Профильная дисперсия

Данный вид дисперсии проявляется в реальных оптических волокнах, которые могут быть регулярными (например, с регулярной, геликоидальной скруткой), нерегулярными (например, нерегулярное изменение границы раздела ППП), неоднородными (например, наличие инородных частиц).

На рис. 11 показаны основные причины возникновения профильной дисперсии. К ним относятся поперечные и продольные малые отклонения (флуктуация) геометрических размеров и формы волокна, например:

- небольшой эллиптичности поперечного сечения волокна; изменения границы профиля показателя преломления (ППП);

- осевые и внеосевые провалы ППП, вызванные особенностями технологии изготовления ОВ.

Продольные флуктуации могут возникать в процессе изготовления ОВ и ОК, строительства и эксплуатации ВОЛС. В ряду случаев профильная дисперсия может оказать существенное влияние на общую дисперсию. Профильная дисперсия может проявляться как в многомодовых, так и в одномодовых ОВ. Физически происходит перекачка энергии между направляемыми, оболочковыми и излучаемыми волнами (рис. 8).

Величина уширения импульсов из-за профильной дисперсии τ_пр, находится из выражения (17). Это выражение справедливо для одномодовых волокон при реальной флуктуации границы раздела ППП (рис. 11). При наличии других внешних влияющих факторов ее величина может значительно увеличиваться.

Для инженерных расчетов можно использовать упрощенную формулу:

τ_пр = ΔλℓП(λ). (41)

где

• П(λ) - удельная профильная дисперсия, значения которой затабулированы (табл. 7);

• Δλ - ширина спектра излучения источника;

• ℓ - длина линии.

Удельная профильная дисперсия, выражается в пикосекундах на километр длины световода и на нанометр ширины спектра.

Таблица 7

Длина волны λ, мкм	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,55	1,6	1,8
П(λ), пс/(км.нм)	0	1,5	5	2,5	4	5	5,5	6,5	7,5

Сравнивая дисперсионные характеристики различных световодов, можно отметить, что лучшими с этой точки зрения являются одномодовые световоды, где присутствует лишь хроматическая дисперсия, величина которой не превышает нескольких пикосекунд в определенном диапазоне длин волн (λ=1,2 ... 1,6 мкм).

Из многомодовых световодов лучшие данные по дисперсии у градиентных световодов с плавным параболическим законом изменения показателя преломления, в которых происходит выравнивание времени распространения различных мод и определяющей является материальная дисперсия. По абсолютной величине дисперсия уменьшается с ростом длины волны и колеблется в пределах 1...2 нс/км.

Наиболее сильно дисперсия проявляется у ступенчатых многомодовых световодов, что приводит к уменьшению их использования на цифровых высокоскоростных линиях связи.

Результирующее значение уширения импульсов за счет модовой, материальной, волноводной и профильной дисперсий определяется из выражения (18).

Дисперсия в основном определяет ширину полосы передаваемых частот и, соответственно, число каналов передачи информации.