gruppehastighetsdispersion

Gruppehastighetsdispersion er en egenskap ved bølgebærere der gruppehastigheten til en bølgepakke varierer med frekvens. Dette fører til at de ulike frekvenskomponentene i en pulsenreihen ankommer forskjellige tider, noe som gjør at pulsen sprer seg i tid når den går gjennom et dispersivt medium eller en bølgeleder. Gruppehastigheten er definert som v_g = dω/dk, og gruppehastighetsdispersion beskrives ofte gjennom andre avledede av bølgens faseforhold, for eksempel β2 = d^2β/dω^2 (eller tilsvarende uttrykk i alternative formalismer).

Gruppehastighetsdispersion oppstår både fra materialdispersion, hvor refraktiv indeks n avviker med bølgelengde, og fra veivarse dispersjon, som følger av bølgelederens geometri og modusstruktur. Begrepet inkluderer dermed både den fysiologiske materialresponsen og den geometriske påvirkningen av systemet. Subtyper inkluderer normal dispersion (β2 > 0) og anomalous dispersion (β2 < 0), samt punkter hvor β2 blir null, kjent som null-dispersjonspunktet.

Konsekvenser og måling: GVD, ofte målt som β2 eller som dispersjonsparameteren D, bestemmer hvor raskt en pulsen utvider seg per lengdeenhet og per bredde av spekteret. I optiske fibre gir GVD pulsbredning som kan begrense datasignalers rekkevidde og hastighet. Vurderinger av GVD er derfor sentrale i design av telekommunikasjonslenker og ultrafast-optiske systemer.

Håndtering og kompensasjon: Dispersjonsstyring oppnås ved å bruke diskerksjonskompenserende fibre, chirped gratings eller speil, og ved å nøye designe bølgeledergeometrier for å oppnå ønsket β2 over driftspunktet.