Дисперсия модовая

Существует три вида дисперсии модовая, молекулярная и волноводная. [c.76]

Рассмотрим модовую дисперсию (т. е. зависимость от / и т) групповой скорости моды I, т [c.52]

МодовАЯ ДИСПЕРСИЯ. Если оптические импульсы, падающие на входной конец волокна, возбуждают большое количество мод (как это имеет место в случае, когда возбуждающий пучок сильно сфокусирован и поэтому его лучи имеют большой угловой разброс), то каждая мода будет распространяться со своей групповой скоростью (f ,)/ в соответствии с выражением (2.5.17). Если на вхо е волокна возбуждены все моды от (О, 0) до (/ , то импульс на выходе волокна при z - L будет уширяться на величину [c.53]

РИС. 13.2. Компенсация и восстановление изображения за счет модовой дисперсии в диэлектрическом волноводе с применением фазового сопряжения. [c.593]

Частным случаем фазово-неоднородной среды является многомодовое оптическое волокно. Одной из основных причин искажения изображения в нем является модовая дисперсия. Это означает разницу в фазовых задержках между собственными модами, возникаю- [c.224]

Погонное среднеквадратичное уширение импульсов с учетом модовой и материальной дисперсий в соответствии с данными рис. 1.11 не превысит а, нс/км [c.199]

Модовая дисперсия Г од, СД нс/км, (расчет или выбор [c.202]

Это расплывание называется модовой дисперсией. Импульс света, который имел первоначально узкий, строго определенный профиль, в дальнейшем расширяется во времени. Дисперсия может быть обусловлена несколькими причинами. Модовая дисперсия возникает в результате различных длин траекторий, соответствующих различным модам волокна. [c.53]

Типичное значение модовой дисперсии для волокна со ступенчатым профилем показателя преломления составляет от 15 до 30 н сек/км. Это означает, что лучи света, попадая в волокно одновременно, достигают противоположного конца волокна длиной в один километр с интервалом от 15 до 30 наносекунд. При этом первыми приходят лучи, двигающиеся вдоль центральной оси. [c.53]

Пятнадцать или тридцать наносекунд могут показаться не столь уж большим интервалом времени, однако, именно модовая дисперсия ограничивает возможную полосу пропускания оптического волокна. Расплывание импульса приводит к перекрыванию крыльев соседних импульсов, как изображено на рис. 5.4. Вследствие этого импульсы трудно отличить один от другого, а заключенная в них информация теряется. Уменьшение дисперсии приводит к увеличению полосы пропускания. [c.53]

Одна из возможностей уменьшения модовой дисперсии — использование сглаженного профиля показателя преломления. В этом случае ядро состоит из большого числа концентрических колец, похожих на годовые кольца дерева. При удалении от центральной оси ядра показатель преломления каждого слоя снижается. На рис. 5.5 представлена структура волоконного ядра. [c.54]

Другой путь уменьшения модовой дисперсии заключается в уменьшении диаметра ядра до тех пор, пока волокно не станет эффективно передавать только одну моду. Одномодовое волокно имеет чрезвычайно малый диаметр [c.55]

Поскольку данное волокно переносит только одну моду, модовая дисперсия в нем отсутствует. [c.55]

Число мод, допускаемых волокном, в известной степени определяет его информационную емкость. В частности, модовая дисперсия приводит к расширению импульсов и их перекрытию, что в свою очередь ограничивает [c.58]

Да/Нет) Модовая дисперсия постоянна для всех длин волн. [c.62]

Использование одномодового волокна, позволяюш его избежать модовой дисперсии. [c.64]

Как правило, волокна с широкой полосой пропускания имеют малые значения NA. Таким образом, они допускают существование малого числа мод, означающее малую дисперсию и более широкую рабочую полосу. Значения NA изменяются от 0.5 в пластиковом волокне до 0.2 в волокне со сглаженным профилем показателя преломления. Большое значение NA подразумевает большую модовую дисперсию и, как следствие, большее количество возможных световых траекторий. [c.73]

Дисперсия в многомодовом волокне делится на модовую и молекулярную. [c.76]

Каким образом характеристики распространения мод зависят от частоты, схематически показано на рис. 5.6. Здесь умышленно выбраны график зависимости р от ю в противоположность более общепринятой зависимости со от р на том основании, что именно постоянная распространения Р, а не угловая частота а ,- должна рассматриваться как зависимая переменная. Напоминаем, что фазовая скорость, связанная с любой конкретной модой на данной частоте, равна Ур = (р/(о) , в то время как групповая скорость будет равна g = ( р/ (о) . Рисунок 5.6 иллюстрирует зависимость от частоты для любой заданной моды (волноводная дисперсия), а также изменения Vg при переходе от одной моды к другой, способной распространяться в волокне на данной частоте (модовая дисперсия). Эти характеристики в дальнейшем можно модифицировать, чтобы показать дополнительные эффекты материальной дисперсии и таким образом продемонстрировать [c.130]

Эти модовые группы содержат моды с самыми быстрыми и самыми медленными скоростями распространения, за исключением случая волокон, у которых значение а лежит в области 2. В таком случае модовая дисперсия представляет собой просто разность между / и В первом приближении она будет равна [c.165]

Нахождение оптимальных значений а позволяет таким образом оказывать значительное влияние на модовую дисперсию в градиентном волокне. Сравнение полученного выражения с (2.1.8) показывает, что дисперсия в градиентном волокне уменьшается до (А/8) части дисперсии ступенчатого волокна, имеющего одинаковые значения и А. Рассмотрим волокно, у которого 1,5, а А = 0,01. В случае сту- [c.166]

Отсюда видно, что наличие материальной дисперсии оказывает двойное влияние на межмодовую дисперсию в градиентных волокнах с а-профилем приводит к появлению индекса группы мод в формуле (6.3.23) для минимума модовой дисперсии и изменяет оптимальное значение а (формула (6.3.21)), требуемое для достижения этого минимума модовой дисперсии, на величину, которая зависит от б, а следовательно, и от А/ Х. [c.169]

В распределённых системах характер А. существенно зависит, помимо вида нелинейности, ещё и от особенностей дисперсии среды и граничных условий, в частности наличия резонатора. В нек-ры.х случаях спектр возбуждения мод и особенности их нелинейного взаимодействия таковы, что при анализе А. в распределённой системе с бесконечным числом степеней свободы возможно ограничиться т. н. одно-модовым описанием. Для примера рассмотрим А. в [c.14]

Многомодовые ВОЛС имеют принципиальные ограничения по протяжённости и по скорости передачи цифровой информации, определяемые затуханием и ушире-Еием импульсов оптич. сигналов. Последнее обусловлено модовой и хроматич. дисперсиями многомодового оптич. волокна. Использование одномодовых волоконных световодов с малым затуханием (0,2 дБ/км) совместно с полупроводниковыми лазерами, работающими с мин. шириной спектра излучения, позволяет свести к минимуму влияние дисперсии на = 1,3 мкм и передавать цифровую информацию с высокой скоростью и на большие расстояния. [c.442]

Рнс. 8.13. Завнснмостн от вре.менн ннтенснвностн импульса (а) н частоты (б) при распространении в одио-модовом волокне соответствующей длины. Сплошная кривая соответствует случаю отсутствия дисперсии групповой скорости, а штриховая — наличию положительной дисперсии групповой скорости в волокне. [c.519]

Заметим, наконец, что при трехчастотном параметрическом взаимодействии коротких световых импульсов возможен стационарный режим так называемого модового усиления. Фактически речь идет об еще одном проявлении своеобразного баланса нелинейного взаимодействия и дисперсии. Если групповые скорости накачки, сигнальной и холостой волн выбраны так, что и < и <Си или то [c.124]

Инвариантные модовые пакеты распространяются в волноводе без уширения импульса, вызываемого межмодовой дисперсией, описанной, например, в [5. [c.437]

Интересно рассмотреть также поперечные моды в качестве независимых носителей информационных каналов вместо используемых продольных мод (а может быть, и в дополнение к ним). Как было сказано выше, поперечные моды лазерного излучения представляют собой пучки света, распределение комплексной амплитуды в сечении которых описывается собственными функциями оператора распространения света в соответствующей среде. Фундаментальным свойством мод является сохранение структуры и взаимной ортогональности при распространении в среде. Именно это свойство поперечных мод является основой для построения систем связи с модовым уплотнением каналов. Интерес к поперечным модам как носителям независимых каналов передачи информации связан, во-первых, с постоянным повышением качества производимых многомодовых волокон [см., например, 68], во-вторых, с разработкой методов качественного синтеза дифракционных оптических элементов моданов [19, 27-30], способных эффективно формировать и селектировать поперечные моды лазерного излучения (см. также 6.2 данной книги). Общая теория построения телекоммуникационных систем с уплотнением каналов, основанном на использовании поперечных мод, детально изложена в [19]. Отметим, что селективное возбуждение поперечных мод оптоволокна позволит увеличить пропускную способность линии связи не только за счет параллельной передачи нескольких каналов по одному волокну, но и за счет решения проблемы уширения импульса, вызываемого наличием межмодовой дисперсии [18-20, 6.2.7]. Одна из предполагаемых инженерных реализаций волоконно-оптической связи с использованием селективного возбуждения поперечных мод [19] представлена на рис. 6.53. Пространственный фильтр МА является матрицей электрооптических модуляторов, освещаемых плоской волной когерентного света Рд (х). На матрицу электрооптических модуляторов непосредственно подается вектор промодулированных по времени сигналов 5Д. [c.456]

Очевидно, что снятие вырождения в одномодовых волокнах приводит к модовой дисперсии между двумя поляризационными модами (поляризационная дисперсия). Согласно результатам, полученным в разд. 8.12, величина межмодовой задержки дается выражением [c.621]

В многомодовых ВС (см. рис. 11.8) при больших скоростях передачи (выше 100 Мбит/с) ограничение длины усилительного участка происходит из-за модовой дисперсии (участок Б). В системах с широкополосными излучателями (СИД) существенное значение имеет также хроматическая дисперсия. В настоящее время наиболее перспективными являются градиентные многомодовые ВС, поскольку в них по сравнению с волокнами со ступенчатым ППП ниже модовая дисперсия. Дисперсия мод в градиентном ВС зависит от ППП. Для изготовления широкополосных многомодовых [c.194]

Модовая дисперсия свойственна только многомодовым волокнам. Она возникает из-за того, что лучи проходят различные пути и, следовательно, достигают противоположного конца волокна в различные моменты времени. Модовая дисперсия может бьп-ь уменьшена тремя способами [c.63]

Молекулярная дисперсия является основным видом дисперсии в одномодовых системах. Напротив, в многомодовых системах наиболее существенной является модовая дисперсия, так что молекулярной дисперсией можно пренебречь. Во многих случаях модовая дисперсия не играет никакой роли при конструировании волоконных систем. Скорости слишком малы или расстояния слишком незначительны. [c.65]

Оба типа волокна, которые рассматривались до сих пор, а именно ступенчатые и градиентные волокна, способствуют распространению в них многих мод. На самом деле в волокне типичных размеров могут распространяться много сотен мод. Такие волокна являются примерами многомодовых волокон. В некоторой степени различные моды можно ассоциировать с различными траекториями лучей. Поскольку постоянная распространения изменяется от моды к моде, каждая из мод распространяется со своими собственными значениями фазовой и групповой скоростей. Таким образом, свойство волокна, которое до снх пор называли многолучевой дисперсией, по-видимому, лучше называть межмодовой дисперсией. В литературе этот термин сокращенно называется модовой дисперсией. [c.120]

Модовая теория не только обеспечивает более ясное физическое понимание характеристик распространения света в волокне, но дает возможность изучать распространение света в волокнах с серцевиной очень малого диаметра, позволяет вычислить распределение мощности в волокне и обнаружить дополнительный источник временной дисперсии. Дополнительная дисперсия возникает из-за того, что скорость распространения любой конкретной моды зависит от частоты, независи- [c.120]

Диаграмма показывает, каким образом материальная дисперсия разрушает всю картину модовых характеристик распространения [c.131]

Этим методом была исследована дисперсия волокон с а- профилем, не обладающих материальной дисперсией, и получены результаты, идентичные тем, которые будут представлены в 6.3 на основе модового анализа. Лучевая модель обеспечивает более простую и физически ясную картину распространения света в оптических волокнах, но она не позюляет определить соотношений, существующих между различными факторами, вызывающими дисперсию, которые будут рассмотрены в 6.5. [c.163]

При а > 2 модовые группы более высоких порядков распространяются медленнее, чем группы низких порядков и волокно оказывается недокомпенсированным по отношению к дисперсии. Если же а < 2, справедлива обратная картина и волокно становится перекомпенсиро-ванным. В действительности минимум дисперсии имеет место при значении а несколько меньше 2, когда и tQ имеют одинаковое значение, а промежуточные модовые группы распространяются более быстро. Этот эффект иллюстрирует рис. 6.4. Таким образом, условие минимума дисперсии имеет вид [c.165]

ПоА/с=50 нс/км. В случае же градиентного волокна с а-профилем, имеющего те же значения о А, при а = 2(1 — А) = 1,98 модовая дисперсия составила бы всего А7// = (n A/ ) (Л/8) 62,5 пс/км. При этом произведение полосы пропускания на расстояние было бы равно около 8 ГГц- км, т. е. увеличилось бы почти на три порядка. На рис. 6.5 приведена кривая теоретической зависимости межмодовой дисперсии от а для градиентного волокна, которая позволяет высказать следующие два соображения 1) чтобы гюлучить минимум дисперсии, необходимо очень тщательно управлять значением а 2) всякое изменение показателя преломления, которое приближает профиль волокна к параболическому, приводит к существенному уменьц5ению межмодовой дисперсии в нем. , [c.167]

В данном параграфе выражение (6.1.40) будет использовано в качестве основы для вычисления временной дисперсии внутри каждой модовой группы, распространяющейся в градиентном волокне. В 5.4 было показано, что интересующая нас внутримодовая дисперсия определяется соотношением [c.171]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...