3. Fibra Óptica

3.10. Dispersión

La Dispersión se mide en ps/nm-km y esta relacionada con el ensanchamiento que sufre un pulso al propagarse a través de la fibra. La dispersión (ns) se localiza a la mitad de la amplitud
del pulso o punto de 3 dB, en la figura 13 se muestra la Dispersión con un pulso de entrada y el pulso amplificado de salida luego de recorrer 1 km de fibra y el correspondiente ancho de banda (1 GHz/km) de la fibra, la dispersión está compuesta esencialmente de la Dispersión Modal y Cromática, mientras que el modo polarizado de dispersión con muy alta velocidad de transmisión de bits y la dispersión dependiente de potencia, crean limitaciones de transmisión.

Diferentes tipos de Dispersiones


Dispersión Modal: Dependiendo del Ángulo de Apertura para cada rayo incidente sobra la fibra,
se generará un camino específico a seguir a través de esta, donde a mayores centro más modos con mínimas diferencias en cuanto a las posibles distancias a recorrer, una fibra típica Multimodo con 50 μm de centro puede tener varios cientos de modos al alargamiento de pulsos ópticos causados por las distintas distancias recorridas de los diferentes modos y se le nombra Dispersión Modal, esta puede ser reducida si decrementamos el diámetro del centro, así  deduciríamos el número de posibles modos simultáneos de ahí que la Fibra Monomodo con 8 a 10 de diámetro central tenga una Dispersión Modal Nula.


Dispersión Cromática: Debida al espectro de colores que conforman la luz; está compuesta de
Dispersión Material y Dispersión para Guía de Onda, los pulsos de luz usualmente tienen un
espectro pequeño de, compuestas de diferentes colores que viajan a velocidades ligeramen-
te distintas a través de la fibra, por lo tanto crean una Dispersión Cromática de tipo material
(Dependiendo del material de la fibra) que también se conoce como Grupo para Velocidades
de Dispersión, donde a mayor estreches del espectro de luz fuente, menor será la Dispersión
Cromática. (Ver figura 12), esta figura que ilustra este fenómeno muestra como los pulsos
recibidos llegan a un punto que comienzan a solaparse consecutivamente unos con otros,
de ahí la señal distorsionada

La Dispersión Material Cromática se define como:

δTmat = Dmat × δλ × L 

Donde:

  • Dmat : Denota el factor material de Dispersión en ps/nm.km.
  • δλ: Espectro de la fuente de luz en nm.
  • L: Longitud de la fibra en km.

La Dispersión Cromática por Guía de Onda se origina de diferencias de potencias en la velocidad
de propagación en el centro y cubierta exterior y se representa por:

δTcrom = (Dmat + Dwg) × δλ × L 

La figura 13 muestra la relación entre ambas y está dada por que más allá de los 1300 nm aproximadamente ambas tienen diferente signo, por lo que la Dispersión Cromática total puede ser cero, este punto de cero dispersión en cristal puro de Silicio ocurre a 1270 nm correspondiente a la segunda ventana y una señal con 10 nm de espectro (Láser típicamente) podría difícilmente experimentar alguna Dispersión Cromática si transmitiera por esta segunda ventana, sin embargo, sufriría una mayor Dispersión del orden de 160 ps luego de 1 km si lo hiciera por la tercera ventana y con el objetivo de aprovechar la baja atenuación de la tercera ventana se desarrolló a los 1550 nm la Fibra de Dispersión Movida (DSF) mediante el incremento de material dopante en la fibra

as Fibras de Dispersión Aplanada fueron desarrolladas para una operación óptima en la segunda y tercera ventana.

Modo de Dispersión Polarizada:

La polarización es una propiedad de la luz relacionada con la di- rección de sus vibraciones donde los rayos de luz que viajan en una fibra puedes ser descrita tanto si vibran enteramente en el eje X, en el Y o incluso en ambos ejes, cada eje representa un Modo de Polarización, donde el Modo de Dispersión Polarizado (PMD) proviene de las Fibras Monomodos que son esencialmente bimodales desde el punto de vista de la polarización y debido a imperfecciones de la fibra ocurren demoras de tiempo entre los modos polariza- dos resultando un ensanchamiento del pulso y por lo tanto una degradación al transmitir, el PMD se mide en ps sqrt{km}, y un nivel máximo de 0,5ps sqrt{km} está considerado apropiado para Fibras Monomodos.

Modulación de Fase Propia:

La dependencia del comportamiento de la potencia en la fibra trae consigo limitaciones en posteriores transmisiones. Este fenómeno conocido como Efecto Kerr crea un cambio de fase dependiente de la intensidad que conlleva a un ensanchamiento del espectro, resultando una modulación de fase propia y también una degradación de la forma del pulso, dicho efecto aumenta al aumentar la velocidad de transmisión debido aque está reducido el intervalo de bit e incrementada la densidad espectral. El Efecto Kerr se basa en un fenómeno que cuando la luz está presente en un medio, puede ocurrir un cambio dependiente de la Intensidad del Índice Refractivo, en distancias largas de fibra este efecto es acumulativo y altera la fase de luz significativamente un pulso de luz puede ser considerado como un rango de intensidades distribuidas y al ser el cambio de fase proporcional a la intensidad, cada parte del pulso experimenta un cambio de fase diferente.