¿Qué longitud de onda logrará mayor velocidad en fibra óptica?

Tengo una pregunta bastante fácil (y mi intento de resolverla). Entonces hay una fibra óptica con índice de dispersión: D = -100ps/nm•km, longitud: L = 10km. La pregunta es: ¿Qué longitud de onda alcanzará mayor velocidad y el final de la fibra óptica: λ_1 = 1000nm o λ_2 = 1001nm? En mi opinión, si la velocidad de la onda depende del índice de refracción, que será el mismo en la misma fibra, entonces la velocidad de ambas longitudes de onda tendrá la misma velocidad. ¿Es verdad? ¿La dispersión tiene algún impacto aquí?

Primero, recuérdame, ¿qué significa "dispersión"?
Relaciona la longitud de onda con el índice de refracción (creo)
Obviamente, esto es tarea porque los números son muy claros. Pero The Photon te dio una buena pista, y el signo de la dispersión es importante.
@Makoto um, bueno, sí. Pero yo diría que es una especie de vista macroscópica del efecto que ocurre en el nivel de fase (¡pista! ¡pista!)
@BrianDrummond hmm, el índice de refracción puede ser una función de la frecuencia (es la dispersión de la guía de ondas hasta donde recuerdo). Pero no sé cómo depende el índice de refracción de la frecuencia. Cuanto mayor es la longitud de onda, menor es la dispersión.
@BrianDrummond Además, con el aumento de la dispersión, la velocidad está disminuyendo, ¿no es así?
@Makoto, le pregunto al OP.
@ThePhoton Ya publiqué mi razonamiento y estoy esperando confirmación.
Vaya a la biblioteca de su universidad y busque "tasa de línea", "tasa de datos", formatos de modulación avanzados, "OOK", "QAM". Puede obtener varios bits por símbolo para una tasa de datos que es mejor que la tasa de línea. La elección del mejor formato de modulación para su enlace de 10 km será muchas veces más importante que un pequeño cambio en la longitud de onda de la portadora alrededor de 1000 nm. A continuación, busque "DWDM". Preguntas adicionales: ¿por qué razones se prefirió 1330nm? ¿Por qué razones no se usaron mucho los 1520 a 1570 nm en la década de 1980 pero ahora se prefieren?
Para tolerancia futura: el índice de refracción es la velocidad de la luz en el vacío dividida por la velocidad de la luz en el medio de interés, depende de la longitud de onda , si no fuera así, los prismas nunca harían arcoíris. La dispersión es una función de cómo cambia la velocidad de la luz en el medio con la frecuencia de la luz (un vacío tiene cero dispersión; piense por qué podría ser eso)
Voto para cerrar esta pregunta como fuera de tema porque esto es claramente física

Respuestas (1)

Primero, cuando hablas de la "velocidad" de una señal en fibra óptica, eso es ambiguo. Debe tener claro si le interesa la latencia (el tiempo que tarda una señal en viajar de un extremo a otro de la fibra) o la tasa de bits. En este caso, lo más probable es que le interese la latencia o el retraso de propagación.

En mi opinión, si la velocidad de la onda depende del índice de refracción, que será el mismo en la misma fibra, entonces la velocidad de ambas longitudes de onda tendrá la misma velocidad. ¿Es verdad?

No. Esto no es cierto. El índice de refracción de un material varía (al menos ligeramente) dependiendo de la longitud de onda de la luz que se considere.

Además, en una guía de ondas dieléctrica como la fibra óptica, a medida que cambia la longitud de onda, una proporción diferente de la potencia de la señal viaja en el núcleo y en el revestimiento, lo que provoca cambios (al menos pequeños) en el índice efectivo de la fibra.

De hecho, la dispersión puede ser negativa o positiva (también llamada dispersión anómala y normal ), según la longitud de onda y el diseño de la fibra. También podemos diseñar las propiedades de dispersión de la fibra en algunos casos para optimizar la fibra para diferentes aplicaciones.

Pero todo eso es irrelevante para responder la pregunta, porque el efecto total se resume en el parámetro de dispersión.

Cuando especifica la dispersión como lo hizo, D = -100ps/nm•km, está diciendo que ya conocemos el efecto de todas esas variaciones, y ese efecto es que el retraso de propagación a través de 1 km de fibra cambia en -100 ps por cada nanómetro de cambio en la longitud de onda de la señal de luz.

Así que no tienes que preocuparte por el mecanismo físico. Solo necesita aplicar la definición del parámetro de dispersión para decidir si una longitud de onda más larga o más corta viaja más rápido a través de esta fibra.

+1 Porque "The Photon" respondió la pregunta de la óptica. También es una buena respuesta.
@ambitiose_sed_ineptum, Hay una razón para mi apodo.
@ThePhoton Entonces, para resumir y obtener una respuesta exacta a mi pregunta, con D = -100ps/nm•km mientras aumenta la longitud de onda, el retraso disminuirá (disminuirá 100ps mientras agrega 1nm a la longitud de onda). Por otro lado, si D = 100ps/nm•km, ¿entonces el retraso aumentará al aumentar la longitud de onda? Entonces, cuando D = -100, el tiempo para viajar hasta el final de la fibra óptica será mayor para 1000nm que para 1001.
@codddeer123, sí.
Pensé que la fibra óptica estaba hueca por dentro y, por lo tanto, la luz viajaba por el interior (aire/vacío) utilizando la reflexión interna total.
@Naz, eso no funcionaría. TIR requiere que la región central tenga un índice más alto que el revestimiento. Lo que realmente se hace es que el núcleo y el revestimiento son ambos de vidrio, y la región del núcleo tiene algún dopante químico para cambiar ligeramente el índice (en una fracción de un porcentaje).
¿Qué longitud de onda logrará mayor velocidad en fibra óptica?
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