پاشندگی (Dispersion)

یکی از فاکتورهای اصلی در محدود کردن انتقال اطلاعات از طریق فیبر نوری پاشندگی می باشد. در این مقاله در باره موضوع پاشندگی رنگی که یکی از انواع پاشندگی می باشد به طور مفصل بحث خواهد شد.
در دنیای ایده آل انتشار سیگنال های تک رنگ، پاشندگی رنگی بی معناست. تنها یک نوع پاشندگی مستثنی است که بستگی به حالت پلاریزاسیون یا شکل هندسی فیبر دارد. اما در دنیای واقعی، عملا سیگنال تک رنگ وجود ندارد آنچه هست سیگنال های چندرنگی با دسته ای از فرکانس های مختلف در باند باریک است و همین واقعیت مسائل زیادی را به وجود می آورد که غالبا مطلوب نیستند.

پاشندگی رنگی Chromatic Dispersion

• تعریف پاشندگی رنگی
پاشندگی رنگی یکی از خواص معمول فیبر می باشد که باعث می شود طول موجهای متفاوتی از نور با سرعت متفاوت انتشار یابند و در طول فیبر نوری حرکت کنند. در فیبر نوری وابستگی به طول موج مواد و ساختار ضریب شکست باعث ایجاد چارچوبی میشود که نور در این راستا محدود شده و انتشار یابد.
در انتقالات مخابرات نوری، به دلیل وجود پاشندگی رنگی، یک پالس نوری از چندین طول موج تشکیل شده که هر کدام از آن ها سرعت متفاوتی دارند. یک پالس با طول موج های متفاوت که در طول فیبر پخش می شود در بازه های زمانی متفاوت به مقصد می رسد. وابستگی طول موج به سرعت گروهی را به نام پاشندگی سرعت گروهی هم می شناسند. البته پاشندگی سرعت گروهی و پاشندگی رنگی در تشریح انتشار طول موج در سرعت های متفاوت ممکن است به جای همدیگر هم استفاده شوند.
انتشار پالس در سیستم انتقال نوری DWDM می تواند به بیت مجاور تجاوز کند که باعث اختلال و کاهش کیفیت سیستم انتقال می شود. بنابراین خصوصیات پاشندگی رنگی برای تضمین کیفیت ارسال اطلاعات بسیار مهم می باشد.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

• پارامترهای پاشندگی رنگی
پاشندگی رنگی فیبر تأخیر نسبی رسیدن اجزای دو طول موج که با فاصله یک نانومتر از هم فاصله دارند را به صورت پیکوثانیه بیان می کند که شامل چهار پارامتر می باشد:
 A. مقدار پاشندگی رنگی طول موج داده شده: به صورت ps/nm نمایش داده می شود (پاشندگی رنگی با عملکرد طول موج ممکن است تغییر یابد)
 B. ضریب پاشندگی رنگی در فاصله یک کیلومتری نرمالیزه می شود و به صورت ps/nm.Km نشان داده می شود.
 c. شیب پاشندگی رنگی که مقدار آن با تابع طول موج تغییر میکند و به صورت ps/ (nm)^2 نمایش داده می شود.
 D. ضریب شیب پاشندگی رنگی در فاصله یک کیلومتری نرمالیزه میشود و به صورت ‎ps/(nm)^2 .km‏ نمایش داده می شود.
طول موج پاشندگی صفر ( λ0) به طول موجی گفته می شود که پاشندگی در آن طول موج صفر می باشد و در واحد nm نمایش داده می شود. کار کردن در این طول پاشندگی رنگی را نشان نمی دهد زیرا مقدار آن صفر می باشد اما معمولا مسائل و موارد غیرخطی بودن و مشکل اثر ادغام چهار طول موج (Four-wave mixing effect) در سیستم های DWDM را دارد. شیب در طول موج پاشندگی صفر را شیب پاشندگی صفر می گویند (S0).

• پاشندگی رنگی منفی و مثبت
هنگامی که پاشندگی رنگی مثبت می باشد امواج کوتاه سریع تر از امواج بلندتر انتشار می یابند. وقتی پاشندگی رنگی منفی است امواج کوتاه، کندتر انتشار می یابد.برای امواج بلند عکس آن نیز صادق است وقتی پاشندگی رنگی مثبت است کندتر و وقتی پاشندگی رنگی منفی است تندتر انتشار می یابد.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

پاشندگی منفی غالبا برای جبران بیش از حد پاشندگی مثبت در شبکه های انتقال نوری استفاده می شود.

• دلایل پاشندگی رنگی
ترکیب پاشندگی مواد و موجبر باعث ایجاد پاشندگی رنگی در فیبر Single Mode می شود.
1. پاشندگی مواد
ضریب شکست موادی که هسته فیبر را تشکیل می دهند مانند شیشه و ناخالصی به طول موج عبوری از آن بستگی دارد که به تبع آن سرعت هر یک از اجزای طول موج با تغییر طول موج می تواند متغیر باشد.
ضریب شکست موادی که هسته فیبر را تشکیل می دهند مانند شیشه و ناخالصی به طول موج عبوری از آن بستگی دارد که به تبع آن سرعت هر یک از اجزای طول موج با تغییر طول موج می تواند متغیر باشد.
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

2. پاشندگی موجبر
پاشندگی موجبر تغییر سرعت گروهی از طول موج های متفاوت است که در درجه اول توسط MFD (Mode Field Diameter) یا قطر پرتو نور ایجاد می شود که در رنج طول موج SM می باشد. تفاوت عددی ضریب شکست هسته و غلاف باعث می شود نور با سرعت بیشتری در غلاف نسبت به هسته نشر پیدا کند. اختلاف سرعت انتشار تا حد زیادی از طول موج مستقل است. بنابراین وقتی که MFD افزایش می یابد درصد بیشتری از نور در ناحیه غلاف نشر می یابد که این عمل باعث بالا رفتن سرعت انتشار می شود. طول موج بلندتر MFD بزرگتری را نشان می دهد که باعث انتشار سرعت بالاتری می شود.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

ضریب مشخصات فیبر (تغییرات ضریب شکست در فیبر) و MFD (سطح نور طول موج) با هم پاشندگی موجبر را تعریف و تعیین می کنند.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

پاشندگی موجبر در واحد طول بستگی به پارامترهای زیادی دارد :
 • Δn : اختلاف ضریب شکست غلاف و هسته
 • قطر هسته : اگر قطر هسته کاهش یابد، پاشندگی افزایش می یابد.
 • نحوه ساختن فیبر (شکل ظاهری هسته و غلاف و همچنین مشخصات شعاعی آنها)


• حدود پاشندگی رنگی در استاندارد ITU-T
در این جا برای نمونه جدول استاندارد حدود پاشندگی رنگی G652.D گذاشته شده است.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]