ΙΑΡΘΡΩΣΗ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ. ιασπορά Κυµατοδηγού ιασπορά Υλικού-Χρωµατική ιασπορά ιασπορά Τρόπων ιάδοσης. Μονορυθµικές ίνες Πολυρυθµικές ίνες

Σχετικά έγγραφα
Διασπορά Ι ΦΩΤΟΝΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ. Ηρακλής Αβραμόπουλος. EΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Η/Υ

ΦΩΤΟΝΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΠΑΘΗΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

ΦΩΤΟΝΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

Τηλεπικοινωνίες οπτικών ινών

ΚΥΜΑΤΟ ΗΓΗΣΗ. «Μικροοπτικές διατάξεις-ολοκληρωµένα οπτικά»

Διασπορά ΙI ΦΩΤΟΝΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ. Ηρακλής Αβραμόπουλος. EΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Η/Υ

div E = ρ /ε 0 ρ p = - div P, σ p = P. n div E = ρ /ε 0 = (1 /ε 0 ) (ρ l + ρ p ) div (ε 0 E + P) = ρ l /ε 0

= k/m με k τη σταθερά του ελατηρίου. Οι αρχικές συνθήκες είναι x(0)=0 (0) = 0. Η λύση (πραγματική) είναι

1 Polarization spectroscopy

ΟΠΤΙΚΟΙ ΣΥΖΕΥΚΤΕΣ. ιαχωριστές Ισχύος Πολυπλέκτες/Αποπολυπλέκτες Μήκους Κύµατος (WDM) Πολλαπλές θύρες εισόδων-εξόδων

Ανάλυση της κυματοδήγησης στις οπτικές ίνες με την ηλεκτρομαγνητική θεωρία

Γραµµικά και Μη Γραµµικά Συστήµατα Μετάδοσης

Συστήματα Μετάδοσης & ίκτυα Οπτικών Ινών

Ευαισθησία πειράµατος (Signal to noise ratio = S/N) ιάρκεια πειράµατος (signal averaging)) ιάρκεια 1,38 1,11 0,28 5,55. (h) πειράµατος.

Σχολή E.Μ.Φ.Ε ΦΥΣΙΚΗ ΙΙΙ (ΚΥΜΑΤΙΚΗ) Κανονικές Εξετάσεις Χειµερινού εξαµήνου t (α) Αν το παραπάνω σύστηµα, ( m, s,

Για τις παρακάτω ερωτήσεις 2-4 να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΦΩΤΟΝΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

ΚΥΜΑΤΙΚΗ-ΟΠΤΙΚΗ 1. Σχήµα 1 Σχήµα 2

Bασική διάταξη τηλεπικοινωνιακού συστήµατος οπτικών ινών

Περιεχόμενα διάλεξης

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ

Διατομικά μόρια- Περιστροφική ενέργεια δονητικά - περιστροφικά φάσματα

Περιεχόμενα διάλεξης

Ηλεκτρομαγνητισμός. Ηλεκτρικό δυναμικό. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

Εξαναγκασμένη Ταλάντωση. Αρμονική Φόρτιση

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 14 ΚΑΤΩ ΙΑΒΑΤΑ ΦΙΛΤΡΑ BESSEL-THOMSON

Σύνθετες Ασκήσεις για ιάδοση, ιασπορά και Αντιστάθµισή της

Διηλεκτρικά Μικροσκοπική θεώρηση

Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Μονάδες 5

Μάθημα Ακουστικής. Νικόλαος Παλληκαράκης Καθ. Ιατρικής Φυσικής ΠΠ

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 7: Μετασχηματισμός Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Κεφάλαιο 3 ο : ΕΙΣΑΓΩΓΗ στις ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ. ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΚΥΜΑ και ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ

Περιεχόμενα διάλεξης

Μη γραμμικά φαινόμενα Ι

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΥΕ η ΕΡΓΑΣΙΑ. Προθεσµία παράδοσης 11/11/08

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΑΙ ΤΩΝ ΥΟ ΚΥΚΛΩΝ) Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2002 ÈÅÌÅËÉÏ

ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ, ΔΙΚΤΥΑ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΑ 3,4. Συστήµατα ενός Βαθµού ελευθερίας. k Για E 0, η (1) ισχύει για κάθε x. Άρα επιτρεπτή περιοχή είναι όλος ο άξονας

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2012

ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΜΑΖΑΣ-ΕΛΑΤΗΡΙΟΥ-ΑΠΟΣΒΕΣΤΗΡΑ

Απαντησεις στις ερωτησεις της εξετασης της 24 ης Ιουνιου 2005

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (13)

WDM over POF ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΤΟ ΔΙΚΤΥΟ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΤΗΣ ΤΗΛΕΦΩΝΙΑΣ

ΑΝΑΠΤΥΓΜA - ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ. Περιγράψουµε τον τρόπο ανάπτυξης σε σειρά Fourier ενός περιοδικού αναλογικού σήµατος.

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΣΕΜΦΕ ΕΜΠ Φυσική ΙΙΙ (Κυματική) Διαγώνισμα επί πτυχίω εξέτασης 02/06/2017 1

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΑΙ ΤΩΝ ΥΟ ΚΥΚΛΩΝ) Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2002

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΟΠΤΙΚΗΣ - ΟΠΤΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ & LASER ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ & Τ/Υ ΑΣΚΗΣΗ ΝΟ7 ΟΠΤΙΚΗ FOURIER. Γ. Μήτσου

ÁÎÉÁ ÅÊÐÁÉÄÅÕÔÉÊÏÓ ÏÌÉËÏÓ

Εισαγωγή Στοιχεία Θεωρίας

Επαναληπτικό διαγώνισµα στα Κύµατα

11 ΧΡΟΝΙΚΑ ΜΕΤΑΒΑΛΛΟΜΕΝΑ ΠΕΔΙΑ

ΕΙ ΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ & ΘΕΜΑΤΑ ΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΩΝ ΠΕΡΙΟ ΩΝ

Ενδεικτικές Λύσεις. Θέµα Α

Περιεχόμενα διάλεξης

Αρµονικοί ταλαντωτές

Μη γραμμικά φαινόμενα Ι

ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2006 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Οπτικές Επικοινωνίες

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

Κλασική Ηλεκτροδυναμική

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Κεφάλαιο 3 TΑΣΗ ΚΑΙ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗ

Οπτικοί Ενισχυτές. Ηµιαγώγιµοι. Ενισχυτές Ίνας µε προσµίξεις ιόντων Ερβίου

U I = U I = Q D 1 C. m L

k c (1) F ελ f ( t) F απ 1

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

T R T R L 2 L 3 L 4 Αναγεννητής α 1 = 0.18 db/km α 2 = 0.45 db/km α 3 = 0.55 db/km α 4 = 0.34 db/km

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2015 Α ΦΑΣΗ

Ονοματεπώνυμο: Επιμέλεια διαγωνίσματος: Αξιολόγηση :

Πώς γίνεται η µετάδοση των δεδοµένων µέσω οπτικών ινών:

ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΜΑ 1

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΙΚΡΟΚΥΜAΤΩΝ ΜΕ ΔΙΟΔΟ GUNN

Ο τελευταίος όρος είναι πάνω από την επιφάνεια στο άπειρο όπου J = 0,έτσι είναι μηδέν. Επομένως

Κεφάλαιο 15 ΚίνησηΚυµάτων. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Αρµονικοί ταλαντωτές

Εισαγωγικές Ασκήσεις για Απώλειες και ιασπορά

ΦΩΤΟΝΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΤΙΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Εξέταση 6/3/2003

Τελεστικοί Ενισχυτές. Σπύρος Νικολαΐδης Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2016 Α ΦΑΣΗ

7. Ταλαντώσεις σε συστήµατα µε πολλούς βαθµούς ελευθερίας

6η Διάλεξη Οπτικές ίνες

Ε Ρ Ω Τ Η Σ Ε Ι Σ Σ Τ Ι Σ Φ Θ Ι Ν Ο Υ Σ Ε Σ Τ Α Λ Α Ν Τ Ω Σ Ε Ι Σ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΧΕΙΜΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 12/02/12 ΛΥΣΕΙΣ

Εξαναγκασμένη Ταλάντωση. Αρμονική Φόρτιση (...)

ιαγώνισµα στη Φυσική Κατεύθυνσης Γ Λυκείου

2η Οµάδα Ασκήσεων. 250 km db/km. 45 km 0.22 db/km 1:2. T 75 km 0.22 db/km 1:2. 75 km db/km. 1:2 225 km 0.22 db/km

ΘΕΜΑ Α : α V/m β V/m γ V/m δ V/m

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 1 ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ - ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

συνίστανται από πολωτή που επιτρέπει να περνούν µόνο τα κατακόρυφα πολωµένα κύµατα.

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ. . Σύµφωνα µε την αρχή της επαλληλίας των κινήσεων, η αποµάκρυνση του σώµατος κάθε στιγµή, όπου: εφθ =

Μικροκυματικές Επικοινωνίες & Τεχνολογίες Χιλιοστομετρικών Κυμάτων

Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών. και Μετάδοσης

1 ο ΤΕΣΤ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ- ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Transcript:

ΙΑΡΘΡΩΣΗ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Εισαγωγή-Υπενθυµίσεις ορισµών Είδη διασποράς ιασπορά Κυµατοδηγού ιασπορά Υλικού-Χρωµατική ιασπορά ιασπορά Τρόπων ιάδοσης ιασπορά Κυµατοδηγού Καθυστέρηση Οµάδας Μονορυθµικές ίνες Πολυρυθµικές ίνες ιασπορά Υλικού ή Χρωµατική ιασπορά ιάδοση µη µονοχρωµατικού σήµατος και επίδραση της διασποράς υλικού Αίτια διασποράς υλικού Μοντέλο αρµονικού ταλαντωτή Σχέση Sellmeier Παλµός Gauss και χρωµατική διασπορά

ΙΑΡΘΡΩΣΗ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ (συνέχεια) ιασπορά τρόπων διάδοσης Πολυρυθµικές ίνες κλιµακωτού δείκτη διάθλασης Πολυρυθµικές ίνες βαθµιαίου δείκτη διάθλασης ιασπορά προφίλ δείκτη διάθλασης Συνολική διασπορά Πολυρυθµικές ίνες Μονορυθµικές ίνες Σχόλια Παραδοχές-Ανάλυση Ίνες ειδικού τύπου Ίνες µετατοπισµένης διασποράς-dsf Ίνες πεπλατυσµένης διασποράς- DFF Ίνες απαλοιφής διασποράς-dcf Ίνες µε κλιµακωτό δείκτη διάθλασης µε ταυτιζόµενο πυρήνα Ίνες µε καταπιεσµένο εσωτερικό µανδύα

ΥΠΕΝΘΥΜΙΣΕΙΣ Σε παράλληλο επίπεδο κυµατοδηγό: x α z y Για να έχω ταλάντωση θα πρέπει: j k > β k π λ Ενώ για εκθετική απόσβεση: j k < β ιάδοση ρυθµών Απόσβεση στο περίβληµα (Μετάδοση ισχύος) β < k β > k Άρα τελικά: k < β< k

Ορισµοί: Σταθερά κυµατοδήγησης: w k u k α + α β Και η ανηγµένη συχνότητα: ( ) α α + k k w u V u: εγκάρσια σταθερά κυµατοδήγησης w: εγκάρσια σταθερά απόσβεσης

ΕΙ Η ΙΑΣΠΟΡΑΣ ΣΕ ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ ιασπορά Itermodal Itramodal ή Chromatic ιασπορά υλικού ιασπορά κυµατοδηγού ιασπορά τρόπων διάδοσης ιασπορά προφίλ δείκτη διάθλασης

ΤΑ ΕΙ Η ΙΑΣΠΟΡΑΣ. ιασπορά κυµατοδηγού Έστω ότι ( ω) καµπύλης β f ( ω). ιασπορά λόγω κυρτότητας της Καθώς ω, το β k Οδήγηση στο περίβληµα: Μήκος κύµατος τεράστιο σε σχέση µε την διάµετρο του πυρήνα α Για ω, το β k Οδήγηση στον πυρήνα: Μήκος κύµατος αµελητέο σε σχέση µε την διάµετρο του πυρήνα α Η διασπορά αναιρείται για ω, ω και ω ω D (ω D d β συχνότητα µηδενικής διασποράς-κυρτότητα ) dω

ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗ ΟΜΑ ΑΣ τ Ορίζουµε την κανονικοποιηµένη παράµετρο κυµατοδήγησης b w u ( V) V V k β k k k < β< k < b< Αφού b καθώς ω b καθώς ω Καθυστέρηση Οµάδας τ: τ L dβ L dβ dω c, L: απόσταση dk Ορίζουµε τους δείκτες οµάδας για κάποιο υλικό: g c u g dβ c c dω d d ω ω c d +ω dω d λ dλ

ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗ ΟΜΑ ΑΣ τ (συνέχεια) Χρήση σχέσεων ορισµού των παραµέτρων V, b(v), g, και τ t g ( c λ, λ,v)v)v)v)λ, g dβ dω A(V) + g t g τ L [ A(V) ] + [ A(V) b] g Όπου η ποσότητα: A(V) d(bv) dv + b Εκφράζει σε µονορυθµική διάδοση, το κλάσµα της οπτικής ισχύος που κυµατοδηγείται στον πυρήνα της ίνας. Η καθυστέρηση διάδοσης (οµάδας) εξαρτάται από το µήκος κύµατος, αλλά και από ένα σχετικό άθροισµα των καθυστερήσεων στον πυρήνα και τον µανδύα. Αγνοώντας χρωµατική διασπορά: c d ( + dv t g ( bv))

ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗ ΟΜΑ ΑΣ τ (συνέχεια) Μεταβολή του κλάσµατος πολωµένων ρυθµών d( bv) dv για διάφορα είδη γραµµικά Οι υψηλότερης τάξης ρυθµοί έχουν µεγαλύτερη καθυστέρηση διάδοσης, άρα και µικρότερη ταχύτητα οµάδας Με χρωµατική διασπορά g t g (+ c d(bv) y / 4) dv Το y εισάγει τον όρο της διασποράς που οφείλεται στο προφίλ των δεικτών διάθλασης του πυρήνα και του µανδύα της ίνας y g λ d dλ

ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗ ΟΜΑ ΑΣ τ (συνέχεια) Για προσµίξεις GeO στον πυρήνα µιας ίνας

. ιασπορά υλικού ή Χρωµατική διασπορά Εξάρτηση του δείκτη διάθλασης από το µήκος κύµατος Για δεδοµένο φασµατικό µέρος, τµήµατά του κυµατοδηγούνται µε διαφορετικές ταχύτητες οµάδας u g c ( ω) Μετά από διάστηµα z θα έχουν διαφορά φάσης Παραµόρφωση του σήµατος στο πεδίο του χρόνου (χρονική διαπλάτυνση)

ιάδοση µη µονοχρωµατικού σήµατος Μετασχηµατισµός Fourier: ( ) E( ω) E t j ω t ω e d Σε µήκος zl το ηλεκτρικό πεδίο θα είναι: j( ωt φ) ( ) E( ω) e E t,l dω Έχει διαφορά φάσης: φ β( ω)l Αναπτύσσοντας την σταθερά κυµατοδήγησης σε σειρά Taylor: β( ω) β +β( ω ω ) + β( ω ω ) +... m d β β (m m dω ωω,,,...)

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Το οπτικό σήµα έχει καθυστέρηση ανά µήκος ίνας (καθυστέρηση οµάδας) τ Τ L dβ dω Έχει επίσης διαστρεβλωθεί κατά: d dω β d β Ο όρος dω 3 d β Και ο 3 dω καλείται διασπορά ης τάξης καλείται διασπορά ης τάξης Το φαινόµενο είναι γραµµικό-το φασµατικό περιεχόµενο δεν µεταβάλλεται

Καθυστέρηση οµάδας: ωd β g + c dω c u g ιασπορά ταχύτητας οµάδας: β dβ dω d d ω u g λ 3 πc c d dλ d d d +ω ω dω ps /km

Παράµετρος ιασποράς, D D d β πc d ps Km m dλ λ β λ / c dλ Ενεργός τιµή διαπλάτυνσης σ m σ λ c L λ d dλ

Walk-Οff d β (λ ) β (λ ) u g - (λ )-u g - (λ ) Σηµείο µηδενισµού της διασποράς υλικού τα.7 µm Με κατάλληλες προσµίξεις µπορεί να µετατοπιστεί το σηµείο µηδενισµού οπουδήποτε στην περιοχή.-.4 µm

ΙΑΣΠΟΡΑ ΥΛΙΚΟΥ-ΕΙΚΟΝΕΣ

ΑΙΤΙΑ ΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ ΤΗΣ ΙΑΣΠΟΡΑΣ ΥΛΙΚΟΥ Η απόκριση του διηλεκτρικού υλικού του κυµατοδηγού (πόλωση όγκου) στην εφαρµογή ηλεκτρικού πεδίου Ε x είναι: ε α αε x x 3 N N P Ν: τα µόρια του υλικού ανά µονάδα όγκου α: η πολωσιµότητα του υλικού -Να/3ε : η συνεισφορά του τοπικού πεδίου Η σχετική ηλεκτρική διαπερατότητα ε r είναι: x x x x x r E P E P E ε + ε + ε ε r 3 N ε Ν α ε ε για )(

Πόλωση Φαινόµενα προσανατολισµού Ι Ατοµικός Συντονισµός ΙΙ Ηλεκτρονικός Συντονισµός ΙΙΙ Συχνότητα Μικροκύµατα Υπέρυθρο Υπεριώδες Περιοχή Ι: Προσανατολισµός µορίων (δεν ενδιαφέρει τις οπτικές συχνότητες) Περιοχή ΙΙ: Απόκριση του µορίου σε πεδίο-lattice vibratio Περιοχη ΙΙΙ: Απόκριση ηλεκτρονικής δοµής µορίου σε διέγερση πεδίου-πολλοί συντονισµοί Στις περιοχές ΙΙ και ΙΙΙ ηλεκτρικό φορτίο µετακινείται λόγω πεδίου απ[ό θέση ισορροπίας. Μια δύναµη ανάλογη της µετακίνησης επαναφέρει το φορτίο στην αρχική θέση ισορροπίας. Έχουµε δηλαδή το µοντέλο του αρµονικού ταλαντωτή.

ΜΟΝΤΕΛΟ ΑΡΜΟΝΙΚΟΥ ΤΑΛΑΝΤΩΤΗ Αλληλεπίδραση διηλεκτρικού υλικού µε Η/Μ πεδίο Το ηλεκτρονιακό νέφος που περιβάλλει τα άτοµα ή τα µόρια των ταλαντωτών µετατοπίζεται. Εµφάνιση ενός διπολικού ταλαντωτή µε µια στοιχειώδη διπολική ροπή Το επιβαλλόµενο ηλεκτρικό πεδίο Ε, που διανύει το οπτικό µέσο, ασκεί δύναµη F a ee Οι ηλεκτρικές δυνάµεις συνοχής µεταξύ των γειτονικών ατόµων εµποδίζουν την οµαλή ταλάντωση του στοιχειώδους διπόλου. Η αλληλεπίδρασή του µε τα γειτονικά άτοµα εκφράζεται µέσω µιας δύναµης απόσβεσης, F d mζ v (v η ταχύτητα του ηλεκτρονίου και ζ ο συντελεστής απόσβεσης.) Τα θετικά φορτία του ταλαντωτή αναπτύσσουν δύναµη ανάδρασης Coulomb Το όλο σύστηµα µπορούµε να το µοντελοποιήσουµε ως έναν κλασσικό ταλαντωτή ελατηρίου µε σταθερά k s.

ΜΟΝΤΕΛΟ ΑΡΜΟΝΙΚΟΥ ΤΑΛΑΝΤΩΤΗ (συνέχεια) H µετατόπιση του ηλεκτρονιακού νέφους µπορεί να αναχθεί σε ένα σύνολο στοιχειωδών µετατοπίσεων Q c για κάθε ένα ηλεκτρόνιο µε µάζα m και φορτίο e. m d dt Q c + mζ dq dt c + k s Q c ee Λύση: ee Qc ( ω ω c / m ) + j ωζ ω / m : η ιδιοσυχνότητα του στοιχειώδους k s ταλαντωτή Στοιχειώδης διπολική ροπή: P c -eq c Πόλωση: N P c P c NP c

ΜΟΝΤΕΛΟ ΑΡΜΟΝΙΚΟΥ ΤΑΛΑΝΤΩΤΗ (συνέχεια) Η πολωσιµότητα α είναι πλέον µιγαδική: α P E x x xe E x ( ω e m ω ) + j ωζ Άθροιση των διπολικών ροπών από τα στοιχειώδη δίπολα σε στοιχειώδη όγκο δv Υπολογισµός της πόλωσης σε ένα σηµείο στο υλικό µέσο P c ( ω Ne ω / m ) + j ωζ E c ε χ e E c χ e : Η γραµµική επιδεκτικότητα του υλικού µέσου που εκφράζει την απόκρισή του στο επιβαλλόµενο πεδίο

ΜΟΝΤΕΛΟ ΑΡΜΟΝΙΚΟΥ ΤΑΛΑΝΤΩΤΗ (συνέχεια) e e e ( ) ( j m Ne ) ( j ) ( m Ne j ω ω ζ ω ω + ζ ω ω + ζ ω ε ζ +ω ω ω ωζ ωζ ωζ ωζ ω ω ε χ χ χ

ΜΟΝΤΕΛΟ ΑΡΜΟΝΙΚΟΥ ΤΑΛΑΝΤΩΤΗ (συνέχεια) Ορίζουµε µιγαδικό δείκτη διάθλασης : ( / +χ e jχ e ) j Με +χ e + ( χ ) ( +χ ) e + / συντελεστής κυµατοδήγησης (β k o ) +χ e + ( χ e) ( +χ ) e / συντελεστής εξασθένησης (α k o ) Στην περίπτωση που ω ω µπορούµε να θεωρήσουµε ότι ο συντελεστής εξασθένησης ζ είναι µηδενικός και άρα τόσο η γραµµική επιδεκτικότητα, όσο και ο δείκτης διάθλασης είναι πραγµατικά µεγέθη.

ΜΟΝΤΕΛΟ ΑΡΜΟΝΙΚΟΥ ΤΑΛΑΝΤΩΤΗ (συνέχεια) Ne Μακριά από συντονισµούς x e o και x e ε m(ω - ω ) Συνυπολογίζοντας την επίδραση των ιδιοσυχνοτήτων του υλικού µέσου στον δείκτη διάθλασης, καταλήγουµε στη σχέση Sellmeier (ηµι-εµπειρική φόρµουλα): ( - j + ye - jx e ) Aλ (ω - ω ) y c λ - λ A i i λ λ λ i. A i : Συντελεστές συναρτήσει των ιδιοσυχνοτήτων του υλικού λ i : Ιδιοσυχνότητες του µέσου d < dλ Σε κάθε περίπτωση ισχύει Causal relatio απώλειας και διασποράς Σχέση Kramers-Kroig: Για κάθε αιτιατό, αµετάβλητο, γραµµικό σύστηµα, για πεπερασµένη διέγερση µε πεπερασµένη απόκριση, υπάρχει µονοσήµαντη σχέση µεταξύ πραγµατικού και φανταστικού µέρους της σχέσης απόκρισης

Χρωµατική διασπορά σε οπτικό παλµό Gauss Παλµός Gauss διαµορφωµένος γύρω από φέρουσα ω στο πεδίο του χρόνου: t E(,t) E exp exp(jωt) T Και στο πεδίο των συχνοτήτων: ( ω ω ) E E(, ω) exp π ω ω ω: Εύρος του παλµού στο σηµείο όπου η ισχύς είναι το /e της αρχικής Μετά από απόσταση z ο παλµός στο πεδίο του χρόνου + E(z, t) E(, ω)exp[j( ωt β( ω)z)] dω

Χρωµατική διασπορά σε οπτικό παλµό Gauss (συνέχεια) Αντικατάσταση του αναπτύγµατος Taylor για την σταθερά κυµατοδήγησης, δίνει: / E [ j( / T)] (t z / v ) j( / T)(t z / v ) E(z,t) τ g τ g exp exp exp[j( ωt z)] / [+ ( τ / T) ] [T ( ) ] [T ( ) ] β + τ + τ 'Οπου τβ z/t Πρώτος όρος: Μείωση πλάτους οπτικού παλµού λόγω διασποράς εύτερος όρος: Περιβάλλουσα οπτικού σήµατος. Το µέγιστο του παλµού διανύει απόσταση z µετά τ β z από χρόνο g, αντιπροσωπεύοντας την καθυστέρηση της φασµατικής συνιστώσας ω να κυµατοδηγηθεί στο ίδιο διάστηµα. Το εύρος του παλµού που αντιστοιχεί στο σηµείο /e έχει αυξηθεί στην τιµή T [ T + ( τ) ] / Τρίτος όρος: ιαµόρφωση συχνότητας κατά την κυµατοδήγηση λόγω διασποράς (chirpig)

3. ιασπορά τρόπων διάδοσης-mode Dispersio Αποκλειστικά σε πολυρυθµικές ίνες ιαφορετική συµπεριφορά ανάλογα µε το προφίλ του δείκτη διάθλασης (κλιµακωτός-βαθµιαίος δείκτης διάθλασης) Κάθε ρυθµός διαδίδεται µε διαφορετική ταχύτητα βλέποντας διαφορετικό δείκτη διάθλασης Εµφανίζεται λόγω διαφορικής χρονικής καθυστέρησης των διαφορετικών ρυθµών και λόγω διαφορετικού µήκους πορείας ιασπορά τρόπων διάδοσης > διασπορά υλικού > διασπορά κυµατοδηγού

Πολυρυθµικές Ίνες Κλιµακωτού είκτη ιάθλασης T ΜΙΝ : Ελάχιστη καθυστέρηση στην αξονική διάδοση T distace velocity L (c / MIN ) L c Τ ΜΑΧ : Μέγιστη καθυστέρηση του αργού ρυθµού (Πρόσπτωση υπό µέγιστη γωνία εισαγωγής θ) T MAX L / cosθ c / L c cosθ Μέγιστη διαπλάτυνση: δτ s T max - T mi δ L Ts c ή δt s ( ) L NA c

Νόµος Sell στο σύνορο πυρήνα-µανδύα siφ cosθ Μέτρο χρονικής διεύρυνσης ενός οπτικού παλµού λόγω διασποράς ρυθµών: Τυπική απόκλιση ή ενεργός διαπλάτυνση σ s σ s M M + t p(t)dt + tp(t) dt όπου p(t) η συνάρτηση ισχύος του παλµού Η µέση τιµή του παλµού είναι µηδέν Η δεύτερης τάξης ροπή είναι: σ s δt δt / δts t dt / δt s s 3 s σ s L L( NA) 3c 4 3 c

Πολυρυθµικές Ίνες Βαθµιαίου είκτη ιάθλασης Μεταβολή του δείκτη διάθλασης από τον πυρήνα για την απορρόφηση των διαφορετικών ταχυτήτων µε τις οποίες κινούνται οι παλµοί. Το βέλτιστο προφίλ του δείκτη, είναι το παραβολικό (α) (r) r α r < α ( ) / r α

Μέγιστη καθυστέρηση δt g ( NA) 4 L 3 c 8 c Βελτίωση τρεις τάξεις µεγέθους Απόκλιση από το βέλτιστο προφίλ προκαλεί αναπόφευκτα διασπορά γνωστή ως διασπορά προφίλ δείκτη διάθλασης, profile dispersio Η διασπορά που εισάγεται λόγω του προφίλ του δείκτη διάθλασης είναι : D PROFILE d dλ

ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΙΑΣΠΟΡΑ ΣΤΙΣ ΙΝΕΣ α) Πολυρυθµικές ίνες Κυριαρχεί η διασπορά τρόπων διάδοσης Είναι "αδύνατον" να µεταφερθεί πληροφορία Εκµεταλλεύσιµο εύρος ζώνης ΜHz β) Μονορυθµικές ίνες Κυριαρχεί η διασπορά υλικού και λιγότερο η διασπορά κυµατοδηγού Η διασπορά υλικού και κυµατοδηγού έχουν αντίθετα πρόσηµα και µπορούν να αλληλοαναιρεθούν. Η διασπορά του προφίλ του δείκτη διάθλασης είναι αµελητέα, µετατοπίζοντας ελάχιστα το σηµείο µηδενικής διασποράς, σε µεγαλύτερο µήκος. Η συνολική διασπορά είναι: D ΣΥΝΟΛΙΚΗ D ΥΛΙΚΟΥ +D ΚΥΜΑΤΟ ΗΓΟΥ + D ΠΡΟΦΙΛ Η συνολική διεύρυνση του οπτικού παλµού είναι: τ λ m πc z ( D + D + D ) T m w p

ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΙΑΣΠΟΡΑ ΣΤΙΣ ΜΟΝΟΡΥΘΜΙΚΕΣ ΙΝΕΣ Κυριαρχεί η χρωµατική διασπορά (διασπορά υλικού) Παράµετρος διασποράς D (συνολικά) D( λ ) D m ( λ) + D w ( λ) + D p ( λ) D m : Παράµετρος διασποράς υλικού D m d g d g ( λ ) A(V) + [ A(V)] c dλ dλ Ο όρος αυτός συµπεριλαµβάνει την σχετική επίδραση της χρωµατικής διασποράς στο κυµατοδηγούµενο σήµα τόσο από τον πυρήνα, όσο και από το στρώµα του µανδύα. Το κλάσµα της οπτικής ισχύος σε καθεµία από τις δύο περιοχές καθορίζει τη βαρύτητα αυτής της επίδρασης του υλικού του πυρήνα και του µανδύα σε αυτή την παράµετρο διασποράς

D w : Παράµετρος διασποράς κυµατοδηγού D w ( λ) g cλ V d (bv) dv Προκύπτει εξαιτίας της εξάρτησης από την δεύτερη παράγωγο του bv ως προς το V. Ο όρος αυτός είναι µη µηδενικός ακόµα και αν αµελήσουµε την διασπορά υλικού. D p : Παράµετρος διασποράς προφίλ δείκτη διάθλασης g y y d (bv) D λ + p ( ) V cλ 8 dv + d(bv) dv b Αποδίδεται στο προφίλ του δείκτη διάθλασης λόγω της d εξάρτησής του από το y ή το. dλ

ΠΙΘΑΝΕΣ ΠΑΡΑ ΟΧΕΣ Κατά τον υπολογισµό της διασποράς κυµατοδηγού, µπορούµε να θεωρήσουµε ότι δεν υπάρχει εξάρτηση του δείκτη διάθλασης από το µήκος κύµατος, οπότε και g. Για την διασπορά λόγω προφίλ δείκτη διάθλασης µπορούµε να θεωρήσουµε ότι y<<. D w ( λ) cλ V d (bv) dv d d (bv) Dp λ V c d dv + d(bv) dv b

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ-ΣΧΟΛΙΑ Στην περιοχή του.3 µm, όπου η διασπορά υλικού είναι µηδενική, η διαπλάτυνση του παλµού καθορίζεται κυρίως από την διασπορά κυµατοδηγού (για µονορυθµικές ίνες) Ελαχιστοποίηση συνολικής διασποράς µε κατάλληλη ρύθµιση των παραµέτρων διασποράς κυµατοδηγού και υλικού (ετερόσηµα) Μετατόπιση του σηµείου µηδενισµού της διασποράς, ακόµα και στο.55µm, µε κατάλληλο σχεδιασµό Ελάττωση της ανηγµένης συχνότητας V Αύξηση της σχετικής διαφοράς του δείκτη διάθλασης Εισαγωγή προσµίξεων γερµανίου στην ίνα

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ-ΣΧΟΛΙΑ (συνέχεια) Μήκος κύµατος µε µηδενική διασπορά, ZMD: λ.3 µm Το σηµείο µηδενικής διασποράς εξαρτάται από την διάµετρο της ίνας.

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ-ΣΧΟΛΙΑ (συνέχεια) Μετατόπιση της συνολικής διασποράς µε την προσθήκη προσµίξεων GeO. Σύγκριση απλής ίνας και ίνας µετατοπισµένης διασποράς

ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ ΕΙ ΙΚΟΥ ΤΥΠΟΥ Ίνες Μετατοπισµένης ιασποράς, DSF Χρησιµοποιούνται διάφορα προφίλ δείκτη διάθλασης για την µετατόπιση του σηµείου µηδενικής διασποράς. Το σηµείο µηδενισµού είναι µετατοπισµένο στην περιοχή του.55 µm. Μετάδοση οπτικών παλµών σε πολύ µεγαλύτερες αποστάσεις.

Ίνες Πεπλατυσµένης ιασποράς, DFF Προηγµένες κατανοµές δείκτη διάθλασης, W, για µηδενική διασπορά σε µεγάλο εύρος του φάσµατος. Όπως τριγωνικό πολλαπλού δείκτη, segmet core τριγωνικού προφίλ, διπλού πυρήνα: Συνολικά:

Ίνες Απαλοιφής ιασποράς, DCF Μετατόπιση του σηµείου µηδενισµού σε πολύ µεγαλύτερα µήκη κύµατος από το.55 µm έτσι, ώστε στην περιοχή του.55 µm η διασπορά να έχει έντονη αρνητική τιµή (Π.χ. D -9 ps/km m) Μέτρο αξιολόγησης DCF-Figure of Merit (FOM): Ορίζεται από το λόγο της απόλυτης τιµής της χρωµατικής διασποράς ανά µονάδα µήκους κύµατος προς την απώλεια που εισάγει η ίνα Ίνες µε κλιµακωτό δείκτη διάθλασης ταυτιζόµενου πυρήνα Μηδενισµός διασποράς στο παράθυρο 3-5 m µε ρεαλιστικές τιµές της σχετικής διαφοράς του δείκτη διάθλασης.

Ίνες µε καταπιεσµένο εσωτερικό µανδύα Χωρίζονται σε ίνες µε έντονη καταπίεση του µανδύα και ίνες µε ασθενή Ο καταπιεσµένος εσωτερικός µανδύας οδηγεί σε µεγάλο V για µικρά µήκη κύµατος. Άρα ο LP δεν βλέπει εξωτερικό µανδύα Για µεγάλα µήκη κύµατος ο LP βλέπει εξωτερικό µανδύα µε δείκτη διάθλασης µεγαλύτερο του εσωτερικού Με έντονη καταπίεση η διασπορά µπορεί να µηδενιστεί σε ένα εύρος από 3-65 m. Ακόµη υπάρχει καλύτερη οδήγηση (περιορισµός του πεδίου). Χρησιµοποιούνται µεγάλα και έχουν µεγαλύτερο µήκος κύµατος αποκοπής, άρα και µικρότερες απώλειες Επιτυγχάνεται αλληλοαναίρεση διασποράς κυµατοδηγού και διασποράς υλικού στις περιοχές του.3 µm και του.5 µm