MEDICION DE LA DISPERSIÓN CROMÁTICA
El término Dispersión Cromática se refiere al retardo (deformación) espectral de un pulso óptico conforme se propaga por la fibra. La fibra óptica convencional tiene un coeficiente de dispersión positivo; Esto quiere decir que a longitudes de ondas mayores Se tiene un mayor tiempo de tránsito a través de la fibra comparado con las longitudes de ondas cortas. Este diferencial de retardo hace que el pulso se deforme.
La fuente láser que produce el pulso óptico, emite un rango de frecuencia. Por ejemplo la salida de un láser de realimentación distribuida puede tener un ancho espectral de 40 a 50 Megahertz, mientras que el ancho de un Fabry-Perot puede tener varios nanómetros de ancho. A un mayor ancho espectral la deformación del pulso transmitido será mayor. Esta deformación es continua a lo largo de todo el enlace de fibra, por lo cual a una mayor longitud se presentará una deformación mayor. En tramos largos de fibra la dispersión cromática puede dar por resultado pulsos que se deforman de tal manera que se superponen, causando interferencia intersimbólica, y en el receptor se verá incrementado la tasa de error.
La sensibilidad a la dispersión se incrementa linealmente con la distancia y hace que se incremente de manera cuadrática con la velocidad, eso quiere decir que cuando incrementemos la velocidad de bits desde 2.5 Gbps a 10 Gbps, la dispersión cromática se incrementa en un factor de 16, nuestras fibras estándar están optimizada para poder transmitir a 1310 nm donde la dispersión es mínima; pero transmitimos a 1550 nm, donde la atenuación es mínima, en este punto se genera una dispersión que va desde los 16-20 ps/nm-km.
La respuesta inicial de la industria a este problema de la dispersión cromática fue el desarrollo de la Fibra de dispersión desplazada que reduce la dispersión en la región de los 1550nm.
La dispersión cromática no era un problema en los primeros sistemas de transmisión por una variedad de razones:
- Las velocidades de transmisión no eran lo suficiente rápida como para que los pulsos puedan extenderse lo suficiente para que interfieran con pulsos adyacentes.
- La única longitud de onda de transmisión se localizó cerca de la longitud de onda de dispersión mínima que significativamente disminuyó la distorsión del pulso en una distancia dada.
- Antes que la potencia de la señal óptica llegue por debajo de un nivel crítico, la señal atraviesa un regenerador. Aunque la función primaria del regenerador esla de aumentar la potencia de la señal, también sincroniza y reformaba la señal original y elimina los efectos de dispersión cromática cada 60 o 70 km.
La dispersión cromática es el resultado combinado de dos efectos diferentes: la dispersión del material y la dispersión de guía de onda.
- En el vidrio de sílice, la velocidad de la luz (ó el índice refractivo) es dependiente de la longitud de onda de la señal. La dispersión del material explica el ensanchamiento de un pulso óptico debido a las velocidades diferentes de las frecuencias ópticas que constituyen un pulso.
- La dispersión de guía de onda se refiere a las diferencias en la velocidad de la señal que dependen de la distribución de la potencia óptica sobre el núcleo y el cladding de la fibra óptica. Conforme la frecuencia de la señal óptica disminuye, la mayoría de la señal óptica es transportada en el cladding que tiene un índice refractivo diferente que el núcleo de la fibra.
La dispersión material y dispersión de guía de onda tienden efectos opuestos. Los fabricantes de fibra pueden manipular estos efectos para cambiar la situación y obtener curvas suaves de dispersión cromática.
La unidad de medida para la dispersión cromática es del ps/(nm-km) que indica que un pulso con una anchura espectral de un nanómetro se ensanchara por un picosegundo por cada kilómetro que viaja.Por ejemplo, para calcular la dispersión de un pulso de 1550-nm con un 20-pm (0.02 nm) de anchura espectral (FWHM) cuando viaja hasta 10-km longitud en una fibra que tiene una dispersión de 17 ps/nm-km a 1550nm, se calculara un retardo de: (17 ps/nm-km) x (0.02nm) x (10 km) = 3.4 ps
Si se conoce la longitud de onda de dispersión cero, y la pendiente de la dispersión cromática a esa longitud de onda, S(cero), se puede aproximar la dispersión cromática como una función de la longitud de onda D(landa), usando la formula (1)
Esta formula da la dispersión cromática sobre un rango de operación de una fibra normal, típicamente entre 1.2 a 1.6 mm para una fibra estándar, 1.5 a 1.6 mm para una fibra de dispersión desplazada, y 0.75 a 1.45 mm para la fibra multimodo de índice gradual.
El ensanchamiento total del pulso a causa de la dispersión cromática en un sistema de comunicaciones depende del rango de la variación de la longitud de onda delta(landa), así como de la cantidad de dispersión (ver formula 2).Esto significa que los efectos de la dispersión cromática dependen no solamente de la fibra, sino también del rango de la longitud de onda de la fuente.
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