Tìm Hiểu Về Tán Sắc Sợi Quang

Tán sắc sợi quang mô tả quá trình tín hiệu đầu vào mở rộng / lan truyền như thế nào khi nó truyền / đi xuống sợi quang. Thông thường, tán sắc trong cáp quang bao gồm tán sắc phương thức, tán sắc sắc độ và tán sắc phương thức phân cực.

Phân tán phương thức

Tán sắc phương thức là một cơ chế biến dạng xảy ra trong sợi đa mode (MM) và các ống dẫn sóng khác, trong đó tín hiệu được lan truyền theo thời gian vì vận tốc truyền khác nhau đối với tất cả các chế độ. Như chúng ta đã biết, các tia sáng đi vào sợi quang ở các góc tới khác nhau sẽ đi qua các đường / chế độ khác nhau. Một số tia sáng này sẽ truyền thẳng qua trung tâm của sợi quang (chế độ dọc trục) trong khi những tia khác sẽ liên tục bật ra khỏi ranh giới lớp bọc / lõi để chạy ngoằn ngoèo dọc theo ống dẫn sóng, như được minh họa bên dưới với sợi quang đa mode chỉ số bước. Bất cứ khi nào có một lần bật lại, sự phân tán theo phương thức (hoặc sự phân tán giữa các phương thức) sẽ xảy ra. Đường dẫn càng dài thì độ phân tán mô hình càng cao. Ví dụ, các chế độ bậc cao (ánh sáng đi vào ở các góc nhọn) có độ phân tán mô hình nhiều hơn các chế độ bậc thấp (ánh sáng đi vào ở các góc nhỏ hơn).

Sợi quang đa chế độ có thể hỗ trợ tối đa 17 chế độ ánh sáng cùng một lúc, chịu được nhiều chế độ phân tán. Trong khi đó, nếu sợi quang là sợi đơn mode, sẽ không có sự phân tán theo phương thức vì chỉ có một chế độ và ánh sáng đi dọc theo trục sợi (đi vào chế độ dọc trục) mà không bị bật ra khỏi ranh giới lớp phủ.

Tuy nhiên, mọi thứ sẽ khác nếu người ta sử dụng sợi quang đa mode chỉ số phân cấp. Mặc dù các tia sáng cũng di chuyển theo các phương thức khác nhau, nhưng sự phân tán theo phương thức sẽ bị giảm đi rất nhiều do tốc độ truyền ánh sáng khác nhau. Để biết thêm chi tiết, hãy tham khảo Sợi đa chế độ theo bước so với Sợi đa chế độ phân loại .

Phân tán màu

Tán sắc là hiện tượng tín hiệu lan truyền theo thời gian do các tia sáng có tốc độ khác nhau. Sự phân tán sắc độ là sự kết hợp của vật liệu và hiệu ứng phân tán ống dẫn sóng.

Tán sắc vật liệu là do sự phụ thuộc bước sóng của chiết suất vào vật liệu lõi sợi. Tán sắc ống dẫn sóng xảy ra do sự phụ thuộc của hằng số truyền phương thức vào các tham số sợi (bán kính lõi, và sự khác biệt giữa chiết suất trong lõi sợi và lớp phủ sợi) và bước sóng tín hiệu. Ở một tần số cụ thể nào đó, hai hiệu ứng này có thể triệt tiêu lẫn nhau tạo ra bước sóng có độ phân tán màu xấp xỉ 0.

Hơn nữa, sự phân tán màu sắc không phải lúc nào cũng là một điều xấu. Ánh sáng truyền đi với nhiều tốc độ khác nhau ở các bước sóng hoặc vật liệu khác nhau. Các tốc độ thay đổi này làm cho các xung lan ra hoặc nén khi chúng truyền xuống sợi, do đó có thể tùy chỉnh chỉ số của cấu hình khúc xạ để tạo ra sợi cho các ứng dụng khác nhau. Ví dụ, các sợi G.652 được thiết kế theo cách này.

Chế độ phân tán phân tán

Chế độ tán sắc phân cực (PMD) biểu thị sự phụ thuộc phân cực của các đặc tính lan truyền của sóng ánh sáng trong sợi quang. Trong sợi quang, thường có một số khác biệt nhỏ về đặc tính lan truyền của sóng ánh sáng với các trạng thái phân cực khác nhau. Khi ánh sáng được định nghĩa là một vùng năng lượng hay sóng năng lượng, nó sở hữu 2 trục vuông góc với nhau, đó là suất điện động và lực động từ. Thời điểm năng lượng bên trong hai trục này truyền với tốc độ khác nhau trong một sợi quang, PMD xảy ra.

PMD có những ảnh hưởng nhỏ đối với các mạng có tốc độ liên kết thấp hơn 2,5 Gbps ngay cả khi khoảng cách truyền dài hơn 1000 km. Tuy nhiên, khi tốc độ tăng lên, nó trở thành một thông số quan trọng hơn, đặc biệt khi tốc độ trên 10 Gbps. Ngoài PMD cố hữu chính gây ra bởi quá trình sản xuất thủy tinh, PMD cũng có thể bị ảnh hưởng hoặc gây ra bởi hệ thống cáp quang, cách lắp đặt và môi trường hoạt động của cáp.

Tóm lược

Mặc dù sự phân tán của sợi quang có xu hướng lan truyền theo thời gian và làm sai lệch tín hiệu theo nhiều cách, nhưng nó không phải lúc nào cũng có hại cho việc truyền tín hiệu viễn thông trong các liên kết cáp quang. Trên thực tế, tốt hơn là nên có một số lượng phân tán khi sử dụng ghép kênh phân chia bước sóng vì nó có thể giảm thiểu các hiệu ứng phi tuyến.