Chromatická disperze. Optické vlákno (vláknová optika) Chromatická disperze v optických vláknech

Důležitým parametrem optického vlákna je disperze, která určuje jeho informační propustnost.

Optické vlákno přenáší nejen světelnou energii, ale také užitečný informační signál. Pulzy světla, jejichž sekvence určuje tok informací, se během procesu šíření rozmazávají. Při dostatečně velkém rozšíření se pulsy začnou překrývat, takže je nelze během příjmu oddělit (obrázek 3).

Obrázek 3 - Vliv disperze

Disperze je časový rozptyl spektrálních nebo vidových složek optického signálu, který vede k prodloužení doby trvání pulsu optického záření při jeho šíření optickým vláknem a je určen rozdílem ve čtvercích trvání pulsů. na výstupu a vstupu 0V:

Čím menší je hodnota rozptylu, tím větší je tok informací, které lze přenášet podél vlákna. Rozptyl nejen omezuje frekvenční rozsah OF, ale výrazně snižuje rozsah přenosu signálu, protože čím delší je vedení, tím větší je prodloužení trvání pulsu.

Disperze je obecně určena třemi hlavními faktory:

Rozdíl v rychlostech šíření řízených vidů (inter-mode disperze),

Vodící vlastnosti optického vlákna (disperze vlnovodu),

Parametry materiálu, ze kterého je vyroben (disperze materiálu).

Obrázek 4 - Typy disperze

Hlavními důvody vzniku disperze jsou jednak velké množství vidů v optickém vláknu (intermode disperze), jednak nekoherence zdrojů záření skutečně působících ve spektru vlnových délek (chromatická disperze) .

Intermodová disperze

Převládá u vícerežimových OFF a je způsobena rozdílem v době, kterou režimy potřebují k průchodu OFF z jeho vstupu na jeho výstup. Pro optické vlákno se stupňovitým profilem indexu lomu je rychlost šíření elektromagnetických vln s vlnovou délkou pro všechny vidy stejná Rozdíl v drahách šíření řízených vidů při pevné frekvenci (vlnové délce) záření z optického zdroje. vede k tomu, že doba průchodu těchto režimů optickým vláknem je různá. V důsledku toho se puls, který generují na výstupu OF, rozšiřuje. Velikost rozšíření pulzu se rovná rozdílu v době šíření nejpomalejšího a nejrychlejšího módu. Tento jev se nazývá intermodální disperze.

Vzorec pro výpočet intermodové disperze lze získat uvažováním geometrického modelu šíření řízených vidů v OF. Jakýkoli řízený režim ve stupňovitém optickém vláknu může být reprezentován světelným paprskem, který při pohybu podél vlákna opakovaně zažívá totální vnitřní odraz od rozhraní jádro-plášť. Výjimkou je hlavní móda HE 11 , který je popsán světelným paprskem pohybujícím se bez odrazu podél osy vlákna.

S délkou OB rovnou L , délka klikaté dráhy, kterou projde světelný paprsek šířící se pod úhlem az k ose vlákna, je L/cos az (obrázek 5).

Obrázek 5 - Dráhy šíření světelných paprsků ve dvouvrstvém optickém vláknu

Rychlost šíření elektromagnetických vln o vlnové délce l je v uvažovaném vláknu stejný a rovná se:

Kde s - rychlost světla, km/s.

Obvykle v OV n 1 ? n 2, takže má tvar:

kde je relativní hodnota indexů lomu pláště jádra.

Ze vzorce je zřejmé, že rozšíření pulzu v důsledku intermodové disperze je tím menší, čím menší je rozdíl v indexech lomu jádra a pláště. I proto se v reálných stupňovitých OF snaží tento rozdíl co nejmenší.

V praxi se v důsledku přítomnosti nehomogenit (hlavně mikroohybů) jednotlivé módy při průchodu optickým vláknem navzájem ovlivňují a vyměňují si energii.

Intermodální disperze v postupných OF může být zcela eliminována, pokud jsou vhodně zvoleny strukturální parametry OF. Takže, když uděláme rozměry jádra a? tak malý, pak se bude podél vlákna na vlnové délce nosné šířit pouze jeden vid, tj. nebude zde žádná vidová disperze. Taková vlákna se nazývají single-mode. Mají nejvyšší propustnost. S jejich pomocí lze na komunikačních dálnicích organizovat velké svazky kanálů.

Pulzní disperzi lze také významně snížit vhodnou volbou profilu lomu napříč průřezem jádra OF. Při přechodu na gradientní OB se tedy rozptyl snižuje. Intermodový rozptyl gradientních optických vláken je zpravidla řádově nižší a větší než u stupňovitých vláken.

V takových gradientních optických vláknech se na rozdíl od optických vláken se stupňovitým profilem šíření světelné paprsky již nešíří klikatě, ale po vlnových nebo spirálových spirálních trajektoriích.

2.1.Příčiny a druhy disperze

Hlavním důvodem vzniku disperze ve vláknu je nekoherence zdroje záření (laseru). Ideální zdroj vyzařuje veškerý výkon na dané vlnové délce λ 0, ale ve skutečnosti se záření vyskytuje ve spektru λ 0 ± Δλ (obr. 2.1), protože ne všechny excitované elektrony se vrátí do stejného stavu, ze kterého byly při čerpání odstraněny.

Obr.2.1. Skutečné laserové záření

Index lomu je frekvenčně závislá veličina, tj. n je funkcí λ: n = f (λ), viz obr. 2.2.

Obr.2.2. Závislost indexu lomu na vlnové délce

V důsledku toho, když se šíří signál sestávající ze směsi vlnových délek λ 0 ± Δλ, části signálu se pohybují různými rychlostmi a dochází k disperzi:

λ ± Δλ → n ± Δn → c /(n ± Δn) → v ± Δv → Δτ.

Tento typ disperze se nazývá disperze materiálu.

Konstanta šíření příčné vlny (podél poloměru vlákna) závisí také na vlnové délce, to znamená, že oblast módu a plocha té části pláště, která je zachycena oblastí módu přesahující hranice jádra, závisí na vlnová délka. Světlo se šíří podél části obalu ohraničující jádro vyšší rychlostí než podél jádra, což přispívá ke změně rozptylu. Tato disperze se nazývá vlnovodná disperze. Obě tyto disperze, materiál i vlnovod, se souhrnně nazývají chromatická disperze. Sčítají se aritmeticky. Obrázek 2.3 ukazuje závislosti materiálu a disperze vlnovodu a jejich součet na vlnové délce. Pro standardní jednovidové vlákno při λ = 1300 nm jsou tyto disperze stejné a opačného znaménka a celková disperze je nulová.

Obr.2.3. Závislost na vlnové délce materiálu a rozptylu vlnovodu ve standardním jednovidovém vláknu (nm)

V multimodovém vláknu existuje kromě chromatické disperze také intermode disperze. Pokud existuje více režimů, pak se každý šíří po vláknu svou vlastní rychlostí, která se od sebe může výrazně lišit. Obrázek 2.4 ukazuje grafy fázových rychlostí některých režimů.

Rýže. 2.4. Graf fázových rychlostí některých režimů jako funkce frekvence.

Pokud se změní parametry vlákna, například se náhodně změní průměr jádra, dojde k ladění režimu a režimy si vymění energii. Intermodová disperze je řádově větší než chromatická disperze, což byl důvod pro vývoj jednovidových kabelů, ve kterých není intermodová disperze. Tabulka 2.1 ukazuje přibližný poměr hodnot typů disperze pro různé typy vláken.

Tabulka 2.1. Vztah mezi různými typy rozptylu

Celková disperze je definována jako druhá odmocnina součtu druhých mocnin chromatické a vidové disperze:

(2.1)

Materiálové a vlnovodné disperze se vypočítají pomocí vzorců

τ mat = ∆λ∙ М(λ)∙ L (2,2),

τвв = ∆λ∙ В(λ)∙ L (2,3),

kde ∆λ je šířka pásma laserového záření, nm;

М(λ) a В(λ) – specifické disperze materiálu a vlnovodu, ps/(nm km);

L – délka linky, km.

Hodnoty M(λ) a B(λ) jsou uvedeny v referenčních knihách.

τ Σ = [τ mm 2 + (τ mat + τ bb) 2 ] 1/2

Tabulka možností 2.1. Přibližné hodnoty disperze pro různé typy vláken

2.2. Polarizační vidová disperze (PMD)

Světlo představuje vibrace příčné ke směru šíření světla (obr. 2.5). Pokud konec vektoru pole popisuje přímku, pak se taková polarizace nazývá lineární, pokud je to kruh nebo elipsa, pak se nazývá kruhová nebo eliptická. Většina lidí, až na vzácné výjimky, polarizaci světla necítí, jen málokdo (např. Lev Tolstoj) jasně rozlišuje mezi polarizovaným a nepolarizovaným světlem. Konvenční integrovaný světelný detektor (dioda) také reaguje pouze na intenzitu vlny, nikoli na její polarizaci. Některá optická zařízení, jako jsou určité typy zesilovačů, však mají zisk závislý na polarizaci.

Rýže. 2.5. Typy lineární polarizace

Polarizace vektoru má navíc velký význam v procesech odrazu a lomu, neboť Fresnelovy koeficienty, které charakterizují amplitudy odražené a lomené vlny, obecně závisí na směru polarizačního vektoru (obr. 2.6). . Obrázek 2.6 ukazuje, jak se směs paprsků paralelní (čárkovaná) a kolmá (tečka) polarizace odráží vzhledem k rovině šíření při průchodu horizontální rovinou rozhraní. Z obrázku je vidět, že pod určitým úhlem (Brewsterův úhel) mají všechny odražené vlny kolmou polarizaci a lomené vlny mají paralelní polarizaci.

Rýže. 2.6. Odraz vln různé polarizace.

V klasickém jednovidovém vláknu je jediným režimem HE vlna 11. Pokud se však vezme v úvahu polarizace, pak vlákno obsahuje dva vzájemně ortogonální módy odpovídající horizontální a vertikální ose x a y. V reálné situaci není vlákno vždy v příčném řezu dokonalým kruhem, ale často je to kvůli určitým vlastnostem technologie malá elipsa. Navíc při navíjení kabelu a při jeho pokládání dochází k asymetrickým mechanickým namáháním a deformacím vlákna, což vede k dvojlomu. Index lomu se bude měnit v důsledku dodatečného napětí a rychlosti šíření ortogonálních vidů v různých oblastech se budou navzájem lišit, což způsobí různá časová zpoždění v šíření ortogonálních vidů. Puls jako celek zaznamená v průběhu času statistické rozšíření, které se nazývá polarizační vidová disperze (PMD). Vzhledem k tomu, že PMD v různých úsecích čáry je různé a dodržuje statistické zákony, obvykle se používá součet odmocnina a PMD se vypočítá pomocí vzorce

Spolu s koeficientem útlumu optického vlákna je nejdůležitějším parametrem disperze, která určuje jeho kapacitu pro přenos informací.

Rozptyl – Jedná se o časový rozptyl spektrálních a vidových složek optického signálu, který vede k prodloužení doby trvání pulzu optického záření při jeho šíření optickým vláknem.

Rozšíření pulzu je definováno jako kvadratický rozdíl v trvání pulzu na výstupu a vstupu optického vlákna podle vzorce:

a hodnoty i jsou brány na úrovni poloviny amplitudy pulzu (obrázek 2.8).

Obrázek 2.8

Obrázek 2.8 - Rozšíření pulzu v důsledku disperze

K disperzi dochází ze dvou důvodů: nekoherence zdrojů záření a existence velkého počtu módů. Rozptyl způsobený první příčinou se nazývá chromatický (frekvence). , skládá se ze dvou složek - materiálové a vlnovodné (intramodové) disperze. Materiálová disperze je dána závislostí indexu lomu na vlnové délce, vlnovodová disperze je spojena se závislostí koeficientu šíření na vlnové délce.

Rozptyl způsobený druhým důvodem se nazývá modální (intermodální).

Modusová disperze je charakteristický pouze pro vícevidová vlákna a je způsoben rozdílem v době, kterou režimy potřebují k průchodu optickým vláknem od jeho vstupu k výstupu. V OF se stupňovitým profilem indexu lomu rychlost šíření elektromagnetických vln o vlnové délce je stejná a rovna: , kde C je rychlost světla. V tomto případě se všechny paprsky dopadající na konec optického vlákna pod úhlem k ose v rámci aperturního úhlu šíří v jádru vlákna podél svých klikatých čar a při stejné rychlosti šíření dosáhnou přijímacího konce v různých časech, což vede k prodloužení doby trvání přijatého pulzu. Protože minimální doba šíření optického paprsku nastává, když dopadající paprsek je , a maximální je když , můžeme napsat:

kde L je délka světlovodu;

Index lomu jádra vlákna;

C je rychlost světla ve vakuu.

Potom se hodnota intermodové disperze rovná:

Vidová disperze gradientních optických vlákenřádově nebo více nižší než u stupňovitých vláken. Je to dáno tím, že vlivem poklesu indexu lomu od osy optického vlákna k plášti se mění rychlost šíření paprsků po jejich trajektorii. Takže na trajektoriích blízko osy je to méně a na trajektoriích vzdálených je to větší. Paprsky šířící se po nejkratších trajektoriích (blíže k ose) mají nižší rychlost a paprsky šířící se po delších trajektoriích mají rychlost vyšší. V důsledku toho se doba šíření paprsků vyrovná a prodloužení doby trvání pulzu se zmenší. U parabolického profilu indexu lomu, kdy exponent profilu q=2, je vidová disperze určena výrazem:

Vidová disperze gradientu OB je několikanásobně menší než disperze kroku OB při stejných hodnotách. A protože je obvyklé, vidový rozptyl uvedených OF se může lišit o dva řády.

Při výpočtech při určování vidové disperze je třeba mít na paměti, že do určité délky čáry, nazývané délka vidové vazby, nedochází k intermodální vazbě a poté dochází k procesu vzájemné konverze vidů a dochází k ustálenému stavu. Proto, když se disperze zvyšuje podle lineárního zákona, a pak, když - podle kvadratického zákona.

Výše uvedené vzorce tedy platí pouze pro délku. Pro délky čar použijte následující vzorce:

- pro stupňovitý světlovod

- pro gradientní světlovod,

kde je délka úsečky;

Délka vazby módu (ustálený stav), rovna km pro stupňovité vlákno a km pro gradientové vlákno (stanoveno empiricky).

Disperze materiálu závisí na frekvenci (nebo vlnové délce) a materiálu OF, kterým je obvykle křemenné sklo. Disperze je určena elektromagnetickou interakcí vlny s vázanými elektrony materiálu média, který je zpravidla nelineární (rezonanční).

Výskyt disperze ve světlovodném materiálu i u jednovidových vláken je způsoben tím, že optický zdroj buzení vlákna (světelná dioda - LED nebo polovodičový laser PPL) generuje světelné záření se spojitým vlnovým spektrem určitou šířku (u LED je to přibližně nm, u multimodových PPL - nm , u jednovidových nm laserových diod). Různé spektrální složky světelného záření se šíří různou rychlostí a dostávají se do určitého bodu v různou dobu, což vede k rozšíření pulsu na přijímacím konci a za určitých podmínek ke zkreslení jeho tvaru. Index lomu se mění s vlnovou délkou (frekvencí), přičemž úroveň disperze závisí na rozsahu vlnových délek světla zavedeného do vlákna (většinou zdroj vyzařuje více vlnových délek) a také na centrální pracovní vlnové délce zdroje. V oblasti I je průhledné okno tam, kde se delší vlnové délky (850 nm) pohybují rychleji ve srovnání s kratšími vlnovými délkami (845 nm). V oblasti III průhledného okna se situace mění: kratší (1550 nm) se pohybují rychleji než delší (1560 nm). Obrázek 2.9

Obrázek 2.9 – Rychlosti šíření vlnové délky

Délka šipek odpovídá rychlosti vlnových délek, delší šipka odpovídá rychlejšímu pohybu.

V určitém bodě spektra se rychlosti shodují. Tato shoda se u čistého křemenného skla vyskytuje při vlnové délce nm, nazývané vlnová délka materiálu s nulovou disperzí, protože . Když je vlnová délka pod vlnovou délkou s nulovou disperzí, má parametr kladnou hodnotu, jinak má zápornou hodnotu. Obrázek 2.10

Disperzi materiálu lze určit pomocí specifické disperze pomocí výrazu:

.

Kvantitativní měrná disperze, , je určena experimentálně. S různým složením legujících nečistot v OM má různé hodnoty v závislosti na (tabulka 2.3).

Tabulka 2.3 – Typické hodnoty specifické disperze materiálu

Vlnovodná (vnitrorežimová) disperze – Tento termín označuje závislost zpoždění světelného pulsu na vlnové délce, spojenou se změnou rychlosti jeho šíření ve vláknu v důsledku vlnovodného charakteru šíření. Rozšíření pulzu v důsledku rozptylu vlnovodu je podobně úměrné šířce spektra zdroje záření a je definováno jako:

,

kde je specifická disperze vlnovodu, jejíž hodnoty jsou uvedeny v tabulce 2.4:

Tabulka 2.4

– je způsobeno rozdílovým skupinovým zpožděním mezi paprsky s hlavními polarizačními stavy. Rozložení energie signálu v různých polarizačních stavech se v čase mění pomalu, například vlivem změn okolní teploty, anizotropie indexu lomu způsobené mechanickými silami.

V jednovidovém vláknu se nešíří jeden vid, jak se běžně věří, ale dvě kolmé polarizace (módy) původního signálu. V ideálním vláknu by se tyto módy šířily stejnou rychlostí, ale skutečná vlákna nemají ideální geometrii. Hlavní příčinou polarizační vidové disperze je nesoustřednost profilu jádra vlákna, ke které dochází během výrobního procesu vlákna a kabelu. V důsledku toho mají dvě kolmé polarizační složky různé rychlosti šíření, což vede k disperzi (obrázek 2.11)

Obrázek 2.11

Koeficient specifické polarizační disperze je normalizován na 1 km a má rozměr . Hodnota rozptylu polarizačního režimu se vypočítá pomocí vzorce:

Vzhledem k jeho malé hodnotě je nutné s ním počítat výhradně u jednovidového vlákna a při použití vysokorychlostního přenosu signálu (2,5 Gbit/s a vyšší) s velmi úzkým spektrálním pásmem záření 0,1 nm a méně. V tomto případě se chromatická disperze stává srovnatelnou s polarizační vidovou disperzí.

Specifický koeficient PMD typického vlákna je obvykle .

Chromatická disperze sestává z materiálových a vlnovodných složek a dochází k ní při šíření v jednovidovém i vícevidovém vláknu. Nejzřetelněji se však projevuje u jednovidového vlákna, kvůli absenci intermodové disperze.

Disperze materiálu je dána závislostí indexu lomu vlákna na vlnové délce. Výraz pro disperzi jednovidového vlákna zahrnuje diferenciální závislost indexu lomu na vlnové délce.

Disperze vlnovodu je způsobena závislostí koeficientu šíření vidu na vlnové délce

kde jsou zavedeny koeficienty M(l) a N(l) - specifický materiál, resp. disperze vlnovodu a Dl (nm) - rozšíření vlnové délky v důsledku nekoherence zdroje záření. Výsledná hodnota koeficientu specifické chromatické disperze se stanoví jako D(l) = M(l) + N(l). Specifická disperze má rozměr ps/(nm*km). Pokud je koeficient rozptylu vlnovodu vždy větší než nula, pak koeficient rozptylu materiálu může být kladný nebo záporný. A zde je důležité, že při určité vlnové délce (cca 1310 ± 10 nm u stupňovitého jednovidového vlákna) dochází ke vzájemné kompenzaci M(l) a N(l) a výsledná disperze D(l) se stává nulovou. Vlnová délka, při které k tomu dochází, se nazývá vlnová délka l 0 s nulovou disperzí. Obvykle je indikován určitý rozsah vlnových délek, ve kterém se 10 může lišit pro dané specifické vlákno.

Corning používá pro stanovení specifické chromatické disperze následující metodu. Časová zpoždění se měří při šíření krátkých světelných pulzů ve vláknu dlouhém nejméně 1 km. Po získání vzorků dat pro několik vlnových délek z interpolačního rozsahu (800-1600 nm pro MMF, 1200-1600 nm pro SF a DSF) jsou měření zpoždění převzorkována na stejných vlnových délkách, ale pouze na krátkém referenčním vláknu (délka 2 m) . Doby zpoždění získané na něm se odečítají od odpovídajících časů získaných na dlouhém vláknu, aby se eliminovala složka systematické chyby.

Pro jednovidové stupňovité a vícevidové odstupňované vlákno se používá empirický Sellmeierův vzorec: t (l) = A + Bl 2 + Cl -2. Koeficienty A, B, C jsou nastavitelné a jsou voleny tak, aby experimentální body lépe seděly na křivce t (l). Poté se specifická chromatická disperze vypočítá podle vzorce:

kde l 0 = (C/B) 1/4 je vlnová délka nulové disperze, nový parametr S 0 = 8B je sklon nulové disperze, jeho rozměr je ps/(nm 2 * km) a l je provozní vlnová délka pro kterou se určuje specifická chromatická disperze.

a) multimódové gradientní vlákno (62,5/125)

b) jednovidové stupňovité vlákno (SF)

c) jednovidové vlákno s posunutou disperzí (DSF)

Rýže. 1.2

Pro vlákno s posunutou disperzí je empirický vzorec časového zpoždění zapsán jako t(l) = A + Bl + Cl lnl a odpovídající specifická disperze je dána vztahem

s hodnotami parametru l 0 = e-(1+B/C) a S 0 = C/l 0, kde l je provozní vlnová délka, l 0 je vlnová délka s nulovou disperzí a S 0 je strmost nulové disperze.

Chromatická disperze souvisí se specifickou chromatickou disperzí jednoduchým vztahem t chr (l) = D(l)·Dl, kde Dl je šířka spektra záření zdroje. Použití koherentnějších zdrojů záření, například laserových vysílačů (Dl ~ 2 nm), a použití provozní vlnové délky blíže vlnové délce nulové disperze vede ke snížení chromatické disperze.

Specifikace jsou převzaty z vláken vyráběných společností Corning.

3.3 OPTICKÉ VLÁKNO

V optických vláknech existují čtyři hlavní jevy, které omezují výkon WDM systémů: chromatická disperze, polarizační vidová disperze prvního a druhého řádu a nelineární optické efekty.

3.3.1 Chromatická disperze

Důležitou optickou charakteristikou skla používaného při výrobě vlákna je disperze indexu lomu, která se projevuje jako závislost rychlosti šíření signálu na vlnové délce - disperzi materiálu. Navíc při výrobě jednovidového vlákna, když se křemenné vlákno vytahuje ze skleněného předlisku, dochází v různé míře k odchylkám v geometrii vlákna a v radiálním profilu indexu lomu. Samotná geometrie vlákna spolu s odchylkami od ideálního profilu také významně přispívá k závislosti rychlosti šíření signálu na vlnové délce, jedná se o vlnovodnou disperzi.

Kombinovaný vliv disperzí materiálu a vlnovodu se nazývá chromatická disperze vlákna, Obr. 3.16.

Obr. 3.16 Závislost chromatické disperze na vlnové délce

Jev chromatické disperze slábne s tím, jak se zmenšuje spektrální šířka laserového záření. I kdyby bylo možné použít ideální zdroj monochromatického záření s nulovou šířkou čáry laseru, pak by po modulaci informačním signálem došlo ke spektrálnímu rozšíření signálu a čím větší rozšíření, tím vyšší rychlost modulace. Ke spektrálnímu rozšíření záření vedou i další faktory, z nichž lze rozlišit cvrlikání zdroje záření.

Původní kanál tedy není reprezentován jedinou vlnovou délkou, ale skupinou vlnových délek v úzkém spektrálním rozsahu - vlnovým paketem. Protože se různé vlnové délky šíří různými rychlostmi (nebo přesněji s různými skupinovými rychlostmi), optický puls, který má na vstupu komunikační linky přísně pravoúhlý tvar, se bude při průchodu vláknem stále více rozšiřovat. Pokud je doba šíření ve vláknu dlouhá, může se tento puls mísit se sousedními pulsy, což ztěžuje jejich přesnou rekonstrukci. S rostoucí přenosovou rychlostí a délkou spoje se zvyšuje vliv chromatické disperze.

Chromatická disperze, jak již bylo zmíněno, závisí na materiálu a komponentách vlnovodu. Při určité vlnové délce λ o se chromatická disperze stane nulovou - tato vlnová délka se nazývá vlnová délka nulové disperze.

Jednovidové křemičité vlákno se stupňovitým indexem vykazuje nulovou disperzi při 1310 nm. Toto vlákno je často označováno jako vlákno s nedisperzním předpětím.

Disperze vlnovodu je primárně určena profilem indexu lomu jádra vlákna a vnitřního pláště. U vlákna s komplexním profilem indexu lomu lze změnou vztahu mezi disperzí prostředí a disperzí vlnovodu nejen posunout vlnovou délku s nulovou disperzí, ale také zvolit požadovaný tvar disperze. charakteristický, tzn. forma závislosti disperze na vlnové délce.

Tvar disperzní charakteristiky je klíčový pro systémy WDM, zejména u vláken s posunutou disperzí (ITU-T Rec. G.653).

Kromě parametru λ o se používá parametr S o, který popisuje strmost disperzní charakteristiky při vlnové délce λ o, Obr. 3.17. Obecně platí, že sklon na jiných vlnových délkách je odlišný od sklonu na vlnové délce λo. Aktuální hodnota sklonu S o určuje lineární složku disperze v okolí λ o.

Rýže. 3.17 Základní parametry závislosti chromatické disperze na vlnové délce: λ o - vlnová délka nulové disperze a S o - strmost disperzní charakteristiky v bodě nulové disperze

Chromatická disperze τ chr(obvykle měřeno v ps) lze vypočítat pomocí vzorce

τ chr = D(λ) Δτ L,

Kde D(λ)- koeficient chromatické disperze (ps/(nm*km)), a L- délka komunikační linky (km). Všimněte si, že tento vzorec není přesný v případě ultraúzkopásmových zdrojů záření.

Na Obr. Obrázek 3.18 ukazuje samostatně závislosti disperze vlnovodu pro vlákno s nevychýlenou (1) a vychýlenou (2) disperzí a disperzí materiálu na vlnové délce.

Rýže. 3.18 Závislost disperze na vlnové délce (chromatická disperze je definována jako součet disperzí materiálu a vlnovodu.)

Chromatická disperze přenosového systému je citlivá na:
zvýšení délky a počtu úseků komunikační linky;
zvýšení přenosové rychlosti (protože se zvětší efektivní šířka generační linky zdroje).

Je méně ovlivněn:
snížení frekvenčního intervalu mezi kanály;
zvýšením počtu kanálů.

Chromatická disperze se snižuje, když:
snížení absolutní hodnoty chromatické disperze vlákna;
disperzní kompenzace.

V systémech WDM s konvenčním standardním vláknem (ITU-T Rec. G.652) by měla být věnována zvláštní pozornost chromatické disperzi, protože je velká v oblasti vlnových délek 1550 nm.