Der Hauptunterschied zwischen modaler und chromatischer Dispersion besteht darin, dass eine modale Dispersion bei einer monochromatischen Lichtquelle auftreten kann, während eine chromatische Dispersion bei einer monochromatischen Lichtquelle nicht auftreten kann.
Modale und chromatische Dispersion sind wichtige Begriffe zur Beschreibung der optischen Eigenschaften optischer Fasern. Modale Dispersion ist eine Art von Verzerrungsmechanismus, bei dem die Verzerrung in Multimode-Fasern und anderen Wellenleitern auftritt. Chromatische Dispersion ist das Phänomen, bei dem sich verschiedene Spektralkomponenten eines Impulses mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ausbreiten.
Was ist Modaldispersion?
Modaldispersion ist eine Art Verzerrungsmechanismus, bei dem die Verzerrung in Multimode-Fasern und anderen Wellenleitern auftritt. Hier breitet sich das Signal mit der Zeit aus, da die Ausbreitungsgeschwindigkeit des optischen Signals nicht für alle Moden gleich ist. Es gibt einige andere Namen für modale Dispersion, wie z. B. Multimode-Verzerrung, Multimode-Dispersion, modale Verzerrung, intermodale Verzerrung usw.
Beim Prozess der modalen Dispersion in der Strahlenoptikanalogie treten die Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Winkeln zur Faserachse in die Faser ein (die Differenz tritt bis zum Akzeptanzwinkel der Faser auf). Die Lichtstrahlen, die mit flachen Winkeln in die Faser eintreten, legen einen direkteren Weg zurück. Außerdem kommen diese Strahlen schneller an als die Strahlen, die in einem steileren Winkel eintreten.
Abbildung 01: Glasfaser
Außerdem kann die modale Dispersion die Bandbreite von Multimode-Fasern begrenzen. Durch die Verwendung eines Faserkerns mit abgestuftem Brechungsindexprofil kann die Modendispersion erheblich reduziert, aber nicht vollständig eliminiert werden. Beispielsweise werden Multimode-Gradientenindexfasern mit einer Bandbreite von mehr als 3,5 GHz.km bei 850 nm für den Gebrauch hergestellt.
PMD oder Polarisationsmodendispersion ist ein Sonderfall der Modendispersion, die eine Faserdispersion ist, die normalerweise mit Singlemode-Fasern in Verbindung gebracht wird. Typischerweise tritt PMD auf, wenn es zwei Moden gibt, die sich aufgrund der Geometrie des Faserkerns und der Spannungssymmetrie normalerweise mit derselben Geschwindigkeit bewegen, die sich jedoch aufgrund zufälliger Unvollkommenheiten, die die Symmetrie brechen können, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen.
Was ist chromatische Dispersion?
Chromatische Dispersion ist das Phänomen, bei dem sich verschiedene spektrale Komponenten eines Pulses mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fortbewegen. Eine chromatische Dispersion tritt hauptsächlich aus zwei Gründen auf. Als erster Grund ist der Brechungsindex von Siliziumdioxid (Siliziumdioxid ist das Material, aus dem wir die meisten optischen Fasern herstellen) von der Lichtfrequenz abhängig. Wir können es die Materialdispersionskomponente in der chromatischen Dispersion nennen.
Abbildung 02: Dispersionsprisma
Der zweite Grund ist die Wellenleiterdispersion. Die Lichtenergie einer Mode breitet sich teilweise im Kern und teilweise im Mantel aus. Außerdem liegt der effektive Index einer Mode zwischen den Brechungsindizes des Mantels und des Kerns. Der tatsächliche Wert des Effektivindex hängt vom Leistungsanteil ab, der in Mantel und Kern enth alten ist. Wenn sich die meiste Leistung im Kern befindet, nähert sich der effektive Index dem Brechungsindex des Kerns an. Wenn die meiste Leistung in der Ummantelung liegt, liegt der effektive Index näher am Brechungsindex der Ummantelung. Die Leistungsverteilung einer Mode zwischen dem Kern und dem Mantel einer Faser ist eine Funktion der Wellenlänge des Lichts, das durch die Faser geht. Z. B. länger die Wellenlänge, mehr Leistung im Mantel. Daher ändert sich auch ohne Materialdispersion der effektive Index der Mode, wenn sich die Wellenlänge ändert, was als Wellenleiterdispersion bezeichnet wird.
Was ist der Unterschied zwischen modaler und chromatischer Dispersion?
Modale und chromatische Dispersion sind wichtig für die Beschreibung der optischen Eigenschaften optischer Fasern. Modale Dispersion ist eine Art von Verzerrungsmechanismus, bei dem die Verzerrung in Multimode-Fasern und anderen Wellenleitern auftritt. Chromatische Dispersion ist das Phänomen, durch das sich verschiedene Spektralkomponenten eines Impulses mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fortbewegen. Der Hauptunterschied zwischen modaler und chromatischer Dispersion besteht darin, dass eine modale Dispersion bei einer monochromatischen Lichtquelle auftreten kann, während eine chromatische Dispersion bei einer monochromatischen Lichtquelle nicht auftreten kann.
Zusammenfassung – Modale vs. chromatische Dispersion
Modale und chromatische Dispersion sind wichtig für die Beschreibung der optischen Eigenschaften optischer Fasern. Der Hauptunterschied zwischen modaler und chromatischer Dispersion besteht darin, dass eine modale Dispersion bei einer monochromatischen Lichtquelle auftreten kann, während eine chromatische Dispersion bei einer monochromatischen Lichtquelle nicht auftreten kann.
