дБ), які беруться з технічних умов (контрактних специфікацій) для обладнання ВОЛЗ.
Дисперсія
Світловий сигнал в цифрових системах передачі надходить у світловод імпульсами, які внаслідок некогерентности реальних джерел випромінювання містять складові з різною частотою. Розширенням світлового імпульсу, що викликається різницею часу поширення його спектральних і поляризаційних компонент, і називається дисперсією.
Світлова хвиля, що поширюється вздовж напрямку x , описується рівнянням:
(3.2.1)
де А - амплітуда світлової хвилі; - її кутова частота, k - хвильове число.
Якщо взяти фіксоване значення фази хвилі:
= const, (3.2.2)
то швидкість переміщення фази в просторі або фазова швидкість буде:
. (3.2.3)
Світловий імпульс, що поширюється в ОВ являє собою суперпозицію електромагнітних хвиль з частотами, укладеними в інтервалі О”, яка називається групою хвиль виду (3.2.1). У момент часу t в різних точках для різних x хвилі будуть підсилювати один одного, що призводить до появи максимуму інтенсивності групи хвиль ( центр групи хвиль ), або послаблювати. Центр групи хвиль переміщається зі швидкістю:
, (3.2.4)
званої груповий . Замінивши k = 2 ПЂ / О» і висловивши, отримаємо співвідношення, що виражає залежність групової швидкості від довжини хвилі:
. (3.2.5)
Це і є причиною, що приводить до відмінності швидкостей поширення частотних складових випромінюваного спектру з оптичного волокна. В результаті у міру поширення по оптичному волокну частотні складові досягають приймача в різний час. Внаслідок цього імпульсний сигнал на виході ОВ видозмінюється, стаючи В«розмитимВ». Це явище називається хвилеводної дисперсією , яка визначається показ Ательє заломлення ОВ і шириною спектру випромінювання джерела О”О» і що має розмірність часу:
(3.2.6)
де О” - відносна різниця показників заломлення серцевини і оболонки, L - довжина ОВ, - Коефіцієнт хвилеводної дисперсії, званий питомої хвилеводної дисперсією. Залежність питомої хвилеводної дисперсії від довжини хвилі показана на рис. 3.2. p> Швидкість поширення хвилі залежить не тільки від частоти, а й від середовища поширення. Для пояснення цього явища електрони всередині атомів і молекул розглядаються в теорії дисперсії квазіпружної пов'язаними. При проходженні через речовину світлової хвилі кожен електрон виявляється під впливом електричної сили і починає здійснювати вимушені коливання. Коливні електрони збуджують вторинні хвилі, що поширюються зі швидкістю з , які, складаючись з первинною, утворюють результуючу хвилю. Ця результуюча хвиля поширюється в речовині з фазовою швидкістю v , причому, чим ближче частота первинної хвилі до власної частоти електронів, тим сильніше будуть вимушені коливання електронів і відмінність між v і c буде більше, що пояснює залежність. У внаслідок зміщення електронів з положень рівноваги молекула речовини набуває електричний дипольний момент. Тобто при взаємодії електромагнітної хвилі з пов'язаними електронами відгук середовища залежить від частоти світлового імпульсу, що і определает залежність показника заломлення від довжини хвилі, яка характеризує дисперсійні властивості оптичних матеріалів:
, (3.2.7)
де N - щільність частинок (число часток в одиниці об'єму), m і е - маса і заряд електрона відповідно, - резонансні довжини хвиль, - змушують осциляції електричні сили. У широкому спектральному діапазоні, що включає звичайний ультрафіолет, видиму область і ближню інфрачервону область, кварцове скло прозоро і дана формула Солмейера застосовна з дуже високою точністю.
Явище, виникнення якого пов'язано з характерними частотами, на яких середовище поглинає електромагнітне випромінювання внаслідок осциляції пов'язаних електронів, і яке визначає уширение тривалості світлового імпульсу після його проходження через дисперсійне середовище, називається в техніці волоконно-оптичного зв'язку матеріальної дисперсією :
(3.2.8)
де коефіцієнт М ( О» ) називається питомою матеріальної дисперсією. На довжині хвилі О» = 1276 нм у кварцу величина, отже коефіцієнт матеріальної дисперсії M ( О» ) = 0 (див. рис. 3.2). При довжині хвилі О» > 1276 нм M ( О» ) змінює знак і приймає негативні значення, у результаті чого на довжині хвилі (приблизно 1310 В± 10 нм для ступеневої одномодового волокна) відбувається взаємна компенсація М ( О» ) і N ( О» ). Довжина хвилі, при якій це відбувається, називається довжиною хвилі нульової дисперсії . Звичайно вказується деякий діапазон довжин хвиль, в межах яких може варіюватися для даного конкре...
