การกระจายตัวของเส้นใยคืออะไร จะชดเชยการกระจายตัวได้อย่างไร

การกระจายตัวของไฟเบอร์แสดงสถานะการแพร่กระจายของสัญญาณอินพุตในไฟเบอร์ หมายถึงความผิดเพี้ยนของสัญญาณที่เกิดจากการแพร่กระจายของส่วนประกอบความถี่ต่างๆ หรือส่วนประกอบโหมดต่างๆ ของสัญญาณออปติคัลที่ความเร็วต่างกัน โดยหลักแล้วประกอบด้วยสามกรณี: การกระจายระหว่างโหมด การกระจายตัวของสี และการกระจายโหมดโพลาไรซ์

การกระจายสัญญาณระหว่างโหมดเป็นกลไกการบิดเบือนสัญญาณที่เกิดขึ้นในเส้นใยมัลติโหมดและท่อนำคลื่นอื่นๆ ในเส้นใยมัลติโหมด รังสีของแสงที่เข้าสู่เส้นใยที่มุมตกกระทบที่แตกต่างกันถูกกำหนดเป็นเส้นทางหรือรูปแบบ เนื่องจากเส้นทางการส่งสัญญาณของแต่ละโหมดแตกต่างกัน ความเร็วในการส่งข้อมูล (เช่น ความเร็วของกลุ่ม) ก็แตกต่างกันเช่นกัน ดังนั้นจึงมีความแตกต่างของเวลาระหว่างโหมดการส่งสัญญาณเพื่อไปยังขั้วใยแก้วนำแสง โดยทั่วไป แสงบางส่วนจะผ่านแกนกลางโดยตรง (ในโหมดแนวแกน) ในขณะที่แสงบางส่วนจะสะท้อนกลับ และออกไประหว่างการหุ้ม/ขอบเขตหลักและการเดินทางซิกแซกไปตามท่อนำคลื่น ดังที่แสดงในมัลติโหมดไฟเบอร์แบบดัชนีขั้นตอนด้านล่าง ความจริงก็คือ ทันทีที่แสงหักเห การกระจายระหว่างโหมด/โหมดจะเกิดขึ้น ในหมู่พวกเขา การกระจายระหว่างโหมด มีความสัมพันธ์เชิงบวกกับเส้นทางการส่ง กล่าวคือ การกระจายระหว่างโหมดที่เกิดจากโหมดลำดับสูง (ลำแสงเข้าสู่มุมที่ใหญ่กว่าในระยะทางที่ไกลกว่า) สูงกว่าที่เกิดจากโหมดต่ำ โหมดคำสั่ง (ลำแสงเข้าสู่มุมที่เล็กกว่าในระยะทางที่สั้นกว่า)

เส้นใยแบบหลายโหมดสามารถรองรับโหมดการแพร่กระจายของรังสีได้สูงสุด 17 โหมดในเวลาเดียวกัน และการกระจายตัวแบบอินเตอร์โหมดนั้นสูงกว่าไฟเบอร์แบบโหมดเดียวมาก เนื่องจากเส้นใยแบบโหมดเดียวมีโหมดการแพร่กระจายเดียว กล่าวคือ แสงจะเคลื่อนที่ไปตามแกนกลาง (แกน โหมด) โดยไม่สะท้อนออกจากขอบเขตการหุ้ม ดังนั้นจึงไม่เกิดการกระจายระหว่างโหมด อย่างไรก็ตาม หากใช้ไฟเบอร์มัลติโหมดดัชนีแบบให้คะแนน สถานการณ์จะแตกต่างออกไป แม้ว่าแสงจะแพร่กระจายในโหมดต่างๆ เนื่องจากดัชนีการหักเหของแสงที่ไม่สม่ำเสมอของแกนไฟเบอร์ เส้นทางของลำแสงไม่ใช่เส้นตรงแต่เป็นเส้นโค้ง และความเร็วการแพร่กระจายของลำแสงก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ดังนั้น การกระจายระหว่างโหมดสามารถลดลงอย่างมากโดยการเลือกการกระจายดัชนีการหักเหของแสงที่เหมาะสม

การกระจายตัวของวัสดุเกิดจากการพึ่งพาดัชนีการหักเหของแสงบนความยาวคลื่นของวัสดุแกน ในขณะที่การกระจายตัวของท่อนำคลื่นเกิดจากการพึ่งพาค่าคงที่ของการแพร่กระจายโหมดบนพารามิเตอร์เส้นใย (รัศมีแกน ความแตกต่างของดัชนีการหักเหของแสงระหว่างแกนและ วัสดุหุ้ม) และความยาวคลื่นของสัญญาณ ที่ความถี่หนึ่ง การกระจายตัวของวัสดุและการกระจายตัวของท่อนำคลื่นสามารถหักล้างซึ่งกันและกัน เพื่อให้ได้ความยาวคลื่นที่ประมาณ 0 การกระจายของสี อันที่จริง การกระจายของสีไม่ได้ส่งผลเสียเสมอไป การเดินทางของแสง ที่ความเร็วต่างกันในความยาวคลื่นหรือวัสดุต่างๆ ทำให้พัลส์แสงถูกขยายหรือบีบอัดในเส้นใย ซึ่งทำให้สามารถปรับแต่งโปรไฟล์ดัชนีการหักเหของแสงเพื่อผลิตเส้นใยสำหรับวัตถุประสงค์ต่างๆ ได้ ใยแก้วนำแสง G.652 เป็นตัวอย่างหนึ่ง

การกระจายตัวของโหมดโพลาไรซ์ (PMD) สะท้อนถึงการพึ่งพาโพลาไรซ์ของลักษณะการแพร่กระจายของคลื่นแสงในเส้นใยแก้วนำแสง ในเส้นใยแก้วนำแสงจริง มีโหมดโพลาไรซ์สองโหมดที่ตั้งฉากกัน ตามหลักการแล้ว โหมดโพลาไรซ์ทั้งสองโหมดควรมีลักษณะการแพร่กระจายคลื่นที่เหมือนกัน แต่โดยทั่วไปแล้ว มีความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างโหมดโพลาไรซ์ที่แตกต่างกัน ทั้งนี้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงหรือการรบกวนของอุณหภูมิ ความดัน และปัจจัยอื่นๆ ในกระบวนการแพร่กระจาย ส่งผลให้เกิดความแตกต่าง ความเร็วในการส่งของโหมดโพลาไรเซชันทั้งสอง ส่งผลให้เกิดการหน่วงเวลาและการกระจายโหมดโพลาไรซ์