Modowa dyspersja polaryzacyjna

Modowa dyspersja polaryzacyjna (w polskiej terminologii stosuje się także krótszą nazwę: dyspersja polaryzacyjna; w terminologii angielskiej: Polarization Mode Dispersion, w skrócie PMD) – forma dyspersji modowej, gdy dwie różne polaryzacje światła w światłowodzie (które zwykle przemieszczają w jednakowym czasie), z powodu przypadkowych niedoskonałości medium i jego asymetrii, przemieszczają się z różnymi prędkościami, powodując przypadkowe rozprzestrzenianie impulsów optycznych.

Dyspersja polaryzacyjna (jeśli nie jest skompensowana – co jest trudne w realizacji), ogranicza szybkość, z jaką dane mogą być transmitowane przez włókno światłowodu.

Przyczyny PMD

Kształt rdzenia włókna kabla światłowodowego: doskonały (1), owalny (2), naprężony (3).

Główną przyczyną PMD jest asymetria włókna optycznego. Dyspersja taka powstaje gdy włókno przyjmuje postać owalną. Asymetria włókna, spowodowana niedoskonałością procesu produkcyjnego jest względnie stała; natomiast cześć pochodząca od naprężeń mechanicznych spowodowanych ruchem włókien może ulegać zmianom (patrz rysunek).

Naprężenia mechaniczne w światłowodzie mogą pochodzić z różnych źródeł. Jednym ze źródeł, które jest bardzo trudne do kontroli, jest np. ich sezonowe nagrzewanie się i chłodzenie; temperatura włókien może się także zmieniać w ciągu dnia i nocy. Chociaż często włókna umieszczane są w rurociągu kablowym, są one nadal poddawane wpływom zmian temperatury i obciążeniom mechanicznym. Innym źródłem stresu mechanicznego mogą być drgania pochodzące z pobliskich źródeł. Na przykład ze względu na łatwość dostępu i obsługi, oraz ze względów logistycznych i prawnych (tylko jeden właściciel terenu), wiele kabli światłowodowych kładzie się wzdłuż torów kolejowych. Ale ma to też swoje wady, związane z przejeżdżającymi pociągami. Wstrząsy, które one powodują, mają niekorzystny wpływ na parametry włókna. Włókna, które nie są prowadzone wzdłuż torów kolejowych i dróg, mogą być mocowane nad ziemią. W takim przypadku PMD może powodować wiatr, który kołysze kablami.

Ze względu na połączenie tych czynników i przypadkowość ich charakteru, wartość PMD dla konkretnego toru kablowego jest nieprzewidywalna i nie ma stałej wartości.

Miara PMD

Miarą PMD jest opóźnienie DGD (Differential Group Delay, oznaczane symbolem $\Delta \tau$), które jest mierzone w pikosekundach (1 ps = 10⁻¹² sekundy) i proporcjonalne do pierwiastka z odległości propagacji sygnału $L{:}$

$\Delta \tau =D_{\text{PMD}}{\sqrt {L}},$

gdzie $D_{\text{PMD}}$ jest parametrem PMD włókna, miarą siły i częstotliwości występowania niedoskonałości, typowo mierzoną w ps/√km.

Zwykle podaje się średnią wartość opóźnienia DGD dla danego toru kablowego i stałą jej wartość dla danego włókna. Przykładowo maksymalna wartość DGD dla toru kablowego może być aż 3,2 razy większa od stałego opóźnienia DGD włókna.

Zobacz też

• dyspersja (fala)
• właściwości fizyczne i chemiczne minerałów

Bibliografia

• Rajiv Ramaswami i Kumar N. Sivarajan, Optical Networks: A Practical Perspective (Harcourt: San Diego, 1998) (ang.).
• Jay N. Damask, Polarization Optics in Telecommunications (Springer: New York, 2004) (ang.).

Linki zewnętrzne

• Exfo: Polarization Mode Dispersion (PMD) Simplified. documents.exfo.com. [zarchiwizowane z tego adresu (2007-04-04)]. (ang.)
• FO4SALE.COM: What Is PMD (Polarization Mode Dispersion)? – materiał wideo (ang.)
• Opracowanie procedur pomiarów modowej dyspersji polaryzacyjnej (PMD) oraz przyspieszonych badań starzeniowych włókien i kabli światłowodowych dla potrzeb udziału IŁ w europejskim projekcie badawczym COST 270 (FP6)