Принцип передачи сигналов по оптическому волокну

Поляризационная модовая и хроматическая дисперсии существенно ограничивают возможности передачи оптических сигналов по волокну и после затухания являются наибольшим препятствием для повышения дальности работы цифровых систем. Хроматическая дисперсия может быть компенсирована, как с помощью уменьшения полосы излучаемого спектра лазерного источника, так и смещением хроматической дисперсии кабеля в область более высоких длин волн.  Компенсация ПМД невозможна и может быть понижена только с увеличением качества оптических волокон и кабелей. Величина 0,5 пс/vкм является фактически принятым международным стандартом максимально допустимого ПМД. В рекомендациях, касающихся линий дальней передачи, прослеживается тенденция устанавливать требование, ограничивающее величину ПМД не более 0,1 пс/vкм. На рис 8 приведена зависимость битовой скорости от дальности работы системы передачи. 
 

 
Рис. 8:Зависимость скорости передачи от длины волны оптического излучения.

Полоса  пропускания

Полоса пропускания  световода является одним из самых  важных параметров оптического волокна  при передаче высокоскоростных цифровых сигналов. Она во многом определяется его дисперсионными свойствами.  
Так как световой импульс во время распространения по волокну искажается как по амплитуде, так и по длительности, это заметно сказывается на возможностях передачи коротких импульсов на больших битовых скоростях. На практике световод ведёт себя как фильтр низких частот. Зависимость мощности оптического сигнала от частоты модуляции приближённо может быть описано нелинейной функцией:        

  H(f) = P2(f)/P1(f),                                                                                              (6)

где P1- мощность оптического модулированного сигнала  на вводе в волокно, 
P2- выходная мощность модулированного оптического сигнала, 
f- частота модуляции. 

На рис. 9 представлен  график зависимости передаточной функции  световода от частоты модуляции  оптического сигнала. Здесь Н(f) - передаточная функция, Н(0) - передаточная функция при частоте 0 Гц. Форма  кривой соответствует передаточной функции ФНЧ Гаусса. Ширина полосы пропускания оптического волокна  может быть определена как частота, при которой нормированная передаточная функция равна 0,5 от величины при  частоте модуляции 0 Гц. Таким образом, ширина полосы пропускания – это  частота модуляции, при которой  мощность сигнала падает на 50% или  на 3 дБ по отношению к мощности немодулированного  сигнала.  

Рис. 9:Зависимость  передаточной функции световода  от частоты модуляции оптического  сигнала.