Rozptyl je tak krásný, proč to nemají rádi optická vlákna?

Před více než třemi sty lety v Evropě, jednoho slunečného odpoledne, Newton vytyčil takový plán.

Nechte na hranol svítit sluneční světlo. Světlo se po průniku hranolem šíří do barevných pásků složených z červené, oranžové, žluté, zelené, modré a fialové a promítá se na závěs v místnosti. Takto se zdánlivě průhledné sluneční světlo pomocí hranolu mění v neuvěřitelné barevné pásy.

Poté Newton otevřel svislou trhlinu uprostřed závěsu a umístil druhý hranol a druhý závěs za závěs.

Viděl jsem, jak otáčí prvním hranolem a promítá sedm barevných pásků červené, oranžové, žluté, zelené, modré a fialové na škvíry v prvním závěsu a pak přes druhý hranol na druhý závěs. Stal se zázrak. To, co se objevilo na druhém závěsu, byla jediná barva světla. Schematický diagram je následující:

V tomto okamžiku je sluneční světlo rozděleno do několika jednotlivých barev a prezentováno na druhém závěsu. Lord Niu používá hranol, aby prolomil tajemství: světlo může být rozptýleno! Sluneční světlo se zdá být utěsněné a pod obyčejným vzhledem je barevné jádro. To je to, co často nazýváme rozptylem světla.

1. Jak vzniká disperze?

Jev, že složené světlo je rozloženo do tří barev, se nazývá disperze světla.

Při pokusu s hranolem vstupuje sluneční světlo (tedy složené světlo) do skla ze vzduchu a poté se ze skla dostává do vzduchu, kde se dvakrát láme. Musíte vědět, že všechno je prospěšné. Když dojde k lomu, světlo si přirozeně vybere nejkratší cestu a bude se pohybovat vpřed, přičemž minimalizuje ztráty energie. Z výše uvedeného experimentu s Newtonovým hranolem víme, že složené světlo se v podstatě skládá z mnoha jednotlivých světel různých barev. Tato světla mají různé vlnové délky a energie světla různých vlnových délek je velmi odlišná. Je těžké sladit názory a světlo různých vlnových délek má různé názory na to, jak zvolit cestu po lomu. Proto se po výstupu z hranolu „rozešli“.

Proč se tedy světlo rozptyluje? Ukazuje se, že to, co způsobuje tuto disperzi, je vlnová délka světla. Světlo různých vlnových délek má různé indexy lomu v médiu a různé rychlosti (cesty) šíření, což nevyhnutelně způsobí, že se světlo (světla) rozšíří a rozšíří a vytvoří se disperze.

Disperzní jev světla ukazuje, že rychlost šíření světla v prostředí má velký vztah k indexu lomu. Čím větší je index lomu, tím menší je rychlost světla. Viz následující vzorec:

V=C/N

C je rychlost šíření světla ve vakuu,

konstantní 300,000 km/s

N je index lomu média vůči světlu

2. Vliv disperze

Ačkoli nám rozptylování může pomoci vstoupit do barevného světa, v oblasti komunikací není rozptyl opravdu tak krásný.

Při přenosu optických signálů v optických vláknech je disperze jedním z důležitých faktorů způsobujících ztráty.

Je to proto, že index lomu světla způsobuje disperzi, která způsobuje mezikódovou interferenci ve světelném pulzu, čímž se rozšiřuje výstupní konec.

co je strečink?

Rozšíření znamená, že světlo různých vlnových délek se v prostředí šíří různými rychlostmi v důsledku různých indexů lomu, což má za následek zvětšení spektrální šířky. Jinými slovy, když je paprsek světla přenášen v médiu, některé světelné vlny mají velký index lomu a vážně se odchylují od dráhy.

Některé světelné vlny mají malý index lomu, a přestože jsou pokřivené, stále se mohou pohybovat předem určeným směrem.

Disonance světelných vln způsobuje, že šířka tohoto paprsku světla je větší než před vstupem do média, čímž se vytváří rozšíření.

V případě rozptylu platí, že čím delší je vzdálenost přenosu optického signálu, tím závažnější bude rozšíření. Výsledkem je zkreslení signálu a zhoršení výkonu bitové chybovosti, což vážně ovlivňuje kvalitu přenosu informací.

Jak se vyhnout vlivu rozptylu na komunikaci?

3. Jak se vyhnout vlivu rozptylu?

Po dlouhém období zkoumání a výzkumu lidé našli způsob, jak využít kompenzaci k vyrovnání ztráty rozptylu. Mezi různými kompenzačními metodami je technologie disperzních kompenzačních vláken vysoce uznávanou metodou disperzní kompenzace.

Jedna z metod disperzní kompenzace: disperzní kompenzační vlákno DCF

V běžných jednovidových systémech optických vláken má provozní vlnová délka optického vlákna vysokou kladnou disperzi při 1550 nm.

Charakteristika pozitivní disperze: S rostoucí vlnovou délkou index lomu postupně klesá.

Podle myšlenky kompenzace je třeba k těmto optickým vláknům přidat negativní disperzi pro kompenzaci disperze, aby se zajistilo, že celková disperze celého optického vlákna je přibližně nulová. Vlákno s kompenzací disperze (DCF) je nový typ jednovidového vlákna určeného především pro vlnovou délku 1550nm. Má vysokou zápornou disperzi při 1550 nm (charakteristiky záporné disperze a kladné disperze jsou opačné) a lze ji použít v běžných jednovidových optických kabelech. Kompenzace disperze se provádí v systému optických vláken. Jak je znázorněno na obrázku níže, součet kompenzovaných pozitivních a negativních disperzí se blíží nule při 1550 nm.

Následuje vzorec pro disperzní kompenzační vlákno aplikované na jednovidové vlákno.

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

D( λ s) je disperzní koeficient jednovidového vlákna při provozní vlnové délce λ s

Dc(λs) je disperzní koeficient DCF při provozní vlnové délce λs

L a LC jsou délky konvenčního jednovidového vlákna a D CF v daném pořadí.

V praktických aplikacích se DCF a jednovidové vlákno používají v sérii v přenosové lince pro kompenzaci pozitivní disperze jednovidového vlákna na optické vlnové délce 1550 nm, aby se prodloužila vzdálenost relé a snížily ztráty, aby se dosáhlo vysoké rychlost, velkokapacitní a dálková komunikace. Jak je ukázáno níže:

Jako kompenzace disperze má DCF následující výhody:

Kompenzační efekt je pozoruhodný a systém funguje stabilně.

Obsluha je jednoduchá a kompenzační vlákno může být přímo připojeno k přenosovému systému pro realizaci kompenzace.

Velikost disperzní kompenzace je ovladatelná podle potřeby a může být upravena podle potřeby podle skutečné částky kompenzace požadované přenosovým systémem.

Oznámení:

Jak optický signál postupuje dále po přenosové lince, dojde k dalším ztrátám, jako je útlum vedení. Aby se předešlo útlumu vedení, je nutné zvážit použití erbiem dopovaného vláknového zesilovače EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier).