Sklaida tokia graži, kodėl optiniams skaidulams tai nepatinka?

Daugiau nei prieš tris šimtus metų Europoje, saulėtą popietę, Niutonas išdėstė tokį planą.

Tegul saulės šviesa šviečia ant prizmės. Prasiskverbusi per prizmę, šviesa pasklinda į spalvingas juosteles, sudarytas iš raudonos, oranžinės, geltonos, žalios, mėlynos ir violetinės spalvos, ir projektuojamas ant kambario užuolaidos. Tokiu būdu iš pažiūros skaidri saulės šviesa prizmės pagalba virsta neįtikėtinomis spalvų juostomis.

Po to Niutonas atidarė vertikalų plyšį užuolaidos viduryje ir sutvarkė antrą prizmę bei antrąją užuolaidą už užuolaidos.

Mačiau, kaip jis pasuka pirmąją prizmę ir projektuoja septynias spalvingas raudonos, oranžinės, geltonos, žalios, mėlynos ir violetinės spalvos juosteles ant pirmosios užuolaidos plyšių, o paskui per antrąją prizmę ant antrosios užuolaidos. Įvyko stebuklas. Tai, kas pasirodė ant antrosios užuolaidos, buvo vienos spalvos šviesa. Scheminė schema yra tokia:

Šiuo metu saulės šviesa yra padalinta į kelias atskiras spalvas ir pateikiama ant antrosios užuolaidos. Viešpats Niu naudoja prizmę, kad išsklaidytų paslaptį: šviesa gali būti išsklaidyta! Atrodo, kad saulės šviesa yra sandari, o po įprastu vaizdu yra spalvinga šerdis. Tai mes dažnai vadiname šviesos sklaida.

1. Kaip gaminama dispersija?

Reiškinys, kai sudėtinė šviesa suskaidoma į tris spalvas, vadinamas šviesos sklaida.

Prizmės eksperimente saulės šviesa (tai yra sudėtinė šviesa) patenka į stiklą iš oro, o tada patenka į orą iš stiklo, kur ji lūžta du kartus. Turite žinoti, kad viskas yra naudinga. Kai įvyksta refrakcija, šviesa natūraliai pasirinks trumpiausią kelią ir judės į priekį, sumažindama energijos nuostolius. Iš aukščiau pateikto Niutono prizmės eksperimento žinome, kad sudėtinė šviesa iš esmės susideda iš daugybės atskirų skirtingų spalvų šviesų. Šios šviesos turi skirtingą bangos ilgį, o skirtingų bangų ilgių šviesos energija yra labai skirtinga. Sunku suderinti nuomones, o skirtingų bangų ilgių šviesa turi skirtingas nuomones, kaip pasirinkti kelią po lūžio. Todėl išlipę iš prizmės „išsiskyrė“.

Taigi, kodėl šviesa sklaidosi? Pasirodo, kad šią sklaidą sukelia šviesos bangos ilgis. Skirtingų bangų ilgių šviesa turi skirtingą lūžio rodiklį terpėje ir skirtingus sklidimo greičius (takus), todėl neišvengiamai šviesa (-ės) sklis ir sklis, susidaro dispersija.

Šviesos dispersijos reiškinys rodo, kad šviesos greitis, sklindantis terpėje, turi didelį ryšį su lūžio rodikliu. Kuo didesnis lūžio rodiklis, tuo mažesnis šviesos greitis. Žiūrėkite šią formulę:

V=C/N

C yra šviesos sklidimo vakuume greitis,

pastovus 300,000 km/s

N yra terpės ir šviesos lūžio rodiklis

2. Sklaidos poveikis

Nors sklaida gali padėti mums patekti į spalvingą pasaulį, komunikacijos srityje sklaida tikrai nėra tokia graži.

Perduodant optinius signalus optinėse skaidulose, dispersija yra vienas iš svarbių nuostolius sukeliančių veiksnių.

Taip yra todėl, kad šviesos lūžio rodiklis sukelia dispersiją, kuri sukelia tarpkodų trukdžius šviesos impulsui, taip išplečiant išėjimo galą.

Kas yra tempimas?

Platinimas reiškia, kad skirtingo bangos ilgio šviesa terpėje sklinda skirtingu greičiu dėl skirtingų lūžio rodiklių, todėl didėja spektrinis plotis. Kitaip tariant, kai šviesos spindulys perduodamas terpėje, kai kurios šviesos bangos turi didelį lūžio rodiklį ir labai nukrypsta nuo kilimo ir tūpimo tako.

Kai kurios šviesos bangos turi nedidelį lūžio rodiklį ir, nors jos yra kreivos, jos vis tiek gali sklisti iš anksto nustatyta kryptimi.

Dėl šviesos bangų disonanso šio šviesos pluošto plotis yra didesnis nei prieš patenkant į terpę, todėl susidaro išplėtimas.

Dispersijos atveju kuo ilgesnis optinio signalo perdavimo atstumas, tuo rimtesnis bus išplėtimas. Rezultatas yra signalo iškraipymas ir bitų klaidų dažnio našumo pablogėjimas, o tai labai paveikia informacijos perdavimo kokybę.

Kaip išvengti sklaidos įtakos bendravimui?

3. Kaip išvengti sklaidos įtakos?

Po ilgų tyrinėjimų ir tyrimų žmonės rado būdą, kaip panaudoti kompensaciją, kad subalansuotų sklaidos praradimą. Tarp įvairių kompensavimo būdų dispersijos kompensavimo pluošto technologija yra labai pripažintas dispersijos kompensavimo metodas.

Vienas iš dispersijos kompensavimo būdų: dispersijos kompensavimo pluoštas DCF

Įprastose vieno modo optinio pluošto sistemose optinio pluošto veikimo bangos ilgis turi didelę teigiamą dispersiją esant 1550 nm.

Teigiamos dispersijos charakteristikos: Didėjant bangos ilgiui, lūžio rodiklis palaipsniui mažėja.

Pagal kompensavimo idėją prie šių optinių skaidulų reikia pridėti neigiamą dispersiją, kad būtų kompensuota dispersija, siekiant užtikrinti, kad bendra visos šviesolaidžio linijos dispersija būtų maždaug lygi nuliui. Dispersijos kompensavimo pluoštas (DCF) yra naujo tipo vienmodis pluoštas, daugiausia skirtas 1550 nm bangos ilgiui. Jis turi didelę neigiamą dispersiją esant 1550 nm (neigiamos dispersijos ir teigiamos dispersijos charakteristikos yra priešingos) ir gali būti naudojamas įprastuose vienmodžiuose šviesolaidiniuose kabeliuose. Dispersijos kompensavimas atliekamas šviesolaidžio sistemoje. Kaip parodyta paveikslėlyje žemiau, kompensuotų teigiamų ir neigiamų dispersijų suma artėja prie nulio ties 1550 nm.

Toliau pateikiama dispersijos kompensavimo pluošto formulė, taikoma vienmodžiui pluoštui.

D(As)L+Dc(As)Lc=0

D( λ s) yra vienmodės skaidulos sklaidos koeficientas esant darbiniam bangos ilgiui λ s

Dc( λ s) yra DCF dispersijos koeficientas esant darbiniam bangos ilgiui λ s

L ir LC yra atitinkamai įprasto vienmodžio pluošto ir D CF ilgiai.

Praktikoje DCF ir vienmodis pluoštas nuosekliai naudojami perdavimo linijoje, siekiant kompensuoti teigiamą vienmodžio pluošto sklaidą esant 1550 nm optiniam bangos ilgiui, kad būtų padidintas relės atstumas ir sumažintas nuostolis, kad būtų pasiektas didelis greitis, didelės talpos ir tolimojo ryšio. Kaip parodyta žemiau:

Kaip dispersijos kompensacija, DCF turi šiuos privalumus:

Kompensavimo efektas yra puikus ir sistema veikia stabiliai.

Operacija yra paprasta, o kompensacinis pluoštas gali būti tiesiogiai prijungtas prie perdavimo sistemos, kad būtų galima kompensuoti.

Sklaidos kompensavimo dydis yra reguliuojamas pagal poreikį ir gali būti koreguojamas pagal faktinį perdavimo sistemos reikalingą kompensavimo dydį.

Pastebėti:

Kai optinis signalas perdavimo linija sklinda toliau, atsiras kitų nuostolių, pavyzdžiui, linijos susilpnėjimas. Siekiant išvengti linijos slopinimo, būtina apsvarstyti galimybę naudoti EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) ​​erbiu legiruotą skaidulų stiprintuvą.