Dispersion Modal

La dispersión modal, o ensanchamiento del pulso se debe a la diferencia en los tiempos de propagación de los rayos de luz que van por diferentes trayectorias en una fibra. La dispersión modal solo se presenta en fibras multimodo. Se puede reducir de forma considerable usando fibras de índice graduado y se puede eliminar casi con el uso de fibras unimodales de índice escalonado.

Para la propagación multimodal la dispersión se expresa con frecuencia como un producto de abertura de banda por longitud (BLP, bandwith lenght product ) o como producto de abertura de banda por distancia(BDP, bandwith distance product). BLP indica que frecuencias de señal se pueden propagar a una determinada distancia de cable de fibra y se expresa matemáticamente como el producto de la abertura de banda por la distancia. Suelen expresarse en MHz-km.

L a figura 1 muestra tres rayos de luz que se propagan por una fibra multimodal de índice escalonado. El modo de orden mínimo (rayo1) recorre una trayectoria paralela al eje de la fibra. El modo de orden intermedio (rayo 2) rebota varias veces en la interfaz para recorrer la longitud de la fibra. El modo de orden máximo (rayo 3) hace muchos cruces de la fibra al propagarse por toda la distancia. Se puede ver que el rayo 3 recorre una distancia bastante mayor que el rayo 1 al propagarse por la fibra. En consecuencia, si se emitieran tres rayos de luz hacia la fibra, al mismo tiempo, y representaran un pulso de energía luminosa, los tres llegarían al otro extremo de la fibra en tiempos distintos, y causarían una repartición de energía luminosa través del tiempo. A esto se le llama dispersión modal, y causa que un pulso se estire y también se reduzca su amplitud en la salida de la fibra. Los tres rayos de luz se propagan a través del mismo material y a la misma velocidad, pero el rayo 3 debe recorrer mayor distancia y, en consecuencia, tarda más tiempo e propagarse por la fibra.

La figura 2 muestra los rayos de luz propagándose por una fibra unimodal de índice escalonado. Como la dimensión radial de la fibra es suficientemente pequeña, solo hay una trayectoria que puede seguir cada uno de los rayos al recorrer la longitud de la fibra. En consecuencia, cada rayo de luz viaja a la misma distancia en determinado tiempo, y los rayos tienen exactamente la misma relación en el otro extremo que la que tenían cuando entraron al cable. El resultado es que no hay dispersión modal o ensanchamiento del pulso.

La figura 3 representa la luz propagándose por una fibra multimodal de índice graduado. Se muestran tres rayos que viajan en tres modos distintos. Cada uno viaja por una trayectoria diferente, pero todos tardan aproximadamente el mismo tiempo en recorrer la longitud de la fibra. Esto se debe a que el índice de refracción de la fibra disminuye en función de la distancia al centro, y la velocidad a la que viaja

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