Glasfaser: Chromatische Dispersion

Chromatische Dispersion ist ein Phänomen, das ein wichtiger Faktor in der Glasfaserkommunikation ist. Es ist das Ergebnis der verschiedenen Farben oder Wellenlängen in einem Lichtstrahl, der zu leicht unterschiedlichen Zeiten an seinem Ziel ankommt.

Bei Multimode-Glasfaserverbindungen haben wir ein ähnliches Problem. Verschiedene Wellenlängen des Lichts breiten sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aus. Durch diese Materialstreuung bricht das Licht auf und das Trägersignal geht durch diese Störung verloren. Aus diesem Grund können Multimode-Glasfaserverbindungen nicht so weit reisen wie Singlemode-Glasfaserverbindungen. Singlemode verwendet eine einzige Wellenlänge und nicht das gesamte sichtbare Spektrum, um ein Signal zu übertragen, an das sie nicht unter dem chromatischen Dispersionsproblem leiden.

Chromatische Dispersion ist der Begriff für das Phänomen, bei dem sich verschiedene spektrale Komponenten eines Pulses mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen. Um den Effekt der chromatischen Dispersion zu verstehen, müssen wir die Bedeutung der Ausbreitungskonstante β verstehen. Wir werden unsere Diskussion auf Singlemode-Fasern beschränken, da im Fall von Multimode-Fasern die Auswirkungen der intermodalen Dispersion normalerweise diejenigen der chromatischen Dispersion überschatten. Die Ausbreitungskonstante β in unseren Diskussionen wird also die sein, die mit der Grundmode der Faser verbunden ist.

Chromatische Dispersion entsteht aus zwei Gründen.

1./ Der erste Grund ist, dass der Brechungsindex von Siliciumdioxid, dem Material, aus dem optische Fasern hergestellt werden, frequenzabhängig ist. Somit bewegen sich unterschiedliche Frequenzkomponenten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in Silica. Diese Komponente der chromatischen Dispersion wird als Materialdispersion bezeichnet.

2./ Obwohl die Materialdispersion für die meisten Fasern die Hauptkomponente der chromatischen Dispersion ist, gibt es eine zweite Komponente, die Wellenleiterdispersion.

Um den physikalischen Ursprung der Wellenleiterdispersion zu verstehen, müssen wir wissen, dass sich die Lichtenergie einer Mode teilweise im Kern und teilweise im Mantel ausbreitet. Auch, dass der effektive Index einer Mode zwischen den Brechungsindizes des Mantels und des Kerns liegt. Der tatsächliche Wert des effektiven Index zwischen diesen beiden Grenzen hängt von dem Anteil der Leistung ab, der in der Hülle und im Kern enthalten ist. Wenn der größte Teil der Leistung im Kern enthalten ist, liegt der effektive Index näher am Kernbrechungsindex; Wenn sich der größte Teil davon in der Umhüllung ausbreitet, liegt der effektive Index näher am Umhüllungsbrechungsindex.

Die Leistungsverteilung einer Mode zwischen Kern und Mantel der Faser ist selbst eine Funktion der Wellenlänge. Genauer gesagt, je länger die Wellenlänge, desto mehr Leistung in der Umhüllung. Somit ändert sich auch in Abwesenheit einer Materialdispersion – so dass die Brechungsindizes von Kern und Mantel wellenlängenunabhängig sind – bei Änderung der Wellenlänge diese Leistungsverteilung, wodurch sich der effektive Index oder die Ausbreitungskonstante β der Mode ändert. Dies ist die physikalische Erklärung für die Wellenleiterdispersion.

Daher ist die Farbe des Lichts die größte Hürde, die es zu überwinden gilt. Die Wahrnehmung von Farbe wird stark von den Medien beeinflusst und wie Licht mit den Medien interagiert.

Fosco Verbinden. (2018). Was ist chromatische Dispersion? (Materialdispersion und Wellenleiterdispersion). Fosco verbinden. Abgerufen am December 22, 2018 von, https://www.fiberoptics4sale.com/blogs/archive-posts/95044870-what-is-chromatic-dispersion-material-dispersion-and-waveguide-dispersion

Über den Autor:

Michael Martin verfügt über mehr als 35 Jahre Erfahrung im Systemdesign für Breitbandnetze, Glasfaser, drahtlose und digitale Kommunikationstechnologien.

Er ist leitender Angestellter bei IBM Canada’s GTS Network Services Group. In den letzten 13 Jahren bei IBM war er im GBS Global Center of Competency for Energy and Utilities und im GTS Global Center of Excellence for Energy and Utilities tätig. Zuvor war er Gründungspartner und Präsident von MICAN Communications und davor Präsident von Comlink Systems Limited und Ensat Broadcast Services, Inc., beide Geschäftsbereiche der Cygnal Technologies Corporation (CYN: TSX).

Martin ist derzeit Mitglied des Board of Directors von TeraGo Inc (TGO: TSX) und zuvor Mitglied des Board of Directors von Avante Logixx Inc. (XX: TSX.V).

Er ist Mitglied des SCC ISO-IEC JTC 1/SC-41 – Internet of Things and related technologies, ISO – International Organization for Standardization und Mitglied des NIST SP 500-325 Fog Computing Conceptual Model, National Institute of Standards and Technology.

Er war Mitglied des Board of Governors des University of Ontario Institute of Technology (UOIT) und des Board of Advisers von fünf verschiedenen Colleges in Ontario. 16 Jahre lang war er Vorstandsmitglied der Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) in Toronto.

Er hat drei Master-Abschlüsse in Business (MBA), Communication (MA) und Education (MEd). Außerdem verfügt er über Diplome und Zertifizierungen in den Bereichen Wirtschaft, Computerprogrammierung, Internetworking, Projektmanagement, Medien, Fotografie und Kommunikationstechnologie.