În prezent, fibrele cu un singur mod ocupă o poziție dominantă în tehnologia de comunicare cu fibră optică. Acest lucru se datorează faptului că, spre deosebire de fibra multimodică, o fibră cu un singur mod susține coerența spațială transversală a luminii și nu există dispersie intermodală. Dispersia cromatică limitează viteza și intervalul de transmitere a informației pe o fibră unică folosind un singur canal spectral.
Dispersia cromatică este lărgirea duratei unui puls de lumină în timpul propagării printr-o fibră, datorită diferenței în vitezele de grup de propagare a componentelor spectrale ale impulsului. Sursa de lumină în circuitele SCRP de mare viteză este de obicei lasere cu semiconductoare cu o lățime destul de îngustă, dar finită a spectrului de radiații.
În fibra de un singur mod, dispersia cromatică rezultă din interacțiunea a două fenomene-material și dispersia ghidului de undă. dispersie de material apare din cauza dependenței neliniare a indicelui de refracție al cuarț pe lungimea de undă și viteza de grup corespunzătoare, în timp ce motivul pentru dispersia waveguide depinde de lungimea de undă a relației cu viteza de grup la diametrul miezului și diferența de indice de refracție între miez și placare. A treia componentă a dispersiei, dispersia așa-numitul modul de polarizare (PMD) a doua dispersie de comandă sau grup diferențială întârzierea este determinată de caracteristicile de polarizare ale fibrei și are un efect similar cu efectul dispersiei cromatice. PMD de ordinul doi stabilește limita extremă la care poate fi compensată dispersia cromatică.
Răspândirea vitezelor de grup, adică magnitudinea lărgirii datorată dispersiei cromatice Xp în aproximarea liniară este direct proporțională cu lungimea fibrei L și lățimea spectrului # 916; # 955; lumină puls.
unde D # 955; - coeficient de dispersie cromatică (coeficient de dispersie cromatic). Aceasta este o mică modificare a întârzierii pulsului de lumină într-o secțiune de fibră cu o lungime de unitate (1 km), cu o singură modificare a lungimii de undă (1 nm) a suportului acestui impuls. Unitatea de măsură este ps / (nm · km). Valoarea sa este definită ca derivată a dependenței spectrale a întârzierii de grup # 964; d (# 955;):
Viteza de transmisie a informațiilor unui sistem cu fibră optică pe un singur canal de comunicare este maximă dacă întârzierea de grup este independentă de lungimea de undă, adică D # 955; = 0. lungime de undă # 955; corespunzătoare acestei condiții, se numește lungimea de undă a dispersiei zero. La această lungime de undă, coeficientul de dispersie cromatică are o valoare zero. Unitatea de măsură este nm.
În apropierea punctului de dispersie zero, dependența coeficientului de dispersie cromatică pe lungimea de undă poate fi aproximată printr-o dependență liniară:
unde S0 - panta dependenței spectrale a dispersiei cromatice (dispersie nulă siope) la o lungime de undă de dispersie la zero, așa cum este măsurată în ps / (nm 2 · km).
În conformitate cu recomandările ITU-T G.650, există trei metode reglementate pentru măsurarea dispersiei:
· Tehnica de schimbare a fazei;
· Metoda interferometrică (tehnica interferometrică);
Tehnica întârzierii impulsurilor.
Metoda cea mai comună de măsurare a dispersiei este metoda de fază și varietatea sa, metoda fazei diferențiale. Aceste metode oferă cea mai mare precizie a măsurătorilor și a confortului de realizare [D3].
Esența metodei de fază constă în compararea fazei semnalului trecut prin fibra măsurată cu faza semnalului de referință. Valorile de schimbare de fază obținute # 946; (# 947;) sunt legate de întârzierile de grup prin formula:
unde f este frecvența de modulație a semnalului. Întârzierile trebuie efectuate la mai multe lungimi de undă. Puteți efectua măsurători în mai multe moduri:
· Utilizați mai multe surse de radiație cu lungimi de undă fixe și un fotodetector cu bandă largă;
· Utilizați o sursă cu o lungime de undă reglabilă (laser tunabil sau sursă de bandă largă cu selector de lungimi de undă) și un fotodetector cu bandă largă;
· Utilizați o sursă de bandă largă cu selector de lungimi de undă.
În cazul utilizării unui dispersor cromatic cu o lungime de undă de lucru reglabilă, este necesar să se stabilească limitele intervalului spectral și etapa de schimbare a lungimii de undă. O diagramă bloc a metodei de fază pentru măsurarea dispersiei cromatice folosind o sursă de radiație în bandă largă și un fotodetector cu selector de lungime de undă este prezentată în Figura 10.19.
Semnalul de la oscilatorul master modulează puterea de radiație a sursei. Lampa modulată transmisă prin fibra testată este folosită ca semnal măsurat aplicat la contorul de fază. Același semnal de la oscilatorul de referință aplicat la contorul de fază pe alt canal servește ca semnal de referință. Contorul de fază măsoară schimbarea de fază între semnalul de referință și semnalul măsurat. Măsurătorile se repetă la fiecare dintre lungimile de undă selectate. Din valorile obținute ale schimbării relative de fază, valoarea întârzierii relative pentru toate lungimile de undă pe care s-au efectuat măsurătorile se calculează folosind formula (10.3.12). Prelucrarea rezultatelor măsurătorilor constă în selectarea dependenței funcționale # 964; (# 947;), ale căror valori la lungimile de undă măsurate sunt mai apropiate de valorile măsurate.
Standardele internaționale recomandă pentru fiecare tip de fibră și spectru de măsurători să aleagă dependențele funcționale sub forma unor polinoame, care sunt funcții de putere de lungime de undă # 947; cu coeficienți necunoscuți. În timpul procesării matematice a măsurătorilor, se calculează valorile acestor coeficienți. De exemplu, funcțiile Salmeyer cu trei sau cinci membri sunt utilizate pe scară largă. Dezvoltarea metodei de fază este metoda fazei diferențiale (metoda Differential Phase Shift), când sunt măsurate schimburile relative de fază și se măsoară întârzierile relative # 964; 1 și Două semnale la lungimi de undă apropiate adiacente # 955; 1 și # 955; 10.
Valoarea dispersiei la lungimea de undă # 955; 1/2. egală cu jumătate din suma lungimilor de undă # 955; 1 și # 955; 2. este determinată prin aproximarea liniară prin formula:
Metoda de interferență este o alternativă și este implementată utilizând schema structurală folosind interferometrul Mach-Zehnder și prezentat în Figura 10.20.
Radiația din sursa de bandă largă după selectorul de lungime de undă atinge interferometrul Mach-Zehnder. Când mișcarea liniară a capătului de fibră, o parte a brațului de referință al interferometrului, este adus într-o diferență cunoscută canal de referință între lungimile optice, ceea ce permite să se calculeze valoarea întârzierii de grup a semnalului luminos din fibra de testare este plasat în brațul de măsurare a interferometrului. Metoda interferometric se aplică atunci când măsurarea caracteristicilor segmentelor scurte de fibre de lungime de câțiva metri și este utilizată în principal pentru a controla procesul de fabricație în fabricarea fibrelor și a componentelor de sisteme de transport.
Metoda pulsului pentru măsurarea dispersiei cromatice. Standard ITUT G650 reglementează, de asemenea, metoda bazată pe o măsurare directă de întârziere de impulsuri optice cu diferite lungimi de undă în timp ce trec prin lungimea predeterminată a fibrei (offlight timp). În această metodă, se poate măsura intervalul de întârziere a impulsului laser optice într-o porțiune predeterminată a pasajului din fibre „înainte și înapoi“, adică când se reflectă de la capătul îndepărtat al fibrei. Precizia măsurării CD în această metodă este mai mică decât precizia măsurării prin metoda fazei datorită măsurării mai puțin precise a întârzierilor în timp. Schema instalației pentru efectuarea măsurătorilor rămâne aproape aceeași ca în metoda fazei. În locul contorului fazei măsurat prin metoda pulsului este necesară pentru a utiliza un alt dispozitiv capabil să măsoare intervalul de întârziere relativă a două impulsuri.
Întrucât acuratețea metodei pulsului este invers proporțională cu durata impulsurilor utilizate, este necesar ca durata acestora să nu fie mai mare de 400 ps.