2.4.2. Передаточная характеристика волокна
Как будет показано в следующих главах, волоконно-оптическую систему связи можно рассматривать как линейную систему с ограниченной полосой пропускания. Это обусловлено тем обстоятельством, что сигнал представляется в приемнике током, генерируемым под действием фотонов. Этот ток пропорционален оптической мощности принимаемого сигнала, которая в свою очередь пропорциональна мощности передаваемого сигнала. Предположение о линейности источника излучения приводит к линейности всей системы, поскольку излучаемая передатчиком мощность оказывается пропорциональной току сигнала. Выше было показано, что материальная и межмодовая дисперсии вызывают уширение введенного в волокно оптического импульса в процессе его распространения. Таким образом, принятый импульс представляет собой импульсную характеристику волокна. Для преобразования импульсной характеристики в соответствующую ей передаточную характеристику достаточно использовать преобразование Фурье. Однако, поскольку в процессе передачи амплитуда электрического сигнала представляется оптической мощностью, появляется неопределенность в определении полосы пропускания волокна.
Нормализованная импульсная характеристика волокна 
может быть определена следующим образом. Если в волокно введен оптический импульс с энергией 
который вызывает появление на приемном конце импульса с оптической мощностью 
то
где
есть энергия принятого сигнала. Таким образом, отношение 
характеризует потери в волокне. Соответствующая передаточная характеристика волокна 
может быть получена обычным путем, как преобразование Фурье 
Обычно 
есть комплекснозначная функция, характеризующая зависимость от частоты амплитуды и фазы сигнала.
Традиционно полосу пропускания линейной системы определяют как область частот, в пределах которой 
превышает 
от
своего максимального значения. Другими словами, полоса пропускания представляет собой область частот между точками на частотной характеристике, соответствующими уровням «-3 дБ» или «половинной мощности». В оптических системах связи эта величина известна как электрическая полоса пропускания системы, которую мы будем обозначать 
Таким образом, уровни отсчета полосы «-3 дБ» и «половинная мощность» относятся к амплитуде электрического сигнала, генерируемого в приемнике. Мы подробно рассматриваем этот вопрос потому, что обычно уровни оптической мощности также измеряют в 
а отношение оптических мощностей — в дБ. Оба ряда единиц отличаются друг от друга в 2 раза. Таким образом, если на некоторой частоте принимаемая модулируемая оптическая мощность уменьшилась вдвое по сравнению со своим максимальным значением, т. е. 
, мы могли бы сказать, что оптическая мощность упала на 3 дБ. Однако после обратного преобразования в электрический ток электрический сигнал при этом был бы на 6 дБ ниже своего максимального значения. Следовательно, аналогичным образом можно определить оптическую полосу пропускания волокна 
как область частот, в пределах которой 
превышает 1/2.
Более интересным, чем 
или 
частотным параметром является максимальная скорость передачи информации В по волокну. В гл. 15 будет показано, что в широком диапазоне форм импульсов значение В не должно превосходить величины 1/4 а. Если же это произойдет, то уровень мощности на входе приемника, необходимый для обеспечения определенного минимального коэффициента ошибок в процессе восстановления сигнала, резко увеличится. Использование приведенного соотношения между информационной пропускной способностью световода и среднеквадратической длительностью импульса позволит связать оба эти параметра с шириной полосы пропускания, представленной величинами 
или 
временной дисперсией, характеризуемой длительностью импульса 
на уровне 0,5; или общей длительностью импульса 
Чтобы показать это, определим передаточную характеристику, соответствующую четырем приведенным в § 2.4.1 формам гипотетических импульсов, при маловероятном предположении, что они представляют собой импульсные характеристики конкретных световодов. С некоторыми оговорками результаты подтверждают, что для практических оценок можно использовать следующие соотношения
Следует также отметить, что приведенные ранее в этой главе значения полосы пропускания волокна относятся к электрической, а не оитической полосе пропускания. Еще раз предоставим читателю самому проверить приводимые ниже результаты:
а) прямоугольный импульс
б) треугольный импульс
в) экспоненциальный импульс 
при
г) гауссов импульс
