измеряется хроматическая дисперсия в единицах: пс/км.

Известно, что для кварцевых ОВ минимум затухания соответствует длине волны 1,55 мкм и дальность связи на этой длине волны ограничивается хроматической дисперсией. Как следует из рисунка 2.13, обычное одномодовое волокно не обеспечивает минимум дисперсии для λ=1,55 мкм, поэтому были разработаны ОВ со смещенной (Dispersion Shifted) дисперсией, которые отличаются конфигурацией профиля показателя преломления (треугольный профиль).

 

 

 



Рисунок 2.14 – Зависимость материальной, волноводной и
результирующей дисперсии от длины волны для ОВ со смещённой дисперсией

 

На рисунке 2.14 представлены зависимости материальной, волноводной и результирующей дисперсии от длины волны для ОВ со смещённой дисперсией.



При изменении профиля преломления ОВволноводная дисперсия увеличивается, икомпенсация дисперсии осуществляется на другой длине волны – 1,55 мкм, благодаря чему можно оптимизировать ОВ для работы в третьем окне прозрачности, где затухание ОВ минимально.

В результате исследований волокон со смещенной дисперсией было показано, что наилучшие показатели обеспечивают волокна с треугольным профилем, так как они обладают самофокусирующими свойствами и удерживают распространяющиеся лучи в небольшом объеме, прилегающем к оси ОВ.



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   ...   39


База данных защищена авторским правом ©genew.ru 2020
обратиться к администрации

    Главная страница
Контрольная работа
Курсовая работа
Лабораторная работа
Рабочая программа
Методические указания
Практическая работа
Методические рекомендации
Теоретические основы
Пояснительная записка
Общая характеристика
Учебное пособие
История развития
Общие сведения
Физическая культура
Теоретические аспекты
Практическое задание
Федеральное государственное
Техническое задание
Теоретическая часть
Направление подготовки
Самостоятельная работа
Дипломная работа
Общие положения
государственное бюджетное
Методическая разработка
Образовательная программа
квалификационная работа
Техническое обслуживание
Технологическая карта
Выпускная квалификационная
учебная программа
Решение задач
История возникновения
Методическое пособие
Краткая характеристика
Исследовательская работа
Рабочая учебная
Общие требования
Общая часть
Основная часть
История создания
Рабочая тетрадь
Метрология стандартизация
Техническая эксплуатация
Название дисциплины
Математическое моделирование
Организация работы
Современное состояние
Экономическая теория
Информационная безопасность
Государственное регулирование