ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА
Уширение импульсных сигналов в стекловолокнах Уширение импульсного оптического сигнала, Обусловленное расходимостью светового пучка
По современным ВОЛС обычно передаются последовательности цифровых сигналов, каждый из которых характеризуется двумя уровнями напряжений. Один из этих уровней принимают за логическую единицу («1»), а другой за логический нуль («0»). Различные сочетания единиц и нулей позволяют воспроизвести любой аналоговый сигнал, т. е. закодировать его и запустить в стекловолокно в виде высокочастотных оптических импульсов.
К оптическим импульсам предъявляется два важнейших требования: длительность «1» и «О» битов должна быть одинакова, импульс не должен уширятся в пространстве и времени. Нарушение этих требований приводит к наложению импульсов друг на друга, т. е. искажает исходную аналоговую информацию.
Рассмотрим, к чему приводит расходимость пучка световых лучей, вводимых в СВ (см. рис. 3.10). Между крайними лучами 2 иЗ светового пучка находится множество лучей, распространяющихся внутри конуса с углом при вершине угла ВАС. Каждому из лучей соответствует своя электромагнитная волна одной и той же частоты, но с различным углом падения <рт на границу раздела пс -» пн. Различным углам соответствуют различные моды оптического излучения. Таким образом, в данном случае СВ со ступенчатым профилем АПП работает во многомодовом режиме. Луч 2 распространяется вдоль оси симметрии стекловолокна, достигает сечения ВС за время АС /о/Гг1
' 17 =------- = (3.21)
V С
Луч 3 достигает сечения ВС за время АВ 1-.пг
1, = = (3.22)
V С У
Уширение импульсного сигнала на участке от точки А до сечения ВС составит величину
|
= ,3-,2=^(/3-/2) = ^- |
1 К ■ (3-23)
8“ Фц
Согласно (3.13)
Э'Чфпр = по/пс - (3.24)
Подставляя (3.24) в (3.23), получаем
, _ 12пс
Г, с
1 . (3.25)
Характеристику (3.25) называют межмодовой «дисперсией» СВ. Она имеет смысл временного уширения импульсного оптического сигнала за 0,5 времени одного ПВО электромагнитной волны. Термин «дисперсия» в данном случае взят в кавычки, поскольку он является исторически сложившимся техническим термином. Реальная физическая материальная дисперсия света это — зависимость АПП от длины (или частоты) электромагнитной волны (см. рис. 3.1).
