2. Типы волоконных световодов

В зависимости от числа распространяющихся на рабочей частоте волн (мод) световоды разделяются на одно- и многомодовые.

Число мод зависит от соотношения диаметра в сердцевины световода и длины волны (лямбда). С увеличением в число передаваемых мод резко увеличивается. Для обеспечения одномодового режима передачи необходимо иметь очень малый диаметр сердцевины световода, соизмеримой с длиной волны.

Достоинством одномодовых систем являются малая дисперсия (искажение сигналов), большая информационно-пропускная способность и большая дальность передачи информации.

При многомодовой передаче за счет дисперсии импульс на приеме уширяется и искажается. Это обусловлено тем, что различные моды идут в световоде под разными углами, проходят различный путь и к концу линии приходят в различные отрезки времени. Дисперсия в многомодовых световодах существенно ограничивает полосу пропускания частот и дальность передачи. При одномодовой передаче распространяется лишь один луч и нет модовых искажений, что позволяет передавать большой объем информации на большие расстояния. Главными характеристиками световодов являются числовая апертура RI и геометрические размеры сердечника и оболочки. Для многомодовых световодов диаметр сердечника обычно равен 50 или 62,5 мкм, а диаметр оболочки - 125 мкм (50/125, 62,5/125). Такой световод способен пропускать от 1000 до 2000 мод. У одномодового световода диаметр сердечника выбирается таким образом, чтобы обеспечивались условия распространения только основной моды (8-10/125 мкм).

Показатель преломления оболочки обычно имеет постоянное значение, тогда как показатель преломления сердцевины может оставаться постоянным или же изменяться вдоль радиуса по определенному закону, который носит название профиля показателя преломления. Если сердечник световода имеет постоянное по радиусу значение показателя преломления, такие световоды называются световодами со ступенчатым профилем показателя преломления или ступенчатыми световодами. Если показатель преломления от центра к краю изменяется не ступенчато, а плавно, такие световоды называются световодами с градиентным профилем показателя преломления или просто градиентными световодами.

3)Дисперсия.

Дисперсия представляет собой рассеяние во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала, что влияет на полосу пропускания световода, то есть объем информации, который можно передать по ОК.

Физическим смыслом дисперсии является увеличение длительности импульса оптического излучения при его распространении по волоконному световоду длиной 1 км. Наличие этого эффекта приводит к появлению межсимвольной интерференции (взаимопроникновению, наложению волн) и, в конечном счете, к увеличению вероятности ошибки принимаемого сигнала.

Основными причинами возникновения дисперсии являются некогерентность источника излучения и конечная ширина спектра, а также существование большого числа мод. Дисперсия первого вида называется хроматической и имеет две составляющие: материальную и волновую.

Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны

Волновая дисперсия определяется процессами зависимости условий распространения моды от длины волны.

Межмодовая дисперсия возникает только в многомодовых волоконных световодах из-за наличия большого числа мод с различным временем распространения за счет различной длины пути, которые отдельные моды проходят в сердцевине волокна. Поэтому импульс оптического излучения по мере распространения будет расширяться, что эквивалентно сужению полосы пропускания.

Дисперсионные свойства тракта передачи оптического сигнала зависят также от источников излучения. Для лазерных источников, благодаря узкой полосе излучаемых частот дисперсия сказывается в меньшей степени. В некогерентных источниках (светодиодах) полоса излучения значительно шире и дисперсия проявляется довольно значительно.

Из-за сильной зависимости величины дисперсии от длины волны для одномодовых световодов часто указывают не абсолютное значение дисперсии, а величину длины волны нулевой дисперсии. Эффективное использование одномодовых световодов возможно только в специальном диапазоне 1300…1550 ни.