Що таке дисперсія волокна?
Різні частотні компоненти або різні компоненти режиму оптичного сигналу (імпульсу), що передається в оптичному волокні, поширюються з різною швидкістю, і спотворення сигналу (розширення імпульсу) неминуче відбуватиметься після досягнення певної відстані. Це явище називається дисперсією або дисперсією оптичного волокна. Оптичний сигнал, що передається в оптичному волокні, має певну ширину спектра, тобто оптичний сигнал має безліч різних частотних компонентів. У той же час в багатомодовому волокні оптичний сигнал може складатися з декількох режимів, тобто кожна складова частоти може також складатися з декількох компонентів режиму.
Дисперсія оптичного волокна відноситься до спотворення сигналу, спричиненого різними частотними компонентами та різними компонентами режиму з різною швидкістю передачі. У цифровій волоконно-оптичній системі зв'язку дисперсія розширює оптичний імпульс. Коли дисперсія серйозна, оптичні імпульси перекриватимуть один одного, спричиняючи перешкоди між символами та збільшуючи частоту помилок в бітах. Отже, дисперсія оптичного волокна не тільки впливає на пропускну здатність оптичного волокна, але також обмежує відстань ретрансляції системи зв'язку оптичного волокна.
Коли світло поширюється в оптичному волокні, оскільки його частота не є однією частотою, робочий режим не є єдиним робочим режимом, тому швидкість поширення дещо відрізняється, що називається дисперсією. Якщо модульована хвиля є цифровим імпульсом, ширина демодульованого сигналу буде розширена, що призведе до бітової помилки та обмежить поліпшення швидкості передачі. Коли форма сигналу модуляції є аналоговим сигналом, рівень після виявлення зменшується зі збільшенням частоти сигналу, що демонструє нелінійні спотворення і збільшує гармонічну складову основної хвилі. Передача сигналу CATV у волоконно-оптичній мережі спричинює погіршення індексів CSO та CTB. Ці явища називають дисперсійними характеристиками оптичного волокна, а дисперсійні характеристики останнього також називають характеристиками пропускної здатності (або частотними характеристиками).
Волоконна дисперсія показує стан розповсюдження вхідного сигналу в волокні, який відноситься до спотворення сигналу, спричиненого різними частотними компонентами або різними компонентами режиму оптичного сигналу, що поширюється з різною швидкістю. В основному він включає інтермодальну дисперсію, хроматичну дисперсію та дисперсію в режимі поляризації.
Інтермодальна дисперсія
Інтермодальна дисперсія є своєрідним механізмом спотворення сигналу в багатомодових волокнах та інших хвилеводах. У багатомодовому волокні промені світла, що надходять у волокно під різними кутами падання, визначаються як шлях або режим. Через різний шлях передачі кожного режиму швидкість передачі (групова швидкість) також відрізняється, тому виникає різниця у часі передачі сигналу між режимами на оптичний волоконний термінал. Як правило, деякі промені світла проходитимуть безпосередньо через серцевину (осьовий режим), тоді як інші відображатимуть вперед-назад між межами оболонки / серцевини та поширюватимуться уздовж зигзагоподібного хвилеводу, як показано в індексі кроків багатомодового волокна на малюнку нижче. Справа в тому, що як тільки світло заломлюється, відбувається інтермодальна дисперсія / дисперсія в режимі. Існує позитивна кореляція між IMD і трактом передачі. Тобто IMD, спричинений режимом вищого порядку (шлях довший, коли промінь входить під більшим кутом), вищий, ніж викликаний режимом нижчого порядку (шлях коротший, коли промінь входить з меншим кут).
Багатомодове волокно може одночасно вмістити до 17 режимів поширення світла, а його міжрежимна дисперсія набагато вища, ніж у одномодового волокна. Це пояснюється тим, що одномодове волокно має єдиний режим розповсюдження, тобто світло поширюється вздовж серцевини (осьовий режим), не відбиваючись на межі наплавлення, тому міжмодової дисперсії немає.
Однак ситуація інша, якщо використовується багатомодове волокно з градуйованим індексом. Хоча світло також поширюється в різних режимах, через нерівномірний показник заломлення серцевини шлях світла вже є не прямою лінією, а кривою, і швидкість поширення світла також змінюється. Отже, дисперсію між режимами можна значно зменшити, вибравши відповідний розподіл показника заломлення.
Хроматична дисперсія
Хроматична дисперсія відноситься до явища розширення оптичного імпульсу, спричиненого різними груповими швидкостями різних компонентів довжини хвилі в оптичному волокні, включаючи дисперсію матеріалу та дисперсію хвилеводу.
Дисперсія матеріалу обумовлена залежністю показника заломлення від довжини хвилі від матеріалу серцевини, тоді як дисперсія хвилеводу зумовлена залежністю константи поширення режиму від параметрів волокна (радіус серцевини, різниця показника заломлення між серцевиною та облицюванням) та довжиною хвилі сигналу. На певних частотах дисперсія матеріалу та дисперсія хвилеводу можуть скасувати одна одну, отримуючи довжину хвилі, близьку до нульової хроматичної дисперсії.
Насправді хроматична дисперсія не завжди є несприятливою. Світло поширюється з різною швидкістю з різною довжиною хвилі або матеріалів, що призводить до розширення або стиснення світлових імпульсів у волокні, що дає можливість налаштувати профіль показника заломлення для отримання волокон різного призначення. Прикладом є волокно G. 652.
Дисперсія режиму поляризації
Дисперсія режиму поляризації (ПМД) відображає поляризаційну залежність поширення світлових хвиль в оптичному волокні. У фактичному оптичному волокні є два режими поляризації, перпендикулярні один одному. В ідеалі два режими поляризації повинні мати однакові характеристики поширення світлових хвиль, але загалом кажучи, існують незначні відмінності в різних режимах поляризації. Це пов'язано зі зміною або порушенням температури, тиску та інших факторів у процесі поширення, що призводить до різної швидкості передачі двох режимів поляризації, що призводить до дисперсії режиму затримки та поляризації.
Як компенсувати дисперсію?
Хоча дисперсія волокна не послаблює сигнал, вона скорочує відстань поширення сигналу всередині волокна і спричинює спотворення сигналу. Наприклад, 1-наносекундний оптичний імпульс на передавачі буде розширений до 10 наносекунд у приймачі, в результаті чого сигнал не може бути прийнятий і декодований нормально. Тому дуже важливо зменшити дисперсію волокна або компенсувати дисперсію в DWDM та інших системах передачі на великі відстані. Далі буде представлено три загальновживані стратегії та методи компенсації дисперсії.
Компенсація дисперсії волокна
Використовуючи технологію компенсації дисперсії (DCF), волокно з негативною дисперсією можна додавати до звичайного волокна. Порівняно з волокнами з компенсацією дисперсії, дисперсійне значення звичайного волокна дуже велике, а дисперсія є позитивною, що змушує розподіл світла у цьому виді волокна зменшуватися або навіть зникати. Додаючи до нього волокно з компенсацією негативної дисперсії, загальна дисперсія всієї волоконної лінії може бути приблизно нульовою, щоб досягти високої швидкості, великої пропускної здатності та зв'язку на великі відстані. У волокнах компенсації дисперсії є три механізми компенсації, включаючи попередню компенсацію, післякомпенсацію та симетричну компенсацію. Дисперсійно-компенсоване волокно широко використовується при модернізації волоконного зв’язку 1310 нм, що робить його робочим на 1550 нм.
Волокниста браггівська решітка
Волокниста браггівська решітка (FBG) - це різновид світловідбиваючого пристрою, що складається з волокна, яке може модулювати показник заломлення серцевини на певній відстані. У 100-кілометровій трансмісійній системі ефект розсіювання можна значно зменшити, використовуючи цей пристрій. Коли промінь проходить через волоконну браггівську решітку, довжина хвилі, що відповідає умовам модуляції, відображатиметься, а решта довжини хвилі буде продовжувати проходити крізь волоконну браггівську решітку вздовж волокна. Використання волоконної решітки Bragg для компенсації дисперсії має великі переваги, оскільки волоконна решітка Bragg може бути інтегрована з іншими пасивними волоконними пристроями з низькими втратами на введення та низькою вартістю. Крім того, волоконна решітка Брегга може бути використана не тільки як фільтр компенсації дисперсії, але також як датчик, стабілізатор довжини хвилі лазера насоса та вуглесмуговий мультиплексувальний фільтр додавання / віднімання.
Електронна компенсація дисперсії
Електронна компенсація дисперсії (EDC) - це метод компенсації дисперсії в оптичних лініях зв'язку за допомогою електронної фільтрації (також відомої як вирівнювання), тобто фільтрації в каналі зв'язку для компенсації ослаблення сигналу, спричиненого середовищем передачі. Електронна компенсація дисперсії зазвичай реалізується за допомогою поперечного фільтра, вихід якого є зваженою сумою серії входів затримки. Він може автоматично регулювати вагу фільтра відповідно до характеристик прийнятого сигналу, тобто адаптивного. Електронну компенсацію дисперсії можна використовувати в одномодовій волоконній системі та багаторежимній волоконній системі. Крім того, його можна поєднувати з іншими функціями для мікросхеми приймача 10 Гбіт / с. Це може значно зменшити вартість передавача одномодової волоконної системи, а також збільшити відстань передачі багаторежимної волоконної системи з меншими втратами витрат приймача.
Якість продукції HTF' гарантована якість, а аксесуари імпортні.
Контакт: support@htfuture.com
Skype: продажі5_ 1909 р. C WeChat: 16635025029
