Modendispersion

Die Modendispersion ist eine Impulsverbreiterung in Lichtwellenleitern. Generell ist es so, dass die Lichtausbreitung in Lichtwellenleitern in unterschiedlichen Moden stattfindet.


Gradientenfasern und Stufenfasern haben einen für Lichtwellen verhältnismäßig großen Kernglasquerschnitt, wodurch das Licht, das in diese Glasfasern eingespeist wird, sich nicht parallel zur Kernachse ausbreitet, sondern zwischen Kernglas und Mantelglas reflektiert wird. Es läuft mehr oder weniger im Zickzack (hoher Mode). Anders ist es bei Monomodefasern, die einen äußerst geringen Kenglasquerschnitt haben, der nur eine Mode im Achsrichtung zulässt.

Die Entstehung der Modendispersion in Lichtwellenleitern

Da die Lichtgeschwindigkeit in einem Festkörper bei den üblichen Bedingungen eine Konstante ist, kommt Licht, das im Zickzack läuft, später am anderen Ende des Lichtwellenleiters an als das Licht, das entlang der optischen Achse verläuft. Wenn man nun einen elektrischen Impuls durch eine Lichtmodulation darstellt, kann man keine Aussage darüber treffen, wie der Lichtwellenleiter den Lichtimpuls überträgt und der Impuls durch die Laufzeitunterschiede verbreitert wird.

Durch 
   Dispersion verschliffenes 10-Gigabit-Signal

Durch Dispersion verschliffenes 10-Gigabit-Signal

Dieser Effekt beruht auf der Modendispersion und wird in Zeiteinheit pro Längeneinheit (ns/km) angegeben. Bei Stufenfasern mit hoher Modendispersion (z.B. 50 ns/km) reduziert die Modendispersion die Modenbandbreite und damit die übertragbare maximale Datenrate. Bei diesem Beispiel beträgt die maximal übertragbare Datenrate nur 20 MHz über 1 km. Man versucht die Modendispersion durch konstruktive Maßnahmen zu verringern, so z.B. durch andere Kern-Mantel-Profile wie bei der Gradientenfaser oder der Monomodefaser. Bei diesen Lichtwellenleitern werden typische Werte von >1 ns/km (Gradientenfaser) und 0,1 ns/km (Monomodefaser) erreicht. Darüber hinaus gibt es auch spezielle Lichtwellenleiter, die eine negative Modendispersion haben und die zur Dispersionskompensation eingesetzt werden können. Zu diesen Glasfasern gehören die Double Clad Fiber (DCF), die Dispersion Shifted Fiber (DSF) und die Dispersion Compensating Fiber (DCF).

Neben der Modendispersion gibt es verschiedene andere Dispersionen wie die Wellenleiterdispersion, auch als Profildispersion bezeichnet, die chromatische Dispersion, Materialdispersion und die Polarisationsmodendispersion.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Modendispersion
Englisch: modal dispersion
Veröffentlicht: 30.01.2017
Wörter: 321
Tags: #Lichtwellenleiter-Parameter
Links: Chromatische Dispersion, Datenrate, DCF-Faser, Dispersion, Dispersionskompensation