Dispersión Cromática

La dispersión cromática es el fenómeno donde la velocidad de una onda electromagnética que se propaga a través de un medio dependerá de la frecuencia (o longitud de onda) de la onda.

En consecuencia, la luz de diferentes longitudes de onda se propagará a velocidades ligeramente diferentes a través de un medio dispersivo. O, en otras palabras, teniendo un índice de refracción que depende de la longitud de onda de la onda.

Se dice que un medio tiene dispersión normal si el índice de refracción disminuye con el aumento de la longitud de onda (es decir, la luz roja se propaga más rápido que la luz azul).

Si el índice de refracción aumenta con el aumento de la longitud de onda, se dice que la dispersión es anómala.

La fibra óptica consiste en vidrio de sílice. Las propiedades de la guía de onda se logran dando al núcleo de la fibra un índice de refracción ligeramente diferente del revestimiento.

Como una luz modulada no puede ser perfectamente monocromática, la dispersión de la fibra causará el ensanchamiento (en el tiempo) de los pulsos de luz que se propagan por la fibra (ver figura abajo). Básicamente, la parte «azul» del pulso viajará más rápido por la fibra que la parte «roja». Este fenómeno causa una sensibilidad reducida del receptor y, eventualmente, errores de bits en el flujo de datos digital.

Dispersión en diferentes fibras

Algunas cosas que vale la pena notar:

• La dispersión de la fibra es cercana a cero alrededor de 1310nm.
• La dispersión de la fibra es anómala (D>0) para longitudes de onda superiores a 1310nm.
• La dispersión de la fibra es normal (D<0) para longitudes de onda inferiores a 1310nm.
• El punto de dispersión cero puede ser desplazado cambiando las propiedades del núcleo y el revestimiento de la fibra.

El impacto negativo de la dispersión en la transmisión óptica alrededor de 1550nm se vuelve más serio con el aumento de la tasa de bits porque a) los pulsos que representan bits de datos son más cortos y b) la alta tasa de
modulación ampliará el espectro de la señal.

La dispersión de la fibra establece un límite práctico para la transmisión NRZ de 10Gbps a unos 80km. Para redes amplificadas que abarcan distancias mayores, la dispersión debe ser compensada (introduciendo Módulos de Compensación de Dispersión – DCMs – en la red).

Al realizar cálculos de presupuesto de potencia, es obligatorio tener en cuenta la penalidad introducida por la dispersión. Para un enlace de 10G NRZ de 80km operando a 1550nm, típicamente se deben restar 2-3dB del presupuesto de potencia disponible.

A tasas de datos superiores a 10G, es beneficioso usar transmisión a 1310nm para reducir el impacto de la dispersión de la fibra. Otras técnicas, como la codificación de Corrección de Errores Adelantada (FEC), también pueden ser utilizadas.