Wat is Chromatische dispersie?

Verbreding van lichtpulsen in een optische vezel doordat licht van verschillende golflengten met iets verschillende snelheden reist. In standaard singlemodevezel is ze bijna nul rond 1,31 µm en ongeveer 17 ps/(nm·km) bij 1,55 µm.

Japanse benaming: 波長分散

“Chromatische dispersie” komt voor in 3 oefenvragen uit 1 onderwerpen, bijv. Siliciumfotonica.

Vakgebied: Siliciumfotonica

Nu oefenen: vragen over Chromatische dispersie

Wat is de belangrijkste reden waarom bij optische vezelcommunicatie over lange afstanden golflengten rond 1,55 µm (C-band) veel worden gebruikt?

  1. AHet is de golflengteband waarin het verlies van glasvezel van kwarts het kleinst is
  2. BHet is de golflengteband waarin silicium licht het sterkst absorbeert, zodat fotodetectoren eenvoudig te maken zijn
  3. CHet is de golflengteband waarin de chromatische dispersie nul is, zodat pulsen helemaal niet verbreden
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: A. Het is de golflengteband waarin het verlies van glasvezel van kwarts het kleinst is

Het verlies van glasvezel van kwarts (SiO2) neemt bij korte golflengten toe door rayleighverstrooiing en bij lange golflengten door infraroodabsorptie, zodat het daartussen, rond 1,55 µm, minimaal is (circa 0,2 dB/km). Ook na 100 km bedraagt het verlies slechts circa 20 dB, en dat het licht met erbium-gedoteerde vezelversterkers (EDFA) als licht kan worden versterkt, is eveneens een reden waarom de C-band voor communicatie over lange afstanden wordt gebruikt. In standaard singlemodevezel is de chromatische dispersie vrijwel nul rond 1,31 µm (O-band); bij 1,55 µm blijft er dispersie over. Silicium absorbeert deze golflengte nauwelijks.

Wat is een juiste reden waarom voor optische verbindingen over relatief korte afstanden binnen datacenters vaak golflengten rond 1,31 µm (O-band) worden gebruikt?

  1. AHet vezelverlies is het kleinst van alle golflengten, zodat licht zonder versterker duizenden km ver komt
  2. BDe chromatische dispersie van standaard singlemodevezel is vrijwel nul, zodat de golfvorm van snelle signalen weinig vervormt
  3. CHet licht heeft dezelfde energie als de bandgap van silicium, zodat silicium direct als fotodetector kan worden gebruikt
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: B. De chromatische dispersie van standaard singlemodevezel is vrijwel nul, zodat de golfvorm van snelle signalen weinig vervormt

Chromatische dispersie is het verschijnsel waarbij lichtpulsen verbreden doordat de voortplantingssnelheid in de vezel per golflengte licht verschilt. In standaard singlemodevezel is de dispersie rond 1,31 µm vrijwel nul, zodat snelle signalen zonder dispersiecompensatie gemakkelijk over enkele km tot circa 10 km kunnen worden verzonden; daarom wordt deze band in veel optische transceivers voor datacenters gebruikt. Het verlies is het kleinst rond 1,55 µm (circa 0,2 dB/km); bij 1,31 µm is het met circa 0,3–0,35 dB/km iets groter. De fotonenergie van 1,31 µm bedraagt circa 0,95 eV en wordt door silicium niet geabsorbeerd.

“Chromatische dispersie” in de toelichting

Vragen met “Chromatische dispersie” (3)

  1. Wat is de belangrijkste reden waarom bij optische vezelcommunicatie over lange afstanden golflengten rond 1,55 µm (C-band) veel worden gebruikt?
  2. Wat is een juiste reden waarom voor optische verbindingen over relatief korte afstanden binnen datacenters vaak golflengten rond 1,31 µm (O-band) worden gebruikt?
  3. Wat is een juist kenmerk van de coherente methode, die onder meer wordt gebruikt voor verbindingen van enkele tientallen km of meer tussen datacenters, in vergelijking met de IM-DD-methode?

Verwante termen

Singlemodevezel O-band C-band Numerieke apertuur (NA) Brekingsindex CPO (co-packaged optics) Extinctieverhouding Golfgeleider Mach-Zehnder-modulator Plasmadispersie-effect

Naar de woordenlijst