Классификация одномодовых ОВ согласно рекомендациям МСЭ-Т. Оптические волокна c пониженной чувствительностью к изгибам рек. G.657. Особенности конструкции и параметров.

9. Характеристики оптических волокон: поляризационная модовая дисперсия (ПМД), причины возникновения, ее характер.

По мере увеличения скорости передачи на волоконно-оптических линиях передачи (ВОЛП) и внедрения технологии компенсации хроматической дисперсии одним из основных ограничивающих факторов становится явление поляризационной модовой дисперсии (ПМД).

ПМД является следствием явления двулучепреломления, которое заключается в поляризационной зависимости показателя преломления. В общем случае, основную моду оптического поля, распространяющегося в ОВ, можно представить в виде суперпозиции двух ортогонально-поляризованных мод. В идеальном изотропном волокне данные моды являются вырожденными и имеют одинаковые постоянные распространения. В реальных волокнах, вследствие воздействия различных факторов, вырождение снимается и даже в одномодовом волокне существуют две ортогональные линейно-поляризованные моды LP₀₁, отличающиеся групповыми скоростями распространения.

Источники двулучепреломления в оптическом волокне можно разделить на два класса:

- внутренние: эллиптичность сердцевины, эксцентриситет и внутренние механические напряжения;

внешние: давление, изгиб и кручение.

Рис. 3.34. Причины возникновения ПМД в волокне

а) эллиптичность, б) эксцентриситет, в) внутренние механические напряджения; г) давление; д) изгиб; e) кручение

Вследствие разности параметров распространеняи в итоге возникает дифференциальная групповая задержка (ДГЗ) dt между поляризационными модами, что на приемной стороне приводит к уширению оптического импульса.

Рис. 3.35. Дифференциальная групповая задержка

Поляризационной модовой дисперсией называют среднеквадратичное значение разности групповых задержек

В отличие от хроматической дисперсии ПМД является случайной величиной. В реальном волокне моды произвольно обмениваются энергией друг с другом на протяжении всей длины. Связь мод возникает как за счет изменений характеристик волокна вдоль его длины, так и за счет случайных внешних воздействий: температурных, механических - поперечное сжатие, изгиб и кручение. Поэтому ПМД и является случайной величиной, зависящей от времени, температуры и длины волны. Ее значение увеличивается пропорционально квадратному корню из длины волокна. Считается, что поляризационная модовая дисперсия подчиняется закону распределения Максвелла.

Поляризационную модовую дисперсию ОВ со случайной связью мод принято характеризовать ее средним значением с размерностью пс/Ö км, которое нормируют и приводят в технических характеристиках, обозначая как DPMD.

Тогда, ПМД накопленную на ВОЛП можно определить по формуле

где L – длина линии.

В соответствии с рекомендациями МСЭ-Т производитель волоконно-оптического кабеля предоставляет значение коэффициента ПМД волоконно-оптической линии - PMD_Q, которое служит статистической верхней границей для коэффициента ПМД участка, состоящего из М последовательно соединенных строительных длин. Верхняя граница определяется на основе некой малой вероятности Q того, что результирующий коэффициент ПМД полученного участка превысит PMD_Q.

Для современных волокон при М = 20 и Q = 0.01% величина PMD_Q не должна превышать 0.20 пс/Ö км.