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模間色散
鎖定
一種頻率的光波以不同的角度入射到光纖中,形成不同的模式,每種模式具有不同的軸向速度,因而同時發出的不同模式到達輸出端的時間是不相同的,從而導致輸出端信號的畸變。
光纖的模式色散只存在於多模光纖中。每一種模式到達光纖終端的時間先後不同,造成了脈衝的展寬,從而出現模間色散現象。
- 中文名
- 模間色散
- 外文名
- condition of mode dispersion
- 又 稱
- 模式色散
模間色散定義
按照幾何光學的解釋就是,在多模光纖中,各光線經不同途徑傳輸到終端,由於個光線的光程長短不同造成的色散,如果把不同途徑間的光線稱為光的模,這就是模間色散。模間色散使多模光纖的容量受到限制,一般多模光纖的容量為1-3GHz。單模光線中沒有模間色散。
用電磁場理論推導出光在多模光纖傳播時,可有許多傳播路徑,也就是説有許多種傳播式樣,“模”普通含義是式樣的意思,於是電磁場理論稱為多模傳輸。然而用電磁場導出的多模傳輸模具有不連續性,是離散的。這種不連續性,用一個弦的振動來比喻:弦可以做全長振動,或以全長的1/2,1/3,1/4,1/5......做泛音振動,但不能做出任意的振動,例如1/根號2全長振動。事實上多模光纖不能以任意方式傳輸光能。若用射線來比喻“模”,上述機理就無法得到圓滿解釋。
事實上,先入為主是常有的,譯名也是如此。英國的Harrier戰鬥機開始被譯為獵兔狗戰鬥機,實際上harrier可作獵鷹,誤認鷹為狗!Dispersion被譯為色散,是因為三稜鏡把白光分為七彩。然而模間色散(intermodal dispersion)毫無彩色之意。其實dispersion可作為散,即能量分散更為確切
[1]
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模間色散輸出強度
測量光纖的輸出時,由於各個模式的羣速度不同,它們到達光纖端口是時間不同。基模最先到達,因為其速度最大。
模間色散的強度可以定量表示為微分模延遲(DMD)。它與光纖纖芯中和其附近的折射率分佈密切相關。例如,對於階躍折射率分佈,高階模式具有更低的羣速度,這時得到的微分羣延遲在 10 ps/m量級。這在一千米長的光纖鏈路中,數據速率很難實現幾個Gbit/s。
在採用多模光纖的光纖通信系統中,模間色散極大的制約了數據傳輸速率(比特率)。為了避免強的信號畸變,需要使脈衝足夠長來保持不同模式間的時間交疊足夠多,這樣不可避免的也會限制數據速率。