Реконструкция волоконно-оптической линии связи
Анизотропия или двулучепреломление оптического волокна может быть связано либо с нарушением идеальной круговой формы сердцевины, либо с наведенным двулучепреломлением вещества, например, из-за несимметричных напряжений в материале ОВ как это показано на рис. 3.4а, или из-за несовпадения геометрических центров сердцевины и оболочки.
Потеря круговой симметрии приводит к появлению анизотропии, при этом, в оптическом волокне распространяются две ортогонально поляризованные моды с различными фазовыми и групповыми скоростями.
Рис. 3.4а. Причины возникновения анизотропии оптического волокна.
 |
Скорости распространения поляризационных компонентов светового импульса различны, что приводит к возникновению временной задержки 
, которую принято называть дифференциальной групповой задержкой DGD (Differential Group Delay), приводящей к уширению результирующего сигнала. Состояния поляризации, задающие самое быстрое и самое медленное распространение сигнала, называются быстрым и медленным главными состояниями поляризации PSP (Principal State of Polarization). Оси линейных поляризаций быстрого и медленного PSP называются «быстрой» и «медленной» осями анизотропной среды. Различие скоростей приводит к отставанию импульса, поляризованного вдоль медленной оси PSP (см. рис. 3.4б) от импульса, поляризованного вдоль быстрой оси PSP на величину относительной задержки .
Возникновение DGD вызывает ряд искажений информационного сигнала, включая увеличение длительности импульса. Но в отличие от хроматической дисперсии, PMD не является стабильной, а имеет статистическую природу. Существует несколько факторов роста анизотропии профиля волокна:
статические факторы:
- собственно несовершенство заводского процесса вытяжки волокон;
- скрутка волокон при изготовлении волоконно-оптического кабеля (ВОК);
- изгибы ВОК и как следствие механические деформации волокон, возникающие в процессе укладки кабеля;
и динамические факторы:
- вариации температуры окружающей среды – для ВОК, проложенных в грунт;
-
 |
Рис. 3.4б. Появление PMD при распространении световых импульсов в оптическом волокне.
Из-за наличия динамических факторов даже в пределах отдельного сегмента волокна невозможно определить направление поляризации сигнала после прохождения этого сегмента. Тем более, невозможно определить пропорцию, в которой распределиться энергия между PSP на следующем участке волокна. Итак, дифференциальная групповая задержка не постоянная величина, а изменяется со временем, причем случайным образом. Детальный анализ динамического поведения DGD показывает, что эта случайная величина наилучшим образом подпадает под распределение Максвелла, а среднеквадратичное отклонение 
связано со средним значением дифференциальной групповой задержки соотношением [5]:
, (3.4.3)
где индекс Max – обозначает усреднение по функции распределения Максвелла.
Поляризационной модовой дисперсией PMD называют среднеквадратичное значение дифференциальной групповой задержки:
. (3.4.4)
Она обычно измеряется в пс.
В линии с большим числом сегментов значение PMD определяется в зависимости от суммарного расстояния по формуле [5]:
, (3.4.5)
где L - протяженность оптической линии связи (км), 
- коэффициент PMD оптического волокна (пс/км1/2).
Значение коэффициента для типичных ОВ находится в пределах от 0,1 до 2 пс/км1/2. В табл. 3.4. для них при разных скоростях цифровой передачи приведены значения максимальной протяженности линии связи.
Таблица 3.4. Значения максимальной протяженности волоконно-оптической линии связи.
| DPMD (пс/км1/2) | 0,1 | 0,5 | 2,0 | |
| B=2,5Гбит/с | L (км) | 160 000 | 6 400 | 400 |
| B=10Гбит/с | L (км) | 10 000 | 400 | 25 |
| B=40Гбит/с | L (км) | 625 | 25 | 1,56 |
Задержка световой волны, поляризованной вдоль медленной оси, относительно волны, поляризованной вдоль быстрой оси, приводит к появлению разности фаз 
между двумя поляризационными компонентами, прямо пропорциональной DGD и угловой частоте 
световой волны:
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21