도파관 분산 계산기

배경

도파관 분산은 광섬유에서 발생하며, 빛 모드의 전파는 섬유 코어와 클래딩의 굴절률뿐만 아니라 섬유 자체의 기하학적 구조에도 의존합니다. 1300nm~1550nm 부근에서 섬유의 재료 분산이 거의 0에 가까운 파장에서 단일 모드 섬유에서 상당해집니다.

계산 공식

도파관 분산( \(D_{wg}\) )의 공식은 다음과 같습니다.

\[ D_{wg} = -\frac{c}{\lambda^2} \cdot \frac{d^2n_{\text{eff}}}{d\lambda^2} \]

여기서:

• \(c\)는 진공에서의 빛의 속도(\(3.00 \times 10^8\) m/s)입니다.
• \(\lambda\)는 미터 단위의 빛의 파장입니다.
• \(\frac{d^2n_{\text{eff}}}{d\lambda^2}\)는 파장에 대한 유효 굴절률의 이계도함수입니다.

계산 예시

1.55 µm(또는 1.55 × 10^-6 미터)의 파장과 -0.01 m²의 주어진 유효 굴절률의 이계도함수에 대해 도파관 분산은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

\[ D_{wg} = -\frac{3.00 \times 10^8}{(1.55 \times 10^{-6})^2} \cdot (-0.01) \approx 1.248 \text{ ps/(nm·km)} \]

중요성 및 활용 사례

도파관 분산은 특히 장거리 및 고속 데이터 전송을 위한 광섬유 통신 시스템의 설계 및 분석에 중요합니다. 이는 섬유의 전체 분산에 영향을 미치며, 이는 데이터를 상당한 신호 왜곡 없이 전송할 수 있는 대역폭과 거리를 제한할 수 있습니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

1. 도파관 분산에 영향을 미치는 요소는 무엇입니까?

   • 코어 직경 및 굴절률 프로필과 같은 광섬유의 기하학적 구조와 전송되는 빛의 파장은 도파관 분산에 상당한 영향을 미칩니다.

2. 광섬유에서 도파관 분산은 어떻게 관리됩니까?

   • 특정 코어 기하학적 구조와 굴절률 프로필을 가진 섬유를 설계하면 도파관 분산을 최소화하거나 특정 전송 창에 맞게 조정하여 성능을 최적화할 수 있습니다.

3. 도파관 분산과 재료 분산은 보상될 수 있습니까?

   • 네, 분산 보상 광섬유 및 모듈을 사용하여 도파관 분산과 재료 분산을 효과적으로 관리하거나 보상하여 장거리에서 신호 무결성을 향상시킬 수 있습니다.

도파관 분산을 이해하고 관리하는 것은 광섬유 통신 시스템의 성능을 최적화하고 장거리에서 효율적이고 고품질의 데이터 전송을 보장하는 데 필수적입니다.