ما هو تشتت الألياف؟ كيفية تعويض التشتت؟

يُظهر تشتت الألياف حالة انتشار إشارة الإدخال في الألياف. يشير إلى تشوه الإشارة الناجم عن انتشار مكونات تردد مختلفة أو مكونات نمط مختلفة للإشارة الضوئية بسرعات مختلفة. وهي تشمل بشكل أساسي ثلاث حالات: تشتت البيني ، تشتت التلوين وتشتت وضع الاستقطاب.

التشتت البيني هو آلية تشويه الإشارة التي تحدث في الألياف متعددة الوسائط وأدلة الموجات الأخرى ، وفي الألياف متعددة الأنماط ، تُعرَّف الأشعة الضوئية التي تدخل الألياف في زوايا وقوع مختلفة على أنها مسار أو نمط ، نظرًا لاختلاف مسار الإرسال لكل وضع ، تختلف سرعة الإرسال (أي سرعة المجموعة) أيضًا ، لذلك هناك فرق زمني بين أوضاع نقل الإشارة للوصول إلى محطة الألياف الضوئية ، بشكل عام ، يمر بعض الضوء مباشرةً عبر النواة (في الوضع المحوري) ، بينما يرتد البعض الآخر وإيابًا بين الكسوة / الحدود الأساسية والسفر المتعرج على طول الدليل الموجي ، كما هو موضح في مؤشر الألياف متعدد الأنماط أدناه. يرتبط ارتباطًا إيجابيًا بمسار الإرسال ، أي أن التشتت البيني الناتج عن وضع الترتيب العالي (يدخل الشعاع بزاوية أكبر لمسافة أطول) أعلى من ذلك الناتج عن انخفاض - وضع الطلب (يدخل الشعاع بزاوية أصغر لمسافة أقصر).

يمكن أن تستوعب الألياف متعددة الأنماط ما يصل إلى 17 وضعًا لانتشار الأشعة في نفس الوقت ، ويكون تشتتها البيني أعلى بكثير من الألياف أحادية النمط ، وذلك لأن الألياف أحادية النمط لها وضع انتشار واحد ، أي ينتقل الضوء على طول النواة (محوري) الوضع) دون الانعكاس على حدود الكسوة ، لذلك لا يحدث تشتت بيني ، ومع ذلك ، إذا تم استخدام ألياف متعددة الأنماط ذات مؤشر متدرج ، فإن الوضع مختلف ، على الرغم من أن الضوء ينتشر أيضًا في أوضاع مختلفة ، بسبب معامل الانكسار غير المتكافئ لنواة الألياف ، مسار أشعة الضوء ليس خطاً مستقيماً ولكنه منحنى ، كما تتغير سرعة انتشار الأشعة الضوئية. لذلك ، يمكن تقليل التشتت البيني بشكل كبير عن طريق اختيار توزيع معامل الانكسار المناسب.

ينتج تشتت المادة عن اعتماد معامل الانكسار على الطول الموجي للمادة الأساسية ، في حين أن تشتت الدليل الموجي ناتج عن اعتماد ثابت انتشار النمط على معلمات الألياف (نصف القطر الأساسي ، الفرق في معامل الانكسار بين اللب و الكسوة) وطول موجة الإشارة. عند ترددات معينة ، يمكن أن يؤدي تشتت المواد وتشتت الدليل الموجي إلى إلغاء بعضهما البعض ، بحيث يتم الحصول على طول موجة يقارب 0 تشتت اللون. في الواقع ، لا يكون تشتت اللون ضارًا دائمًا. بسرعات مختلفة بأطوال موجية أو مواد مختلفة ، مما يتسبب في توسيع أو ضغط نبضات الضوء في الألياف ، مما يجعل من الممكن تخصيص ملفات تعريف معامل الانكسار لإنتاج ألياف لأغراض مختلفة. الألياف البصرية G.652 هي أحد الأمثلة.

يعكس تشتت وضع الاستقطاب (PMD) اعتماد الاستقطاب لخصائص انتشار الموجات الضوئية في الألياف الضوئية. في الألياف الضوئية الفعلية ، يوجد وضعان للاستقطاب متعامدان مع بعضهما البعض. من الناحية المثالية ، يجب أن يكون لنمطي الاستقطاب نفس خصائص انتشار الموجة ، ولكن بشكل عام ، هناك اختلافات دقيقة بين أنماط الاستقطاب المختلفة ، ويرجع ذلك إلى تغير أو اضطراب درجة الحرارة والضغط وعوامل أخرى في عملية الانتشار ، مما يؤدي إلى اختلاف سرعات الإرسال لأسلوب الاستقطاب ، مما يؤدي إلى تأخير الوقت وتشتت أسلوب الاستقطاب.