Disperzija je tako lijepa, zašto se optičkim vlaknima ne sviđa?

Prije više od tri stotine godina u Evropi, jednog sunčanog popodneva, Newton je iznio takav plan.

Neka sunčeva svjetlost obasja prizmu. Nakon što prodre kroz prizmu, svjetlost se širi u šarene trake sastavljene od crvene, narandžaste, žute, zelene, plave i ljubičaste i projektuje se na zavjesu u prostoriji. Na taj način se naizgled prozirna sunčeva svjetlost uz pomoć prizme pretvara u nevjerovatne trake boja.

Nakon toga, Njutn je otvorio vertikalnu pukotinu u sredini zavese i postavio drugu prizmu i drugu zavesu iza zavese.

Vidio sam ga kako okreće prvu prizmu i projektuje sedam šarenih traka crvene, narandžaste, žute, zelene, plave i ljubičaste na pukotine prve zavjese, a zatim kroz drugu prizmu na drugu zavjesu. Desilo se čudo. Ono što se pojavilo na drugoj zavjesi bila je jednobojna svjetlost. Šematski dijagram je sljedeći:

U ovom trenutku, sunčeva svjetlost je podijeljena u više pojedinačnih boja i predstavljena na drugoj zavjesi. Lord Niu koristi prizmu da razbije tajnu: svjetlost se može raspršiti! Čini se da je sunčeva svjetlost zatvorena, a ispod običnog izgleda nalazi se šareno jezgro. To je ono što često nazivamo disperzijom svjetlosti.

1. Kako se proizvodi disperzija?

Fenomen da se kompozitna svjetlost razlaže na tri boje naziva se disperzija svjetlosti.

U eksperimentu s prizmom, sunčeva svjetlost (tj. kompozitna svjetlost) ulazi u staklo iz zraka, a zatim ulazi u zrak iz stakla, gdje se dva puta prelama. Morate znati da je sve korisno. Kada dođe do prelamanja, svjetlost će prirodno izabrati najkraći put i kretati se naprijed, a minimizira gubitak energije. Iz prethodnog eksperimenta sa Newtonovom prizmom, znamo da je kompozitno svjetlo u suštini sastavljeno od mnogih pojedinačnih svjetala različitih boja. Ova svetla imaju različite talasne dužine, a energija svetlosti različitih talasnih dužina je veoma različita. Mišljenja je teško pomiriti, a svjetlost različitih valnih dužina ima različita mišljenja o tome kako odabrati put nakon prelamanja. Stoga su se po izlasku iz prizme "razišli".

Dakle, zašto se svjetlost rasipa? Ispostavilo se da je ono što uzrokuje ovu disperziju talasna dužina svjetlosti. Svjetlost različitih valnih dužina ima različite indekse prelamanja u mediju i različite brzine (puteve) širenja, što će neizbježno uzrokovati širenje i širenje svjetlosti (svjetlosti) i formiranje disperzije.

Fenomen disperzije svjetlosti pokazuje da brzina svjetlosti koja se širi u mediju ima veliku vezu s indeksom prelamanja. Što je veći indeks loma, to je manja brzina svjetlosti. Pogledajte sljedeću formulu:

V=C/N

C je brzina širenja svjetlosti u vakuumu,

konstantna 300,000 km/s

N je indeks prelamanja medija prema svjetlosti

2. Efekat disperzije

Iako nam disperzija može pomoći da uđemo u šareni svijet, na polju komunikacija disperzija zaista nije tako lijepa.

Prilikom prenosa optičkih signala u optičkim vlaknima, disperzija je jedan od važnih faktora koji uzrokuje gubitak.

To je zato što indeks loma svjetlosti uzrokuje disperziju, što uzrokuje inter-kodnu interferenciju u svjetlosnom impulsu, čime se širi izlazni kraj.

Šta je istezanje?

Širenje znači da svjetlost različitih valnih dužina putuje različitim brzinama u mediju zbog različitih indeksa prelamanja, što rezultira povećanjem spektralne širine. Drugim riječima, kada se snop svjetlosti prenosi u mediju, neki svjetlosni valovi imaju veliki indeks prelamanja i ozbiljno odstupaju od piste.

Neki svjetlosni valovi imaju mali indeks prelamanja, i iako su krivi, ipak mogu putovati u unaprijed određenom smjeru.

Disonanca svjetlosnih valova uzrokuje da širina ovog snopa svjetlosti bude veća nego prije ulaska u medij, formirajući proširenje.

U slučaju disperzije, što je veća udaljenost prijenosa optičkog signala, to će širenje biti ozbiljnije. Rezultat je izobličenje signala i pogoršanje performansi stope bitnih grešaka, što ozbiljno utiče na kvalitet prijenosa informacija.

Kako izbjeći utjecaj disperzije na komunikaciju?

3. Kako izbjeći utjecaj disperzije?

Nakon dugog perioda istraživanja i istraživanja, ljudi su pronašli način da koriste kompenzaciju kako bi uravnotežili gubitak disperzije. Među različitim metodama kompenzacije, tehnologija vlakana kompenzacije disperzije je visoko priznata metoda kompenzacije disperzije.

Jedna od metoda kompenzacije disperzije: vlakna za kompenzaciju disperzije DCF

U običnim sistemima sa jednim modom optičkih vlakana, radna talasna dužina optičkog vlakna ima visoku pozitivnu disperziju na 1550 nm.

Karakteristike pozitivne disperzije: Kako se talasna dužina povećava, indeks prelamanja se postepeno smanjuje.

Prema ideji kompenzacije, ovim optičkim vlaknima treba dodati negativnu disperziju za kompenzaciju disperzije kako bi se osiguralo da je ukupna disperzija cijele linije optičkih vlakana približno nula. Vlakno za kompenzaciju disperzije (DCF) je novi tip jednomodnog vlakna uglavnom dizajniranog za valnu dužinu od 1550 nm. Ima visoku negativnu disperziju na 1550nm (karakteristike negativne disperzije i pozitivne disperzije su suprotne) i može se koristiti u običnim monomodnim optičkim kablovima. Kompenzacija disperzije se vrši u sistemu optičkih vlakana. Kao što je prikazano na donjoj slici, zbir kompenzovanih pozitivnih i negativnih disperzija približava se nuli na 1550 nm.

Sljedeća je formula za vlakno za kompenzaciju disperzije primijenjeno na jednomodno vlakno.

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

D( λ s) je koeficijent disperzije jednomodnog vlakna na radnoj talasnoj dužini λ s

Dc( λ s) je koeficijent disperzije DCF-a na radnoj talasnoj dužini λ s

L i LC su dužine konvencionalnih jednomodnih vlakana i D CF respektivno.

U praktičnim primjenama, DCF i single-mode vlakna se koriste serijski u dalekovodu kako bi se kompenzirala pozitivna disperzija jednomodnog vlakna na optičkoj talasnoj dužini od 1550 nm, kako bi se produžila udaljenost releja i smanjili gubici, kako bi se postiglo visoko- brzina, veliki kapacitet i komunikacija na daljinu. Kao što je prikazano u nastavku:

Kao kompenzacija disperzije, DCF ima sljedeće prednosti:

Efekat kompenzacije je izuzetan i sistem radi stabilno.

Operacija je jednostavna i kompenzacijsko vlakno može biti direktno povezano na prijenosni sistem kako bi se ostvarila kompenzacija.

Iznos kompenzacije disperzije se može kontrolirati po potrebi i može se podesiti prema potrebi prema stvarnom iznosu kompenzacije koji zahtijeva prijenosni sistem.

Biljeska:

Kako optički signal putuje dalje na dalekovodu, pojavit će se drugi gubici, kao što je slabljenje linije. Kako bi se izbjeglo slabljenje linije, potrebno je razmotriti korištenje EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) ​​pojačivača vlakana dopiranog erbijem.