Дисперсія

Ще раз повернемося до явища дисперсії та підсумуємо відомі факти (див. частину І посібника, п. 2.4). Дисперсія поділяється на міжмодову (модову) та хроматичну. Хроматичну дисперсію у свою чергу можна поділити на матеріальну (звичайну) дисперсію та хвильову, яка має місце градієнтних волокнах. У нашому розгляді випущено ще один тип дисперсії - так звану поляризаційну дисперсію. Такого типу дисперсія може виникати, наприклад, у волокнах, в яких спостерігаються відхилення форми перерізу волокна від кола. Оптична хвиля, як відомо, має векторний характер, тобто процес розповсюдження хвилі у волокні можна представити як розповсюдження ТЕ- і ТМ-коливання. Якщо структура волокна однорідна, переріз правильної форми, то ТЕ- і ТМ-хвилі мають однакові константи розповсюдження. Проте в процесі виготовлення або прокладки волокна коло може перетворитися на еліпс. Окрім цього, за рахунок вигинів, інших механічних збурень може виникати локальна анізотропія. У такому випадку ТЕ- і ТМ-моди мають різні константи розповсюдження. Отже, процес розповсюдження інформаційного сигналу супроводжується руйнуванням сигналу внаслідок різної швидкості, яка притаманна ортогонально-поляризованим модам. Зауважимо що, поляризаційна дисперсія за порядком набагато менше ніж міжмодова та хроматична. Отже, такою дисперсією можна нехтувати (особливо для багатомодових волокон). Проте у випадку, коли модова та хроматична дисперсії практично скомпенсовані та на граничних за довжиною ділянках ліній (особливо для одномодових волокон) вплив поляризаційної дисперсії стає досить помітним.

Модова* дисперсія здебільшого вимірюється в пс/км (час затримки на одиницю довжини). Хроматична дисперсія характеризується коефіцієнтом дисперсії що вимірюється в пс/(нм км). Поведінка коефіцієнту хроматичної

* додатково дивись пункт 1.4.5.

дисперсії подана на рисунку 1.3.3.

Повна дисперсія у волокні визначається за виразом:

, (1.3.2)

де – коефіцієнт міжмодової дисперсії, – коефіцієнт хроматичної дисперсії, – ширина спектральної лінії, – довжина волокна, – коефіцієнт зв’язку мод, який являє собою емпіричну величину зі значенням 0.6-0.7. Вираз (1.3.2) справедливий, якщо нехтувати поляризаційною дисперсією. Коефіцієнт виникає внаслідок того, що не завжди процес розповсюдження мод незалежний. За відповідних умов енергія одного коливання може перекачуватися в іншу моду і т. ін.

Як бачимо з рисунка для волокон з складним профілем показника заломлення може спостерігатися декілька точок нульової дисперсії