Межмодовая дисперсия в градиентных волокнах

МЕЖМОДОВАЯ ДИСПЕРСИЯ В ГРАДИЕНТНЫХ ВОЛОКНАХ [c.163]

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]

Недорогое многомодовое градиентное волокно рассматривается дли использования в распределительной сети кабельного телевидения. Диаметр сердцевины равен 150 мкм, а Д-- 0,02. Предполагаемый источник излучения имеет среднеквадратическую ширину спектральной линии 7о = 0,04 относительно длины волны 0,83 мкм, на которой N0 — 1,50, а параметр материальной дисперсии = 0,030. Определить степень профиля показателя преломления (т.е. максимально допустимое значение а), при которой межмодовая дисперсия уменьшается до уровни материальной дисперсии. (Величиной б в формуле (6.5.29) можно пренебречь.) [c.189]

В 2.1 было показано, что ступенчатое волокно увеличивает общую длительность импульса в соответствии с ДГ/Z = 34 нс/км, что обусловлено межмодовой временной дисперсией. Это может быть эквивалентно приблизительно 15 нс/км на уровне половинной мощности, В градиентных волокнах эта цифра может быть уменьшена до 0,5 нс/км. В 2.2.3 были приведены значения материальной дисперсии в волокнах из кварца, которую можно ожидать при использовании светодиодов и полупроводниковых лазеров, работающих на различных длинах волн. В табл. 2.1 показано, как можно объединить полученные результаты. Воспользовавшись выражением (2.3.2), можно написать [c.64]

Как можно видеть из рис. 3.7, использование лазерных источников на длине волны 1,55 мкм также дает преимущества при малых скоростях передачи данных. При более высокой информационной пропускной способности независимо от длины волны начинает преобладать межмодовая дисперсия как в ступенчатых, так и в градиентных волокна . По причинам, которые позже будут рассмотрены в гл. 5, более сложная ситуация возникает при использовании одномодовых волокон. При использовании обычно. -о лазерного источника излучения (7- 0,СЮ4), работающего на длинах волн 0,9 и 1,55 мкм, информа ционная пропускная способность системы связи будет ограничена дис Персией, если скорость передачи данных превысит 50. .. 100 Мбит/с Это обеспечивает преимущество в 100 Мбит/с для системы, работаю щей на длине волны 1,3 мкм, которая всегда ограничена по затуханию Однако лазеры можно сделать работающими на одной продольной мо де и в этом случае у может стать менее 0,0001. При этих условиях материальная дисперсия становится малой даже на А. = 1,55 мкм, что позволяет воспользоваться преимуществом минимального затухания иа этой длине волны (штриховая кривая на рис. 3.7). [c.87]

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]

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]

Практические аспекты изготовления градиентных волокон будут рассмотрены в гл. 4, а в гл. 6 и приложении 3 вновь вернемся к волне вой и лучевой теориям распространения света в волокне. Покаже г, что при идеальном профиле показателя преломления межмодовая дисперсия может быть сделана менее 0,1 не/км. На практике не представляет труда получать хорошие градиентные волокна с величиной межмодовой дисперсии менее 1 нс/км. Однако при этом может оказаться полезной даже грубое изменение профиля показателя преломления. Например, временная дисперсия волокна со скачком показателя преломления, рассмотренного в виде примера в 2.1.2, может быть уменьшена с 34 по 10 нс/км и менее путем простого сглаживания изменения показателя преломления на границе сердцевины и оболочки. [c.43]

В табл. 2.1 приняты следующие значения величин То = О, X, = = 0,9 мкм, ДХ. = 30 нм для светодиода и ДХ, =- 3 нм для лазера. На более длинных волнах использованы у = 0,04 и у = 0,004. Как видно из таблицы, межмодовая дисперсия преобладает во всех случаях при использовании ступенчатого волокна. В случае градиентного волокна типичное значение межмодовой дисперсии составляет 0,5 нс/км, и при лазерном источнике будет преобладать материальная дисперсия. Если же применяются светодиоды, то преобладает также материальная дисперсия за исключением длин волн в окрестности 1,3 мкм. [c.64]

Таблица 2.1. Совместное влияние межмодовой и материальной дисперсий в ступенчатых и градиентных кварцевых оптических волокнах на различных длинах волн

Чтобы проиллюстрировать наше рассмотрение, мы использовали некоторые упрощающие предположения и рассчитали расстояния между ретрансляторами, получаемые при различных скоростях передачи данных, для ряда гипотетических систем. Результаты представлены на рис. 3.6 и 3.7. Расчеты выполнены для ступенчатого, градиентного и одномодового волокон и длин волн излучения 0,9 1,3 и 1,55. мкм. Рассмотрены как лазерные источники, так и светодиоды, а для полноты картины приводятся также результаты расчетов для полимерных волокон с кварцевой оболочкой, описываемых в 3.4. Последние расчеты сделаны для случая, когда потери равны 20 дБ/км, а дисперсия составляет 100 нс/км. Межмодовая дисперсия для ступенчатого градиентного и одномодового волокон принята равной-соответственно 10, 0,5 и О НС/ КМ. Характерные значения материальной дисперсии и потерь взяты для высококачественных волокон из кварца, легированного германием, из графиков, приведенных иа рис. 2.13, б, 3.2 и 3.3. С небольшой поправкой на увеличение потерь при укладке кабеля и сращивания волокна затухание принято равным 2,0дБ/км на длине волны 0,9 мкм, а материальная дисперсия 70 пс,(км-нм). На длине волны 1,3 мкм эти величины соответственно равны 1,0 дБ/км и 2 пс/ (км- им), а на 1,55 мкм — 0,5 дБ/км и 20 пс/(км- нм). Общая днспер-сия определена как результат сложения среднеквадратических зиа- [c.85]

Мбит/с. Более высокая информационная пропускная способность в данном случае ограничивается межмодовой дисперсией. У хорошего градиентного волокна материальная дисперсия ухудшает характери--стики системы связи с высокими скоростями передачи данных на длинах волн 0,9 и 1,55 мкм, однако она незначительна по величине при = 1,3 мкм. Если может быть получено и будет постоянно выпускать- [c.86]

СВЯЗИ будущего, однако в настоящее время они были бы чрезмерно ограничивающими. Так, требование использования лазерных источников излучения в сочетании с многомодовыми волокнами приводит к необходимости минимизации потерь, обусловленных селекцией мод, пока разность задержек из-за межмодовой дисперсии не превысит время когерентности. Межмодовую дисперсию можно увеличить, если использовать ступенчатые волокна с большой чис ювой апертурой или градиентные волокна со слабым изменением показателя преломления. Время когерентности можно уменьшить, используя лазеры, излучающие одновременно много мод. Конечно, оба этих шага находятся в противоречии с усилиями, направленными на увеличение полосы пропускания системы связи. Лучшим ответом на проблему модального шума является ограничение полосы пропускания системы связи до необходимого минимума и обеспечение гарантии того, что любое вводимое рассеяние имеет место как можно ближе к источнику излучения. В таком случае заказчик системы связи будет свободен от модального шума. [c.394]

Успех применения длинноволновых многомодовых оптических систем связи 3 решающей степени зависит от возможности производства градиентных волокон с малыми отклонениями в профиле показателя преломления, минимальной межмодовой дисперсией и умеренной стоимостью. Достоинство такого волокна — реальность создания дешевой, простой и надежной ВОЛС с высокими параметрами при использовании СД в качестве источника излучения и /7-1-п-фотодиода в качестве фотодетектора. Кроме того, многомодовые волокна легче сращивать и соединять между собой и с другими элементами по сравнению с одномодовыми волокнами. Применение лазерных источников излучения может увеличить информационную пропускную способность и достижимую дальность связи, хотя в этом случае становится проблемой модальный шум. Преимущество использования длинноволрювых ЛФД более проблематично. Б настоящее время их недостатками являются высокий темновой ток в лавинной области и высокий коэффициент шума, поэтому на длинных волнах они имеют мало преимуществ по сравнению с /з-г-л-фотодиодами или вообще их не имеют. [c.446]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...