Podręcznik

W światłowodach wielomodowych efektem dyspersji modowej jest to, że mody lub sygnały o różnych częstotliwościach propagują się światłowodem z różnymi częstotliwościami. Gdy sygnał jest kompozycją modów/częstotliwości, to dyspersja powoduje powstanie zniekształceń. W miarę transmisji – poza oczekiwanymi efektami tłumienia omówionymi wcześniej – impulsy poszerzają się i „rozmywają”. Impulsy stają się nierozróżnialne, ponieważ łączą się w miarę poszerzania. Ponadto w miejscu gdzie było „0” pojawia się sygnał, który może być odczytany jako „1”. Sytuację tę przedstawiono na poniższych rysunkach.

Rysunek 13 Poszerzanie impulsu jako efekt dyspersji.

W światłowodzie wielomodowym pobudzane jest wiele modów różnych rzędów, każdy wędruje samodzielnie z różną prędkością i dociera do fotodetektora w innym czasie. W tym typie włókien mechanizm dyspersji modowej jest dominujący, gdyż pozostałe rodzaje dyspersji mają dużo mniejszy wpływ.

Rysunek 14 Skutek dyspersji modalnej

Impuls światła wzbudzony w światłowodzie ma kształt krzywej Gaussa. W miarę propagacji na długości L impuls rozszczepia się zachowując „gaussowski” kształt, a jego szerokość może być obliczona z zależności:

$\sigma \tau \approx \frac{L}{c_1}{\Delta} \qquad$(4.1)

dla światłowodów wielomodowych o profilu skokowym, natomiast dla światłowodów o profilu gradientowym zależność ta wygląda następująco:

$\sigma \tau \approx \frac{L}{c_1}{\Delta}^2 \qquad$(4.2)

Jak widać z równań 4.1 i 4.2 ilość modów w przypadku światłowodu gradientowego będzie dużo mniejsza. Parametr $\Delta$ wynosi od 0,001 do 0,02, zatem szerokość impulsu dla światłowodu gradientowego będzie od 100 do 2000 razy mniejsza. Zmianie ulega nie tylko szerokość impulsu czy omówiona wcześniej liczba modów, ale również zmniejsza się różnica pomiędzy najmniejszą a największą prędkością grupową i wynosi ona odpowiednio dla światłowodu o profilu skokowym od c₁ do c₁($1 - \Delta$), zaś o profilu gradientowym od c₁ do c₁($1 - \frac{\Delta^2}{2}$).