Pašreizējā optisko sakaru attīstības vilnī optisko šķiedru kabeļi un komponenti ir plaši izmantoti dažādās jomās, kļūstot par galvenajiem virzītājspēkiem progresam. Optiskās šķiedras dispersija kā nozīmīga koncepcija optiskajā jomā ne tikai būtiski ietekmē optiskās komunikācijas attīstību, bet arī demonstrē milzīgu potenciālu spektroskopijā, optiskajā attēlveidošanā un citās jomās.
Kas ir optiskās šķiedras dispersija?
Optisko šķiedru izkliede attiecas uz parādību, kad signāli, kas tiek pārraidīti caur optiskajām šķiedrām, kas satur dažādus frekvenču komponentus un režīmu komponentus, piedzīvo kropļojumus šo komponentu pārraides ātruma izmaiņu dēļ.
Kā dispersija optiskajās šķiedrās ietekmē optiskās sakaru sistēmas?
Izkliede optiskajās šķiedrās izraisa optisko impulsu impulsa paplašināšanos. Ja izkliede ir spēcīga, optiskie impulsi var pārklāties laikā, izraisot starpsimbolu traucējumus un palielinātu bitu kļūdu līmeni. Tādējādi optiskās šķiedras dispersija ne tikai ietekmē optisko šķiedru pārraides jaudu, bet arī ierobežo optisko sakaru sistēmu releja attālumu.
Kādi ir optiskās šķiedras dispersijas veidi un to asociācijas?
Optisko šķiedru dispersija galvenokārt ietver materiāla dispersiju, polarizācijas režīma dispersiju (PMD), viļņvada dispersiju un režīma dispersiju.
Materiāla izkliede:
Materiāla izkliede notiek šķiedru materiāla refrakcijas indeksa svārstību dēļ ar gaismas viļņa frekvenci. Parasti šķiedru materiāla refrakcijas indekss mainās līdz ar gaismas viļņa frekvenci, izraisot dažādu signāla frekvenču komponentu grupu ātruma atšķirību, kā rezultātā rodas izkliede.
Polarizācijas režīma dispersija:
Polarizācijas režīma dispersija, saīsināti kā PMD, attiecas uz polarizācijas dispersiju optiskajās šķiedrās. Tas notiek tāpēc, ka faktiskās šķiedras pamatrežīms satur divus ortogonālās polarizācijas režīmus. Izplatīšanās laikā pa šķiedru ārējie faktori, piemēram, temperatūras un spiediena svārstības, izraisa savienojumu starp šiem režīmiem, un tie izplatās ar atšķirīgu ātrumu, izraisot impulsa paplašināšanos un signāla kropļojumus.
Viļņvada dispersija:
Viļņvada izkliede rodas no dažādiem viļņvada struktūras vadošajiem raksturlielumiem dažādu frekvenču gaismas viļņiem. Šķiedras viļņvada struktūra var būt šķiedras iekšējā struktūra vai ārējie ierobežojumi vai mikrostruktūras, ko izraisa vide. Viļņvada dispersija parasti izpaužas kā izplatīšanās konstantes atkarība no frekvences, kā rezultātā gaismas viļņi dažādās frekvencēs izplatās dažādos ātrumos viļņvadā.
Režīmu izkliede:
Režīmu izkliede izriet no dažādiem gaismas viļņu pārraides raksturlielumiem šķiedrā dažādos pārraides režīmos (piemēram, pamata režīms, augstākas kārtas režīmi). Gaismas viļņiem izplatoties šķiedrā, režīma lauka sadalījuma atšķirības izraisa dažādu frekvenču gaismas viļņu fāzes ātrumu, kā rezultātā rodas režīma izkliede.
Optisko šķiedru dispersijas testēšanas metodes:
1. Laika domēna metodes: tās ietver optisko impulsu paplašināšanās novērošanu laikā, lai izmērītu šķiedru dispersijas raksturlielumus. Izplatītas metodes ietver optisko laika domēna reflektometriju (OTDR) un pašfāzes modulāciju (SPM).
2. Frekvences domēna metodes: tās ietver izmaiņu novērošanu frekvenču domēnā, lai izmērītu šķiedru izkliedes raksturlielumus. Bieži izmantotās metodes ir frekvenču domēna spektroskopija un frekvenču domēna fāzes nobīdes metodes.
3. Fāzu salīdzināšanas metode. Šī metode izmanto gaismas viļņu fāzu atšķirības dažādās frekvencēs, ko pārraida caur šķiedru, lai izmērītu šķiedru dispersijas raksturlielumus.
Noslēgumā jāsaka, ka optiskās šķiedras dispersija ar tās dažādajiem veidiem un testēšanas metodēm būtiski ietekmē optisko sakaru sistēmu darbību. Šo izkliedes parādību izpratne un kontrole ir ļoti svarīga, lai optimizētu optisko šķiedru sistēmu veiktspēju dažādos lietojumos.