8 Compensadores de dispersion para enlaces de fibra óptica
8.1 Dispersión en fibras ópticas

La dispersión provoca la extensión de pulso o compresión de impulso (si la dispersión es negativa) en el dominio del tiempo. Puede provocar interferencia inter simbólica. Si dos pulsos consecutivos representan un nivel lógico 1, el espacio entre dos impulsos indica un nivel lógico 0, si los dos pulsos se cubren entre sí parcialmente, el decodificador no será capaz de reconocer el símbolo "0".

La unidad de dispersión tiene unidades de [ps / nm] (picosegundos / nanómetros), pero en la fibra óptica, donde la longitud de las estructuras ópticas es un parámetro clave, la dispersión se refiere a la unidad de longitud y se expresa como [ps / nm / km] . La dispersión de 1 ps / nm / km indica que el retardo entre el componente de mayor frecuencia de un impulso óptico y el más lento, con un ancho de banda de 1 nm, será de 1 ps después de 1 km.

## Dispersión cromática

La dispersion cromática tiene dos componentes: dispersión material y dispersión de longitud de onda.

La Dispersión Material (DMat) se debe a la anchura de banda de una fuente de láser, que no es infinitamente estrecha. En la práctica, no hay luz monocromática ideal (con ancho de banda muy estrecho). La luz emitida y el pulso transmitido contienen dos componentes de frecuencia (que se corresponden con muchos colores similares). Cada componente de frecuencia se caracteriza por la constante de fase específica de la propagación - el índice de refracción es distinto para cada color específico. Cada componente de frecuencia (cada color) se propaga luego a velocidad de fase diferente y alcanza el extremo de una fibra en un instante de tiempo diferente.

- La dispersión Material está presente tanto en fibras mono modales como en fibras multimodo.
- La dispersión Material puede ser positiva o negativa.

Dispersión de longitud de onda (WD) es causada por el cambio de forma del modo en cierta distancia y está estrictamente asociada con la geometría de la guía de ondas, lo que provoca el cambio de velocidad de grupo (la forma del pulso conjunto "envolvente") como una función de longitud de onda. Es una herramienta adecuada para ajustar la propiedad de dispersión de una fibra, porque por el diseño adecuado de los parámetros geométricos que describen su guía de ondas, se puede especificar el valor de la dispersión de guía de ondas, que es responsable de la dispersión total.

- La dispersión de longitud de onda es siempre negativa, por eso puede usarse para compensar la dispersión material.

Solución: El uso de Dispersion Compensating Fibres/ Fibras con compensación de dispersión (DCF) o fibras de rejilla especial.

## Dispersión Modal

Cuando se tiene dispersión modal (MD) cada uno de los haces pasa a través de la fibra a su salida a lo largo de una trayectoria diferente. La trayectoria más corta es para el haz que se propaga a lo largo del eje de simetría de la fibra, el camino más largo se refiere al haz que exhibe el número máximo de reflexiones en la interfaz núcleo / revestimiento. Con el aumento del ángulo de entrada NA, existe un mayor número de reflexiones durante la propagación y la trayectoria general de un haz es cada vez mayor. Los haces particulares (modos) llegan al extremo de la fibra en diferentes instantes de tiempo y son detectados como superposición; el resultado es un impulso de corriente prolongado en la salida de un detector.

- La dispersión modal sólo está presente en las fibras multimodo (sólo hay un modo en fibras monomodo, por lo que no puede tener en cuenta la diferencia entre dos modos), es por lo general de unos pocos ns / nm / km.

No está causada por velocidades distintas de componentes particulares (haces, modos) – todos están guiados a la misma velocidad de grupo y fase = la dispersión modal no es función de la longitud de onda.

### Fibras multimodo de índice gradual

Solución: disminuir la velocidad para trayectorias cortas y aumentar la velocidad para trayectorias largas.

En las fibras multimodo de índice gradual: Multi-mode Graded Index (MM-GI) el índice de refracción del núcleo no es constante; disminuye gradualmente en función de la distancia desde el centro del núcleo. El material más denso está en el centro de un núcleo, la capa a su alrededor es menos densa. Cuanto mayor es la distancia desde el núcleo, más se reduce el índice de refracción inferior de un material. Hay refracción en el acoplo de las capas y, finalmente, el haz se refleja en la capa específica o en el límite entre la última capa núcleo y el revestimiento. El haz que se propaga a lo largo de eje de simetría tiene la trayectoria más corta, pero su velocidad es lenta, debido a que el centro de un núcleo es un material de alto índice. Por otro lado, los haces de propagación a lo largo de las trayectorias más largas están siguiendo un índice más bajo, un material "rápido".

Dispersión en fibras multimodo de índice gradual.