Определение дисперсии. Виды дисперсии. Ограничение длины регенерационного участка дисперсией

Дисперсия – это рассеяние во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала, которое приводит к увеличению длительности импульса оптического излучения при распространении его по ОВ.

Дисперсия определяется разностью квадратов длительностей импульсов на выходе и входе ОВ: , где значения t_ивых и t_ивх определяются на уровне половины амплитуды импульсов.

Дисперсия нормируется в расчете на один километр и измеряется в пс/км. Различают межмодовую, хроматическую (материальная, волноводная, профильная) и поляризационную модовую дисперсию.

Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон ОВ, но существенно снижает дальность передачи сигналов, так как чем длиннее линия, тем больше увеличение длительности импульсов. Она в общем случае определяется тремя основными факторами: различием скоростей распространения направляемых мод, направляющими свойствами оптического волокна и параметрами материала, из которого оно изготовлено. В связи с этим основными причинами возникновения дисперсии являются, с одной стороны, большое число мод в ОВ (модовая или межмодовая дисперсия), а с другой стороны – некогерентность источников излучения, реально работающих в спектре длин волн (Δλ) (хроматическая дисперсия). Модовая дисперсия преобладает в многомодовых ОВ и обусловлена отличием времени прохождения мод по ОВ от его входа до выхода. Механизм появления хроматической дисперсии удобно описать с помощью преобразований Фурье.

Модовая дисперсия свойственна только многомодовым волокнам и обусловлена отличием времени прохождения мод по ОВ от его входа до выхода. Следует раздельно рассматривать процесс возникновения модовой дисперсии в ступенчатых и градиентных волокнах. В ОВ со ступенчатым профилем показателя преломления скорость распространения электромагнитных волн с длиной волны одинакова и равна: , где с₀ – скорость света в вакууме.

Модовая дисперсия может быть уменьшена следующими тремя способами:

· использованием ОВ с меньшим диаметром сердцевины, поддерживающей меньшее количество мод. Например, сердцевина диаметром 50 мкм поддерживает меньшее число мод, чем сердцевина в 100 мкм;

· использованием волокна со сглаженным ППП, чтобы световые лучи, распространяющиеся по более длинным траекториям, имели большую скорость и достигали противоположного конца волокна в тот же момент времени, что и лучи, распространяющиеся по коротким траекториям;

· использованием одномодового волокна, позволяющего избежать модовой дисперсии.

Хроматическая (частотная) дисперсия. Данная дисперсия вызвана наличием спектра частот у источника излучения, характером диаграммы направленности и его некогерентностью. Хроматическая дисперсия, в свою очередь, делится на материальную, волноводную и профильную (для реальных волокон).

Материальная дисперсия или дисперсия материала, зависит (для прозрачного материала) от частоты (или длины волны λ) и материала ОВ, в качестве которого, как правило, используется кварцевое стекло.

Волноводная (внутримодовая) дисперсия обусловлена процессами внутри моды. Она характеризуется направляющими свойствами сердцевины ОВ, а именно: зависимостью групповой скорости моды от длины волны оптического излучения, что приводит к различию скоростей распространения частотных составляющих излучаемого спектра. Поэтому внутримодовая дисперсия, в первую очередь, определяется профилем показателя преломления ОВ и пропорциональна ширине спектра излучения источника Δλ, то есть , где В(λ) – удельная внутримодовая дисперсия.

Чем длиннее линия, тем больше дисперсия. (В раздатке будет график зависимости).

4. Взаимные влияния в лс. Влияние-возникновение помехи в цепи связи, в результате перехода сигнала из соседней цепи.

Причины:

1.Наличие внеш.эл.м.поля. //2.Непосредственная близость взаимовлияющих цепей. ///3.Разное расстояние между проводниками вз.вл.цепи.

Классификация:

1)В зависимости от способа проникновения помехи: электрические (когда помеха проникает через эл.поле влияющей цепи), магнитные (через м.поле вл.цепи)

2)В зависимости от места проявления помехи: влияния на ближнем конце (когда влияющий передатчик и подверженный влиянию приемник расположены на одном конце лс), на дальнем конце (на разных концах лс)

3)В соответствии с путями перехода помехи: непосредственные (когда помеха проникает через эл.м.поле вл.цепи), косвенные (1.влияние через эл.м.поле отраженного сигнала(реальная лс не однородна, т.к. состоит из множества строительных длин. Часть энергии синала отражается от точки соединения, проникая в соседнюю цепь вызывая в ней помеху). 2.влияние через третью цепь(при протекании тока сигнала по вл.цепи, в 3 цепи возникает ток помехи, который вызывает возникновение вокруг цепи внеш.эл.м.поля, являющегося причиной появления тока помехи во второй цепи))

4)По времени воздействия: систематические(определяются помехами, значения которых распределены вдоль линии.), случайные (связаны с возникновением случайных неоднородностей на линии. Они не поддаются прогнозу).