¿Qué es la dispersión de fibras? ¿Cómo compensar la dispersión?

La dispersión de fibra muestra el estado de propagación de la señal de entrada en la fibra. Se refiere a la distorsión de la señal causada por la propagación de diferentes componentes de frecuencia o diferentes componentes de modo de la señal óptica a diferentes velocidades. Incluye principalmente tres casos: dispersión intermodo, dispersión de crominancia y dispersión de modo de polarización.

La dispersión intermodo es un mecanismo de distorsión de la señal que ocurre en las fibras multimodo y otras guías de ondas. En una fibra multimodo, los rayos de luz que ingresan a la fibra con diferentes ángulos de incidencia se definen como una ruta o un patrón. Como la ruta de transmisión de cada modo es diferente, su la velocidad de transmisión (es decir, la velocidad del grupo) también es diferente, por lo que existe una diferencia de tiempo entre los modos de transmisión de la señal para llegar al terminal de fibra óptica. En general, una parte de la luz pasa directamente a través del núcleo (en modo axial), mientras que otra se recupera y adelante entre los límites del revestimiento/núcleo y el viaje en zigzag a lo largo de la guía de ondas, como se muestra en la fibra multimodo de índice escalonado a continuación. El hecho es que tan pronto como se refracta la luz, se produce una dispersión intermodo/modo. está correlacionada positivamente con la ruta de transmisión, es decir, la dispersión entre modos causada por el modo de orden alto (el rayo entra en un ángulo mayor por una distancia más larga) es mayor que la causada por el modo de orden bajo. -modo de orden (el rayo entra en un ángulo más pequeño para una distancia más corta).

La fibra multimodo puede acomodar hasta 17 modos de propagación de rayos al mismo tiempo, y su dispersión entre modos es mucho mayor que la de la fibra monomodo. Esto se debe a que las fibras monomodo tienen un solo modo de propagación, es decir, la luz viaja a lo largo del núcleo (axial). modo) sin reflejarse en el límite del revestimiento, por lo que no se produce dispersión entre modos. Sin embargo, si se utiliza una fibra multimodo de índice graduado, la situación es diferente. Aunque la luz también se propaga en diferentes modos, debido al índice de refracción desigual del núcleo de la fibra, la trayectoria de los rayos de luz no es una línea recta sino una curva, y la velocidad de propagación de los rayos de luz también cambia. Por lo tanto, la dispersión entre modos se puede reducir en gran medida seleccionando la distribución del índice de refracción adecuada.

La dispersión del material es causada por la dependencia del índice de refracción de la longitud de onda del material del núcleo, mientras que la dispersión de la guía de ondas es causada por la dependencia de la constante de propagación del modo de los parámetros de la fibra (radio del núcleo, la diferencia en el índice de refracción entre el núcleo y el el revestimiento) y la longitud de onda de la señal. En ciertas frecuencias, la dispersión del material y la dispersión de la guía de ondas pueden cancelarse entre sí, de modo que se obtiene una longitud de onda que se aproxima a 0 dispersión de crominancia. De hecho, la dispersión de crominancia no siempre es perjudicial. La luz viaja a diferentes velocidades en diferentes longitudes de onda o materiales, lo que hace que los pulsos de luz se amplíen o compriman en la fibra, lo que hace posible personalizar los perfiles de índice de refracción para producir fibras para diferentes propósitos. La fibra óptica G.652 es un ejemplo.

La dispersión del modo de polarización (PMD) refleja la dependencia de la polarización de las características de propagación de las ondas de luz en las fibras ópticas. En las fibras ópticas reales, hay dos modos de polarización que son perpendiculares entre sí. Idealmente, los dos modos de polarización deberían tener las mismas características de propagación de onda, pero en general, existen diferencias sutiles entre los diferentes modos de polarización. Esto se debe al cambio o alteración de la temperatura, la presión y otros factores en el proceso de propagación, lo que da como resultado diferentes velocidades de transmisión de los dos modos de polarización, lo que da como resultado un retardo de tiempo y una dispersión del modo de polarización.