Өткізу жолағы
Модааралық дисперсия
Модааралық дисперсия оптикалық талшықтың ұзындығына L сызықты түрде тәуелді. Модалардың өзара әсері дисперсияның артуына әкеледі. Көпмодалы сатылы оптикалық талшықта (ОТ) модааралық дисперсия сәулелердің ең қысқа және ең ұзын жолмен таралу уақытының айырмасымен анықталады.
Негізгі идея
Модааралық дисперсияны сыну көрсеткішінің тиімді профилін таңдау арқылы азайтуға болады. Градиентті талшықтарда меридианалды және қиғаш сәулелер сыну көрсеткіші градиентінің бағытында бірқалыпты иіледі, сондықтан модааралық дисперсия, әдетте, сатылы талшықтарға қарағанда төмен болады.
Хроматтық дисперсия
ОТ-дағы импульстік сигналдардың дисперсиясын анықтайтын екінші маңызды фактор — хроматтық дисперсия. Әрбір бағытталған моданың фазалық жылдамдығы сәулеленудің толқын ұзындығына тәуелді болғандықтан, моданың жиіліктік құраушылары әр түрлі уақыт кідірісімен таралады. Соның салдарынан импульс кеңейеді.
Спектр ені әсері
Сәулелену көзінің спектрі неғұрлым кең болса, хроматтық дисперсия соғұрлым үлкен болады.
Құрамдас бөліктері
Хроматтық дисперсия ішкімодалық (толқынөткізгіштік) дисперсия мен материалдық дисперсияның қосындысынан тұрады.
Импульс кеңеюі қалай бағаланады?
- Ішкімодалық дисперсия әсерінен импульстің кеңеюі сәулелену көзінің спектр еніне пропорционал. Бұл жағдайда меншікті ішкімодалық дисперсия параметрі қолданылады.
- Материалдық дисперсиямен шартталған импульс кеңеюі материалдың меншікті дисперсиясымен сипатталады.
- Жалпы импульс кеңеюі ОТ ұзындығы L бойында барлық дисперсия түрлерінің қосынды әсерімен анықталады.
Көпмодалы сатылы ОТ-да импульстің кеңеюін негізінен модааралық дисперсия анықтайды. Ал градиентті талшықтарда бұл қатынастар сәулелену көзінің спектр еніне тәуелді. Есептеулер материалдық дисперсияны көбіне жарықдиодтар қолданылатын толқын ұзындықтарында ғана ескеру қажет екенін көрсетеді.
Бірмодалы талшықтар: SF, DSF және NZDSF
Бірмодалы ОТ-да жіберілетін импульстердің кеңеюі негізінен хроматтық дисперсиямен анықталады. Стандартты бірмодалы талшық (SF, standard fiber) дисперсия тұрғысынан екінші мөлдірлік терезесінде жақсы режим ұсынады, бірақ бұл аймақта жоғалту шамамен 0,3…0,4 дБ/км. Үшінші мөлдірлік терезесінде жоғалту абсолюттік минимумға жақындап, 0,16…0,22 дБ/км деңгейіне дейін төмендейді.
Дисперсияны «терезеге» ығыстыру идеясы
Егер нөлдік дисперсия толқын ұзындығын қажетті мөлдірлік терезесіне ығыстырсақ, онда бірмодалы ОТ дисперсия және әлсіреу бойынша жақсырақ оңтайландырылады. Мұндай ығыстыру көпқабатты өзек құру және сыну көрсеткішінің арнайы профилін таңдау арқылы іске асады.
DSF
DSF (dispersion-shifted single mode fiber) — дисперсиясы ығыстырылған бірмодалы талшық.
NZDSF
NZDSF (non-zero dispersion-shifted single mode fiber) — нөлден өзге ығыстырылған дисперсиясы бар бірмодалы талшық. DSF-пен салыстырғанда, ол бір талшықта бірнеше түрлі толқын ұзындығын (спектрлік/толқындық мультиплекстеу) бір уақытта тасымалдауға ыңғайлы.
Поляризациялық модалық дисперсия
Хроматтық дисперсия нөлге тең болатын толқын ұзындығында да импульстің кеңеюі толық жойылмайды, өйткені қос сәуле сыну құбылысы әсер етеді. Қатаң мағынада бірмодалы режим «нағыз» бір мода ғана емес: талшықта поляризация жазықтығы өзара перпендикуляр болатын екі негізгі мода таралады. Идеал талшықта олардың фазалық және топтық жылдамдықтары бірдей.
Нақты талшықта өзектің эллипстілігі және механикалық әсерлерден туындайтын сыну көрсеткішінің анизотропиясы екі моданың жылдамдықтарын әр түрлі етеді, нәтижесінде импульс кеңейеді. Бұл құбылыс поляризациялық модалық дисперсия (PMD) деп аталады. PMD, әдетте, жұмыс хроматтық дисперсиядан әлдеқайда кіші, бірақ бірмодалы жартылайөткізгіш лазерлер қолданылғанда және тарату жылдамдығы 100 Гбит/с-тан жоғары болған қысқа желілерде байқала бастайды.
Өткізу жолағы және кеңжолақты коэффициент
Оптикалық талшықтың ақпараттық сыйымдылығы көбіне өткізу жолағы және кеңжолақты коэффициент арқылы сипатталады. Өткізу жолағы жиілік диапазоны бойынша амплитуда-жиіліктік сипаттамасы (АЖС) максимумы деңгейінен 3 дБ төмендейтін (яғни, ең жоғарғы мәнінің жартысына тең болатын) шекпен анықталады. Бұл оптикалық қуат деңгейінің тарату сызығында 3 дБ-ға азаюына сәйкес келеді.
Анықтамалар
- Кеңжолақты коэффициент
- Талшық ұзындығы L = 1 км болғандағы өткізу жолағына тең шама. Өлшем бірлігі: МГц·км.
- Ұзындыққа тәуелділік
- ОТ-дың өткізу жолағы (МГц) оның ұзындығына кері пропорционал: талшық ұзара түскен сайын қолжетімді өткізу жолағы тарылтады.
Кеңжолақты коэффициентті бағалау кезінде әдетте L = 1 км учаскедегі дисперсия мәніне сүйенетін есептеу өрнектері қолданылады. Нақты есептеулерде қолданылатын формула талшықтың түріне, дисперсия құрамдастарына және өлшеу әдістемесіне байланысты таңдалады.