Kluczowa różnica między dyspersją modalną a chromatyczną polega na tym, że dyspersja modalna może wystąpić w przypadku monochromatycznego źródła światła, podczas gdy dyspersja chromatyczna nie może wystąpić w przypadku monochromatycznego źródła światła.
Dyspersja modalna i chromatyczna to ważne terminy opisujące właściwości optyczne światłowodów. Dyspersja modalna to rodzaj mechanizmu zniekształcenia, w którym zniekształcenie występuje w światłowodach wielomodowych i innych falowodach. Dyspersja chromatyczna to zjawisko, w którym różne składowe widmowe impulsu przemieszczają się z różnymi prędkościami.
Co to jest dyspersja modalna?
Dyspersja modalna to rodzaj mechanizmu zniekształcenia, w którym zniekształcenie występuje w światłowodach wielomodowych i innych falowodach. Tutaj sygnał rozprzestrzenia się w czasie, ponieważ prędkość propagacji sygnału optycznego nie jest taka sama dla wszystkich modów. Istnieje kilka innych nazw dla dyspersji modalnej, takie jak zniekształcenie wielomodowe, dyspersja wielomodowa, zniekształcenie modalne, zniekształcenie intermodalne itp.
Podczas procesu dyspersji modalnej w analogii optyki promieniowej, promienie światła wpadają do światłowodu pod różnymi kątami do osi światłowodu (różnica występuje do kąta akceptacji światłowodu). Promienie światła wpadające do światłowodu pod niewielkimi kątami poruszają się bardziej bezpośrednią drogą. Ponadto promienie te docierają szybciej niż promienie, które wchodzą pod bardziej stromym kątem.
Rysunek 01: Światłowód
Ponadto dyspersja modalna może ograniczać przepustowość światłowodów wielomodowych. Zastosowanie rdzenia światłowodowego o stopniowanym profilu współczynnika załamania może znacznie zmniejszyć dyspersję modalną, ale nie może jej całkowicie wyeliminować. Na przykład, do użytku produkowane jest wielomodowe światłowód gradientowy o szerokości pasma przekraczającej 3,5 GHz.km przy 850 nm.
PMD lub dyspersja polaryzacyjna to szczególny przypadek dyspersji modalnej, która jest dyspersją światłowodową, która jest zwykle powiązana z włóknami jednomodowymi. Zazwyczaj PMD występuje, gdy istnieją dwa mody, które normalnie poruszają się z tą samą prędkością ze względu na geometrię rdzenia włókna i symetrię naprężeń, które poruszają się z różnymi prędkościami z powodu przypadkowych niedoskonałości, które mogą złamać symetrię.
Co to jest dyspersja chromatyczna?
Dyspersja chromatyczna to zjawisko polegające na tym, że różne składowe widmowe impulsu przemieszczają się z różnymi prędkościami. Dyspersja chromatyczna występuje głównie z dwóch powodów. Po pierwsze, współczynnik załamania światła krzemionki (krzemionka jest materiałem, z którego wykonujemy większość światłowodów) jest zależny od częstotliwości światła. Możemy to nazwać składnikiem dyspersji materiałowej w dyspersji chromatycznej.
Rysunek 02: Pryzmat dyspersyjny
Drugim powodem jest dyspersja falowodu. Energia świetlna modu rozchodzi się częściowo w rdzeniu, a częściowo w płaszczu. Ponadto efektywny współczynnik modu leży między współczynnikami załamania płaszcza i rdzenia. Rzeczywista wartość efektywnego wskaźnika zależy od proporcji mocy zawartej w płaszczu i rdzeniu. Jeśli większość mocy znajduje się w rdzeniu, efektywny współczynnik zbliża się do współczynnika załamania rdzenia. Jeżeli większość mocy znajduje się w płaszczu, to efektywny współczynnik jest bliższy współczynnikowi załamania płaszcza. Rozkład mocy modu między rdzeniem a płaszczem światłowodu jest funkcją długości fali światła przechodzącego przez włókno. Np. dłuższa długość fali, większa moc w powłoce. Dlatego też, nawet przy braku dyspersji materiału, efektywny wskaźnik modu zmienia się wraz ze zmianą długości fali, co nazywa się dyspersją falowodu.
Jaka jest różnica między dyspersją modalną a chromatyczną?
Dyspersja modalna i chromatyczna są ważne przy opisywaniu właściwości optycznych światłowodów. Dyspersja modalna to rodzaj mechanizmu zniekształcenia, w którym zniekształcenie występuje w światłowodach wielomodowych i innych falowodach. Dyspersja chromatyczna to zjawisko, w którym różne składowe widmowe impulsu przemieszczają się z różnymi prędkościami. Kluczowa różnica między dyspersją modalną a chromatyczną polega na tym, że dyspersja modalna może wystąpić w przypadku monochromatycznego źródła światła, podczas gdy dyspersja chromatyczna nie może wystąpić w przypadku monochromatycznego źródła światła.
Podsumowanie – Dyspersja modalna a chromatyczna
Dyspersja modalna i chromatyczna są ważne przy opisywaniu właściwości optycznych światłowodów. Kluczowa różnica między dyspersją modalną a chromatyczną polega na tym, że dyspersja modalna może wystąpić w przypadku monochromatycznego źródła światła, podczas gdy dyspersja chromatyczna nie może wystąpić w przypadku monochromatycznego źródła światła.
