Dispersia în fibra optică

Introducere

Fibra optica este un mediu de unde ghidat, foloseste pentru transmisie lumina (unde optice) si ofera latime de banda foarte mare. Unda optica purtatoare este modulata la o frecventa de 1013- 1016 Hz, adica de 3 pana la 6 ori mai mare decat frecventele microundelor. Cu toate acestea, atmosfera este saraca din punct de vedere al mediului de transmisie pentru undele luminoase. Semnalul optic, in forma de impulsuri de lumina generate de o sursa laser, este transmis prin fibra optica. Fibra optica are diametrul cu dimensiuni tipice de la 1000 ¼m pana la 1500 ¼m. In conditii de laborator in cadrul unei fibre au fost formate 512 canale, fiecare din care cu viteza de transfer date OC-48 (2,488 Gbps); adica pe o singura fibra optica se asigura o viteza sumara de transfer date de 1,27 Tbps = l,27*1012 bps. Dupa descoperirea fibrelor optice, oamenii de stiinta credeau ca prin fibra se pot transmite o infinitate de lungimi de unda, si astfel satisfacind nevoile omenirii de a comunica de la orce distante cu un flux oricit de mare de informatie. Cercetatorii din domeniul fibrelor optice cautau noi “ferestre” de transparente. Regiunea cu l = 1,55 mm cu o atenuare de doar 0.2 dB/km a venit ca un raspuns la asteptarile lor . Milioane de km de fibra au fost instalate in jurul pamintului creind retele de comunicatii “high-speed”. Insa odata ce fluxul de date creste, si lungimea fibrelor creste, este imposibil de evitat pierderile in fibra.

Pierderi in fibra optica

Asa dar exista totusi pierderi de semnal in fibra optica. Principalele fenomene legate de propagarea undelor electromagnetice prin fibra optica sunt cele de dispersie si atenuare (difuzia si absorbtia undei electromagnetice )

1. Difuzia (imprastierea) radiatiei in fibra optica optice este determinata in mod special de diferite neregularitati in mediu, cu dimensiuni mai mici decat lungimea de unda (difuzia Rayleigh); Atenuarea intensitatii undei in acest caz este proportionala cu l-4, ceea ce reprezinta unul din motivele pentru care se lucreaza la lungimi de unda mari (IR).

2. Absorbtia radiatiei electromagnetice se produce ca urmare a interactiunii dintre fotonii componenti ai fasciculului de radiatie cu electronii din mediul de propagare. In fibra optica se intalnesc treitipuri de absorbtie:

- absorbtii fotonice urmate de tranzitii electronice intre benzile de energie situate in domeniul ultraviolet (ca urmare a acestora, fibrele optice sunt opace in acest domeniu spectral);

- absorbtii fotonice excitand vibratii moleculare in siliciu, care prezinta un spectru complex in IR (numeroase picuri de absorbtie intre 2 si 25 mm); ca urmare a acestor procese, atenuarea in fibra optica din sticla creste rapid pentru lungimi de unda mai mari decat 1,7 mm, aceasta valoare limita fiind insa mai ridicata pentru fibrele din materiale cum sunt halogenurile;

- absorbtii pe impuritati: ioni ai metalelor de tranzitie si ioni OH, provenind din urme de apa; picul de absorbtie cel mai important, datorat ionilor OH, este situat la 1,39 mm, ceea ce impune o concentratie reziduala maxima in apa de ordinul a 10-7 . Din considerentele prezentate mai sus, legate de fenomenele de dispersie si atenuare in fibra optica, dar si in functie de performantele dispozitivelor optoelectronice,