Калькулятор дисперсии волновода

Исторические сведения

Дисперсия в волноводе возникает в оптических волокнах, где распространение световых мод зависит от показателей преломления сердцевины и оболочки волокна, а также от геометрии самого волокна. Она становится существенной в одномодовых волокнах на длинах волн, где материальная дисперсия волокна близка к нулю, обычно в диапазоне от 1300 нм до 1550 нм.

Формула для расчета

Формула для расчета дисперсии в волноводе (\(D_{wg}\)) приведена ниже:

\[ D{wg} = -\frac{c}{\lambda^2} \cdot \frac{d^2n{\text{eff}}}{d\lambda^2} \]

где:

• \(c\) — скорость света в вакууме (\(3,00 \times 10^8\) м/с),
• \(\lambda\) — длина волны света в метрах,
• \(\frac{d^2n_{\text{eff}}}{d\lambda^2}\) — вторая производная эффективного показателя преломления по длине волны.

Пример расчета

Для длины волны 1,55 мкм (или 1,55 × 10^-6 метра) и заданной второй производной эффективного показателя преломления -0,01 м², дисперсия в волноводе может быть рассчитана следующим образом:

\[ D_{wg} = -\frac{3,00 \times 10^8}{(1,55 \times 10^{-6})^2} \cdot (-0,01) \approx 1,248 \text{ пс/(нм·км)} \]

Важность и варианты использования

Дисперсия в волноводе важна при проектировании и анализе оптоволоконных систем связи, особенно для дальней и высокоскоростной передачи данных. Она влияет на общую дисперсию волокна, которая может ограничивать ширину полосы и расстояние, на которое данные могут быть переданы без значительного искажения сигнала.

Часто задаваемые вопросы

1. Какие факторы влияют на дисперсию в волноводе?

   • Геометрия оптического волокна, такая как диаметр сердцевины и профиль показателя преломления, а также длина волны передаваемого света, оказывают существенное влияние на дисперсию в волноводе.

2. Как управляют дисперсией в волноводе в оптических волокнах?

   • Проектирование волокон с определенной геометрией сердцевины и профилем показателя преломления может минимизировать дисперсию в волноводе или адаптировать ее для определенных окон передачи, чтобы оптимизировать производительность.

3. Можно ли компенсировать дисперсию в волноводе и материале?

   • Да, путем использования компенсирующих дисперсию волокон и модулей можно эффективно управлять или компенсировать как дисперсию в волноводе, так и материальную дисперсию, чтобы улучшить целостность сигнала на больших расстояниях.

Понимание и управление дисперсией в волноводе имеет важное значение для оптимизации производительности оптоволоконных систем связи, обеспечения эффективной и высококачественной передачи данных на большие расстояния.