Co to jest dyspersja włókien?
Różne składowe częstotliwości lub różne składowe modowe sygnału optycznego (impulsu) przesyłanego w światłowodzie propagują się z różnymi prędkościami, a zniekształcenie sygnału (poszerzenie impulsu) nieuchronnie nastąpi po osiągnięciu określonej odległości. Zjawisko to nazywane jest dyspersją lub dyspersją światłowodu. Sygnał optyczny przesyłany w światłowodzie ma określoną szerokość widma, to znaczy sygnał optyczny ma wiele różnych składowych częstotliwościowych. Jednocześnie w światłowodzie wielomodowym sygnał optyczny może składać się z kilku modów, to znaczy każda składowa częstotliwościowa może również składać się z kilku składowych modowych.
Dyspersja światłowodu odnosi się do zniekształcenia sygnału spowodowanego przez różne składowe częstotliwości i różne składowe modowe z różną prędkością transmisji. W cyfrowym systemie komunikacji światłowodowej dyspersja rozszerza impuls optyczny. Gdy dyspersja jest poważna, impulsy optyczne będą nakładać się na siebie, powodując interferencje między symbolami i zwiększając bitową stopę błędów. Dlatego dyspersja światłowodu nie tylko wpływa na zdolność transmisji światłowodu, ale także ogranicza odległość przekaźnikową systemu komunikacji światłowodowej.
Gdy światło rozchodzi się w światłowodzie, ponieważ jego częstotliwość nie jest pojedynczą częstotliwością, mod pracy nie jest pojedynczą modą roboczą, więc prędkość propagacji jest nieco inna, co nazywa się dyspersją. Jeśli modulowana fala jest impulsem cyfrowym, szerokość demodulowanego sygnału zostanie rozszerzona, co spowoduje błąd bitowy i ograniczy poprawę szybkości transmisji. Gdy przebieg modulacji jest sygnałem analogowym, poziom po detekcji spada wraz ze wzrostem częstotliwości sygnału, co wykazuje zniekształcenia nieliniowe i zwiększa składową harmoniczną fali podstawowej. Transmisja sygnału CATV w sieci światłowodowej powoduje pogorszenie wskaźników CSO i CTB. Zjawiska te nazywane są charakterystyką dyspersyjną światłowodu, a charakterystyką dyspersji światłowodu są również nazywane charakterystyką szerokości pasma (lub charakterystyką częstotliwościową).
Dyspersja światłowodu przedstawia stan propagacji sygnału wejściowego w światłowodzie, który odnosi się do zniekształcenia sygnału spowodowanego przez różne składowe częstotliwości lub różne składowe modowe sygnału optycznego propagującego z różnymi prędkościami. Obejmuje głównie dyspersję intermodalną, dyspersję chromatyczną i dyspersję polaryzacyjną.
Dyspersja intermodalna
Dyspersja intermodalna to rodzaj mechanizmu zniekształcania sygnału we włóknach wielomodowych i innych falowodach. W światłowodzie wielomodowym promienie światła wpadające do światłowodu pod różnymi kątami padania są definiowane jako ścieżka lub mod. Ze względu na różną ścieżkę transmisji każdego trybu, prędkość transmisji (prędkość grupowa) jest również inna, więc występuje różnica czasu transmisji sygnału między trybami do terminala światłowodowego. Ogólnie rzecz biorąc, niektóre promienie światła przechodzą bezpośrednio przez rdzeń (tryb osiowy), podczas gdy inne odbijają się tam i z powrotem między granicami płaszcza / rdzenia i rozchodzą się wzdłuż falowodu zygzakowego, jak pokazano na światłowodzie wielomodowym ze wskaźnikiem krokowym na poniższym rysunku. Faktem jest, że po załamaniu światła następuje intermodalna dyspersja / dyspersja modów. Istnieje dodatnia korelacja między IMD a ścieżką transmisji. Oznacza to, że IMD wywołane modą wyższego rzędu (ścieżka jest dłuższa, gdy promień wchodzi pod większym kątem) jest wyższa niż ta spowodowana modą niższego rzędu (ścieżka jest krótsza, gdy promień wchodzi w mniejszym kącie kąt).
Światłowód wielomodowy może jednocześnie przyjąć do 17 modów propagacji światła, a jego dyspersja międzymodowa jest znacznie większa niż w światłowodzie jednomodowym. Dzieje się tak, ponieważ światłowód jednomodowy ma pojedynczy mod propagacji, to znaczy światło rozchodzi się wzdłuż rdzenia (mod osiowy) bez odbicia do granicy płaszcza, więc nie ma dyspersji między modami.
Sytuacja jest jednak inna w przypadku zastosowania światłowodu wielomodowego o stopniowanym indeksie. Chociaż światło rozchodzi się również w różnych modach, z powodu nierównomiernego współczynnika załamania światła rdzenia, ścieżka światła nie jest już linią prostą, ale krzywą, a prędkość propagacji również się zmienia. Dlatego też dyspersję międzymodową można znacznie zmniejszyć, wybierając odpowiedni rozkład współczynnika załamania światła.
Dyspersja chromatyczna
Dyspersja chromatyczna odnosi się do zjawiska rozszerzania się impulsu optycznego spowodowanego różnymi prędkościami grupowymi składowymi o różnej długości fali w światłowodzie, w tym dyspersją materiału i dyspersją falowodu.
Dyspersja materiału jest spowodowana zależnością współczynnika załamania światła od materiału rdzenia od długości fali, podczas gdy dyspersja światłowodu jest spowodowana zależnością stałej propagacji modu od parametrów włókna (promień rdzenia, różnica współczynnika załamania światła między rdzeniem a płaszczem) oraz długości fali sygnału. Przy pewnych częstotliwościach dyspersja materiału i dyspersja falowodu mogą się wzajemnie znosić, aby uzyskać długość fali bliską zerowej dyspersji chromatycznej.
W rzeczywistości dyspersja chromatyczna nie zawsze jest niekorzystna. Światło rozchodzi się z różnymi prędkościami w różnych długościach fal lub materiałach, powodując poszerzenie lub kompresję impulsów światła w światłowodzie, co umożliwia dostosowanie profilu współczynnika załamania światła do wytwarzania włókien do różnych celów. Przykładem jest światłowód G. 652.
Dyspersja w trybie polaryzacyjnym
Dyspersja modów polaryzacyjnych (PMD) odzwierciedla zależność od polaryzacji propagacji fal świetlnych w światłowodzie. W rzeczywistym włóknie światłowodowym istnieją dwa tryby polaryzacji prostopadłe do siebie. W idealnym przypadku oba tryby polaryzacji powinny mieć takie same właściwości propagacji fali świetlnej, ale ogólnie rzecz biorąc, istnieją niewielkie różnice w różnych trybach polaryzacji. Wynika to ze zmiany lub zakłócenia temperatury, ciśnienia i innych czynników w procesie propagacji, co skutkuje różną szybkością transmisji obu trybów polaryzacji, co skutkuje opóźnieniem i dyspersją modów polaryzacyjnych.
Jak skompensować dyspersję?
Chociaż dyspersja światłowodu nie osłabia sygnału, skraca odległość propagacji sygnału wewnątrz światłowodu i powoduje zniekształcenia sygnału. Na przykład, 1-nanosekundowy impuls optyczny w nadajniku zostanie rozszerzony do 10 nanosekund w odbiorniku, w wyniku czego sygnał nie może być odbierany i dekodowany normalnie. Dlatego bardzo ważne jest zmniejszenie dyspersji włókien lub kompensacja dyspersji w DWDM i innych systemach transmisji na duże odległości. Poniżej przedstawiono trzy powszechnie stosowane strategie i metody kompensacji dyspersji.
Włókno kompensujące dyspersję
Dzięki zastosowaniu technologii światłowodu kompensującego dyspersję (DCF) do konwencjonalnego włókna można dodać włókno o ujemnej dyspersji. W porównaniu z włóknem kompensującym dyspersję wartość dyspersji konwencjonalnego włókna jest bardzo duża, a dyspersja jest dodatnia, co powoduje, że rozkład światła w tego rodzaju włóknie zmniejsza się lub nawet zanika. Dodając do niego włókno kompensujące ujemną dyspersję, całkowita dyspersja całej linii światłowodowej może wynosić w przybliżeniu zero, tak aby uzyskać dużą prędkość, dużą przepustowość i komunikację na duże odległości. Istnieją trzy mechanizmy kompensacji w światłowodzie kompensacji dyspersji, w tym kompensacja wstępna, kompensacja końcowa i kompensacja symetryczna. Światłowód z kompensacją dyspersji jest szeroko stosowany w modernizacji łącza światłowodowego 1310 nm, dzięki czemu działa przy 1550 nm.
Kratka Fibre Bragga
Siatka Fibre Bragga (FBG) to rodzaj odblaskowego urządzenia składającego się z włókna, które może modulować współczynnik załamania światła rdzenia w określonej odległości. W systemie transmisji 100 km efekt dyspersji można znacznie zmniejszyć za pomocą tego urządzenia. Kiedy wiązka przechodzi przez światłowodową siatkę Bragga, długość fali spełniająca warunki modulacji będzie odbijać się, a reszta długości fali będzie nadal przechodzić przez światłowodową siatkę Bragga wzdłuż włókna. Zastosowanie kraty Bragga z włókien do kompensacji dyspersji ma ogromne zalety, ponieważ kratkę Bragga z włókna można integrować z innymi urządzeniami z włókien pasywnych przy niskich stratach wtrąceniowych i niskich kosztach. Ponadto, światłowodowa siatka Bragga może być stosowana nie tylko jako filtr kompensacji dyspersji, ale także jako czujnik, stabilizator długości fali lasera pompowego oraz filtr dodawania / odejmowania z multipleksowaniem z podziałem długości fali wąskopasmowej.
Elektroniczna kompensacja dyspersji
Elektroniczna kompensacja dyspersji (EDC) to metoda kompensacji dyspersji w optycznych łączach komunikacyjnych z wykorzystaniem filtrowania elektronicznego (znanego również jako korekcja), czyli filtrowania w kanale komunikacyjnym w celu skompensowania tłumienia sygnału spowodowanego przez medium transmisyjne. Elektroniczna kompensacja dyspersji jest zwykle realizowana przez filtr poprzeczny, którego wyjście jest ważoną sumą szeregu wejść opóźniających. Może automatycznie dostosowywać wagę filtra zgodnie z charakterystyką odbieranego sygnału, czyli adaptacyjnie. Elektroniczna kompensacja dyspersji może być stosowana w systemie światłowodowym jednomodowym i systemie światłowodowym wielomodowym. Ponadto można go łączyć z innymi funkcjami dla układu scalonego odbiornika 10Gbit / S. Może znacznie obniżyć koszt nadajnika systemu światłowodowego jednomodowego, a także zwiększyć odległość transmisji systemu światłowodowego wielomodowego przy mniejszych stratach kosztów odbiornika.
Gwarantowana jest jakość produktów HTF&# 39, a akcesoria są importowane.
Kontakt: support@htfuture.com
Skype: sales5_ 1909 ， WeChat ： 16635025029
