Хроматическая дисперсия в оптических волокнах

Хроматическая дисперсия — это явление, играющее важную роль в волоконно-оптической связи . Она возникает из-за того, что световой луч достигает пункта назначения с небольшой разницей во времени, содержащим различные цвета или длины волн. В результате происходит рассеивание (дисперсия) световых импульсов, передающих цифровую информацию. Для компенсации этой дисперсии необходимо принимать особые меры, чтобы оптоволокно обеспечивало максимальную пропускную способность.

 

Хроматическая дисперсия широко распространена, поскольку именно она является причиной радуги — солнечный свет рассеивается капельками воды в воздухе. Сэр Исаак Ньютон наблюдал это явление, пропуская солнечный свет через призму и наблюдая, как он расщепляется на спектр различных цветов. Эта дисперсия происходит потому, что разные цвета, или частоты света, ведут себя немного по-разному при прохождении через среду, например, стекло. В волоконных системах оптическое волокно, состоящее из сердцевины и оболочки из материалов с разным показателем преломления, неизбежно приводит к тому, что некоторые длины волн света распространяются медленнее или быстрее других.

 

Хроматическая дисперсия является серьёзным фактором в магистральных оптических волокнах. Её эффект заключается в том, что изначально чётко очерченные двоичные информационные импульсы растягиваются или сглаживаются. Это ухудшение затрудняет различение сигналов (единиц и нулей) на дальнем конце волокна. В результате эффективная информационная ёмкость, или полоса пропускания, оптоволоконного кабеля может значительно сужаться на любой заданной длине. Дисперсия добавляется, когда модулированный световой луч, состоящий из ряда близко расположенных длин волн, проходит по этому почти прозрачному волноводу.

 

Суть в том, что хроматическая дисперсия становится важным фактором и должна учитываться при разработке или развертывании оптоволоконного оборудования для использования в телекоммуникациях, кабельном телевидении или других высокоскоростных оптических сетях.

 

К счастью, разработаны методы, позволяющие компенсировать негативные эффекты хроматической дисперсии. Один из методов заключается в предварительной компенсации сигнала с учётом ожидаемой дисперсии до его передачи по оптоволокну. Другой метод предполагает использование компенсирующего дисперсию волокна на конце оптоволоконного кабеля для коррекции или нейтрализации дисперсии, возникшей при прохождении сигнала по оптоволокну. В результате эти методы широко используются для решения проблемы хроматической дисперсии.