Проектирование волоконно-оптической линии передачи
2.3 Расчет дисперсии оптического волокна
Дисперсия - это расстояние во времени спектральных и модовых составляющих оптического сигнала. Дисперсионные искажения имеют характер фазовых искажений. При работе цифровой системы передачи они выражаются в уширении передаваемых импульсов, и, как следствие, в ограничении пропускной способности оптического кабеля.
Причинами дисперсии являются:
- существование большого количества мод;
- некогерентность источников излучения;
Дисперсия, возникающая вследствие существования большого количества мод, называют модовой (). Дисперсия, обусловленная некогерентностью источника излучения, называется хроматической (частотной) дисперсией - и состоит из двух составляющих - материальной () и волноводной () дисперсий. Материальная дисперсия связана с зависимостью показателя преломления от длины волны, а волноводная обусловлена зависимостью коэффициента распространения от длины волны.
Уширение импульсов на расстоянии 1 км в результате дисперсии рассчитывается по формуле:
(2.13)
Так как расчет ведется для одномодового волокна, то модовая дисперсия будет отсутствовать, и результирующая дисперсия будет вычисляться по формуле:
(2.14)
Материальная дисперсия одномодового оптического волокна определяется по формуле:
, (2.15)
где - ширина спектра излучения источника света;
- удельная дисперсия материала.
Уширение импульсов, обусловленное волноводной дисперсией, определяется по формуле:
, (2.16)
где - удельная волноводная дисперсия.
Значение выбираются исходя из типа излучателя ( мкм).
Значение удельной материальной дисперсии и удельной волноводной дисперсии можно рассчитать по формулам:
, (2.17)
, (2.18)
где - длина волны, мкм;
- скорость света, ;
- показатель преломления сердечника;
и - коэффициенты из таблицы 2.1.
- относительная разность показателей преломления;
- производная, рассчитывается по формуле:
(2.19)
Таким образом, подставив все необходимые значения найдем дисперсию в волокне:
Из расчетов видно, что дисперсия получается слишком большая, поэтому необходимо выбрать значение дисперсии из графиком, которые приведены в методическом указании.
Результирующее удельное значение дисперсии таким образом составит:
Результирующая дисперсия будет: