Почему говорят, что разные «цвета» света движутся с разной скоростью? Вызывает ли это «расплывание» или размывание сигнала?
Дисперсия в оптических волокнах — это физическое явление, при котором оптический сигнал расширяется во времени по мере прохождения по волокну. Это происходит потому, что различные компоненты светового сигнала (различные длины волн или „цвета“) движутся с разной скоростью.
Почему „разные цвета“ движутся с разной скоростью
Скорость света в оптическом волокне определяется показателем преломления (n) материала стекла (v = c/n). В оптических волокнах показатель преломления не является постоянной величиной; он незначительно изменяется в зависимости от длины волны (цвета) света. Это явление известно как материальная дисперсия.
Поскольку типичный оптический сигнал представляет собой не одну бесконечно узкую длину волны, а импульс, содержащий узкий спектр длин волн, каждая часть этого спектра „видит“ разный показатель преломления и, следовательно, движется с немного разной скоростью.
Приводит ли это к „расплыванию“ или размытию сигнала?
Да, именно так. Этот эффект известен как уширение импульса.
- На входе: Вы начинаете с четкого, хорошо определенного цифрового импульса (представляющего „1“ в данных).
- Во время передачи: Поскольку „более быстрые“ цвета достигают конца волокна раньше „более медленных“, импульс начинает растягиваться.
- На выходе: Четкий импульс „расплылся“ или „размылся“.
Если дисперсия достаточно велика или волокно достаточно длинное, хвост одного импульса будет перекрываться с началом следующего импульса. Это называется межсимвольной интерференцией (ISI), которая приводит к ошибкам данных и ограничивает максимальную полосу пропускания и дальность передачи волоконно-оптической системы.
Дисперсия в технологии FBG
В контексте Брэгговских решеток в оптическом волокне (FBG) дисперсию можно точно контролировать. Например, наклонные брэгговские решетки (CFBG) специально разработаны так, чтобы иметь профиль показателя преломления, который изменяется вдоль длины решетки. Это позволяет им отражать разные длины волн в разных точках, эффективно действуя как „компенсатор“ для устранения уширения импульса, вызванного волокном.
DCYS (OFSCN®) использует передовые технологии записи решеток для обеспечения высокой целостности сигнала в приложениях для датчиков. Дополнительные технические сведения о характеристиках FBG можно найти здесь:
Брэгговская решетка в оптическом волокне (FBG) — Принцип и технология
Стандартная структура FBG для зондирования:
