Модальная дисперсия - Modal dispersion

Модальная дисперсия - это механизм искажения, возникающий в многомодовых волокнах и других волноводах , в которых сигнал распределяется во времени, потому что скорость распространения оптического сигнала не одинакова для всех мод . Другие названия этого явления включают многомодовое искажение , многомодовую дисперсию , модальное искажение , интермодальное искажение , интермодальную дисперсию и искажение интермодальной задержки .

В лучевой оптики аналогии, модальной дисперсии в оптическом волокне ступенчатым профилем показателя преломления можно сравнить с многолучевого распространения в виде радиосигнала . Лучи света входят в волокно под разными углами к оси волокна , вплоть до угла приема волокна . Лучи, входящие под меньшим углом, проходят по более прямому пути и приходят раньше, чем лучи, входящие под большим углом (которые отражаются от границ сердцевины намного больше раз по мере их прохождения по длине волокна). Поступление разных составляющих сигнала в разное время искажает форму.

Модальная дисперсия ограничивает полосу пропускания многомодовых волокон. Например, типичное волокно со ступенчатым показателем преломления и сердцевиной 50  мкм будет ограничено примерно 20 МГц для длины в один километр, другими словами, шириной полосы 20 МГц · км. Модальная дисперсия может быть значительно уменьшена, но никогда полностью не устранена, путем использования сердцевины, имеющей градиентный профиль показателя преломления . Однако многомодовые волокна с градиентным индексом преломления, имеющие ширину полосы пропускания, превышающую 3,5 ГГц · км на длине волны 850 нм, в настоящее время обычно производятся для использования в каналах передачи данных 10 Гбит / с.

Модальную дисперсию не следует путать с хроматической дисперсией , искажением, которое возникает из-за различий в скорости распространения световых волн разных длин. Модальное рассеяние происходит даже с идеальным монохроматическим источником света.

Особым случаем модовой дисперсии является поляризационная модовая дисперсия (PMD), явление дисперсии волокна, обычно связанное с одномодовыми волокнами. PMD возникает, когда две моды, которые обычно движутся с одинаковой скоростью из-за геометрической формы сердцевины волокна и симметрии напряжений (например, две ортогональные поляризации в волноводе круглого или квадратного поперечного сечения), перемещаются с разными скоростями из-за случайных дефектов, которые нарушают симметрия.

Исправление проблем

В многомодовом оптическом волокне со многими распространяющимися длинами волн иногда бывает трудно идентифицировать рассредоточенную длину волны из всех имеющихся длин волн, если еще нет проблемы ухудшения качества обслуживания. Можно сравнить настоящую оптическую мощность каждой длины волны с расчетными значениями и искать различия. После этого оптическое волокно тестируется встык. Если потери не обнаружены, то, скорее всего, имеется дисперсия с этой конкретной длиной волны. Обычно инженеры начинают тестировать волокно секцию за секцией, пока не достигнут затронутой секции; все длины волн проверяются, и затронутая длина волны вызывает потери на дальнем конце волокна. Можно легко подсчитать, какая часть волокна затронута, и заменить эту часть волокна новой. Замена оптического волокна требуется только в случае сильного рассеивания и нарушения обслуживания; в противном случае можно использовать различные методы для компенсации дисперсии.

Ссылки

внешние ссылки