2.3.7. Поляризационная дисперсия

В одномодовых ОВ на длинах волн, где хроматическая дисперсия равна нулю, уширение импульсов происходив из-за поляризационной модовой дис­персии (ПМД).

Дело в том, что в одномодовом ОВ реально распространяется не одна мо­да, а две фундаментальные моды - две взаимно перпендикулярные поляризации входного сигнала. В идеальном, т. е. однородном по геометрии, волокне две эти моды распространяются с одинаковой скоростью. Однако реальные ОВ имеют неидеальные геометрические размеры, что приводит к разным скоростям рас­пространения, а значит, и времени распространения этих двух мод с разными состояниями поляризации. Отсюда поляризационная модовая дисперсия харак­теризуется временем дифференциальной групповой задержки между двумя ор­тогонально поляризованными модами. Сама величина ПМД определяется ком­бинацией двух факторов: линейного двулучепреломления и взаимодействия мод.

Два вида механизмов определяют появление поляризационной модовой дисперсии в ОВ: внутренние и внешние. Внутренние механизмы связаны с асимметрией поперечного сечения. Сюда относятся: некруглость сердцевины и оболочки ОВ, неконцентричности покрытия и сердцевины по отношению к оболочке, эллиптичность покрытия. Внешние механизмы связаны с усилиями, действующими на ОВ. К ним относятся радиальные напряжения сжатия, напря­жения сжатия и растяжения при изгибе ОВ, а также напряжения сдвига при кру­чении ОВ.

Поляризационная модовая дисперсия τ_пмд возникает вследствие разной скорости распространения двух взаимноперпендикулярных поляризаций ос­новной моды ОВ:

(2.63)

где К_пмд - коэффициент удельной поляризационной дисперсии.

Важной особенностью ПМД является то, что ее величина не является по­стоянной, так как с одной стороны характеристики асимметрии ОВ имеют слу­чайное распределение по длине волокна и во времени, а с другой, - зависит от технологии воздействий на ОК, таких как сжатие, изгиб и другие. В специфи­кациях обычно приводятся два параметра, характеризующих величину ПМД: индивидуального волокна и протяженной линии.

Величина ПМД одного участка линии может случайным образом склады­ваться/вычитаться с величиной другого участка, поэтому коэффициент ПМД

протяженной линии, состоящей из соединенных отдельных ОВ, определяется как квадратный корень из математического ожидания квадрата коэффициентов ПМД отдельных волокон.

Поляризационная модовая дисперсия проявляется исключительно в одномодовых волокнах с эллиптической сердцевиной и первоначально во внима­ние не принималась, однако в дальнейшем по мере увеличения протяженности линий и широкополосности сигнала (полоса пропускания 2,4 Гбит/с и выше) уменьшилось влияние ПМД как фактора, ограничивающего дальность и ско­рость передачи.

Поэтому результирующая дисперсия одномодового волокна

. (2.64)

Вследствие сложного характера явления качественная оценка поляриза­ционной модовой дисперсии затруднительна. Обычно значение ПМД в оптиче­ских волокнах не превышает 0,5 пс/√км.