Čo je to disperzia vlákien?
Rôzne frekvenčné zložky alebo rôzne zložky režimu optického signálu (impulzu) vysielaného v optickom vlákne sa šíria rôznymi rýchlosťami a po dosiahnutí určitej vzdialenosti nevyhnutne dôjde k skresleniu signálu (rozšírenie impulzu). Tento jav sa nazýva disperzia alebo disperzia optického vlákna. Optický signál vysielaný v optickom vlákne má určitú šírku spektra, to znamená, že optický signál má veľa rôznych frekvenčných zložiek. Súčasne môže byť v multimódovom vlákne optický signál zložený z niekoľkých režimov, to znamená, že každá frekvenčná zložka môže byť tiež zložená z niekoľkých komponentov režimu.
Optická vláknová disperzia sa týka skreslenia signálu spôsobeného rôznymi frekvenčnými zložkami a rôznymi zložkami režimu s rôznou prenosovou rýchlosťou. V digitálnom komunikačnom systéme s optickými vláknami rozptyl rozširuje optický impulz. Ak je disperzia vážna, optické impulzy sa navzájom prekrývajú, čo spôsobuje interferenciu medzi symbolmi a zvyšuje bitovú chybovú rýchlosť. Preto rozptyl optického vlákna ovplyvňuje nielen prenosovú kapacitu optického vlákna, ale tiež obmedzuje vzdialenosť prenosu komunikačného systému z optického vlákna.
Keď sa svetlo šíri v optickom vlákne, pretože jeho frekvencia nie je jedinou frekvenciou, pracovný režim nie je jediný pracovný režim, takže rýchlosť šírenia sa mierne líši, čo sa nazýva disperzia. Ak je modulovaná vlna digitálny impulz, šírka demodulovaného signálu sa rozšíri, čo spôsobí bitovú chybu a obmedzí zlepšenie prenosovej rýchlosti. Keď je modulačný priebeh analógový signál, úroveň po detekcii klesá so zvyšovaním frekvencie signálu, čo vykazuje nelineárne skreslenie a zvyšuje harmonickú zložku základnej vlny. Prenos CATV signálu v sieti optických vlákien spôsobuje zhoršenie indexov CSO a CTB. Tieto javy sa nazývajú disperzné charakteristiky optického vlákna a disperzné charakteristiky druhého vlákna sa tiež nazývajú charakteristiky šírky pásma (alebo frekvenčné charakteristiky).
Disperzia vlákna ukazuje stav šírenia vstupného signálu vo vlákne, ktorý sa týka skreslenia signálu spôsobeného rôznymi frekvenčnými zložkami alebo rôznymi režimovými zložkami optického signálu šíriacimi sa rôznymi rýchlosťami. Zahŕňa hlavne intermodálnu disperziu, chromatickú disperziu a disperziu v polarizačnom režime.
Intermodálna disperzia
Intermodálna disperzia je druh mechanizmu skreslenia signálu v multimódových vláknach a iných vlnovodoch. V multimódovom vlákne sú svetelné lúče vstupujúce do vlákna v rôznych uhloch dopadu definované ako dráha alebo režim. Kvôli rozdielnej prenosovej ceste každého režimu je rozdielna aj prenosová rýchlosť (skupinová rýchlosť), takže nastáva časový rozdiel prenosu signálu medzi režimami do terminálu optického vlákna. Všeobecne platí, že niektoré svetelné lúče budú prechádzať priamo cez jadro (axiálny režim), zatiaľ čo iné sa budú odrážať tam a späť medzi hranicami plášťa / jadra a šíria sa pozdĺž cikcakového vlnovodu, ako je znázornené na multimódovom vlákne s krokovým indexom na obrázku nižšie. Faktom je, že akonáhle sa svetlo láme, nastáva intermodálna disperzia / módová disperzia. Existuje pozitívna korelácia medzi IMD a prenosovou cestou. To znamená, že IMD spôsobená režimom vyššieho rádu (dráha je dlhšia, keď lúč vstupuje pod väčším uhlom) je vyššia ako IMD spôsobená režimom nižšieho rádu (dráha je kratšia, keď lúč vstupuje do menšieho uhla uhol).
Multimódové vlákno dokáže súčasne pojať až 17 režimov šírenia svetla a jeho medzimódová disperzia je oveľa vyššia ako u jednomódového vlákna. Je to preto, že vlákno s jedným režimom má režim jedného šírenia, to znamená, že svetlo sa šíri pozdĺž jadra (axiálny režim) bez odrazu na hranicu plášťa, takže nedochádza k disperzii medzi režimami.
Situácia je však iná, ak sa použije multimódové vlákno s odstupňovaným indexom. Aj keď sa svetlo šíri aj v rôznych režimoch, v dôsledku nerovnomerného indexu lomu jadra už nie je dráha svetla priamkou, ale krivkou a mení sa aj rýchlosť šírenia svetla. Preto môže byť intermódová disperzia výrazne znížená výberom vhodného rozdelenia indexu lomu.
Chromatická disperzia
Chromatická disperzia sa týka fenoménu rozšírenia optického impulzu spôsobeného rôznymi skupinovými rýchlosťami rôznych zložiek vlnovej dĺžky v optickom vlákne vrátane disperzie materiálu a disperzie vlnovodu.
Disperzia materiálu je spôsobená závislosťou indexu lomu na vlnovej dĺžke od materiálu jadra, zatiaľ čo disperzia vlnovodu je spôsobená závislosťou konštanty šírenia módu na parametroch vlákna (polomer jadra, rozdiel indexu lomu medzi jadrom a plášťom) a vlnovej dĺžke signálu. Na určitých frekvenciách sa disperzia materiálu a disperzia vlnovodu môžu navzájom rušiť, aby sa získala vlnová dĺžka blízka nule chromatickej disperzie.
Chromatická disperzia nie je v skutočnosti vždy nepriaznivá. Svetlo sa šíri rôznymi rýchlosťami v rôznych vlnových dĺžkach alebo v rôznych materiáloch, čo vedie k rozšíreniu alebo stlačeniu svetelných impulzov vo vlákne, čo umožňuje prispôsobiť profil indexu lomu na výrobu vlákien na rôzne účely. Príkladom je vlákno G. 652.
Disperzia polarizačného režimu
Polarizačná disperzia (PMD) odráža polarizačnú závislosť šírenia svetelných vĺn v optickom vlákne. V skutočnom optickom vlákne sú na seba kolmé dva režimy polarizácie. V ideálnom prípade by mali mať dva polarizačné režimy rovnaké charakteristiky šírenia svetelných vĺn, ale všeobecne sa v rôznych polarizačných režimoch vyskytujú mierne rozdiely. Je to spôsobené zmenou alebo narušením teploty, tlaku a ďalších faktorov v procese šírenia, ktoré majú za následok rozdielnu prenosovú rýchlosť dvoch polarizačných režimov, čo vedie k disperzii v režime oneskorenia a polarizácie.
Ako kompenzovať rozptyl?
Aj keď disperzia vlákna neoslabuje signál, skracuje vzdialenosť šírenia signálu vo vnútri vlákna a spôsobuje skreslenie signálu. Napríklad 1 nanosekundový optický impulz vo vysielači sa rozšíri na 10 nanosekúnd v prijímači, čo vedie k tomu, že signál nemožno normálne prijímať a dekódovať. Preto je veľmi dôležité znížiť disperziu vlákien alebo kompenzovať disperziu v DWDM a iných prenosových systémoch na veľké vzdialenosti. Nasledujúci text predstaví tri bežne používané stratégie a metódy kompenzácie disperzie.
Vlákno na kompenzáciu disperzie
Použitím technológie disperzného kompenzačného vlákna (DCF) je možné pridať vlákno so zápornou disperziou k konvenčnému vláknu. V porovnaní s vláknom na kompenzáciu disperzie je hodnota disperzie bežného vlákna veľmi veľká a disperzia je pozitívna, čo spôsobuje, že distribúcia svetla v tomto druhu vlákna klesá alebo dokonca zmizne. Pridaním záporného disperzného kompenzačného vlákna k nemu môže byť celková disperzia celého vláknového vedenia približne nulová, aby sa dosiahla vysoká rýchlosť, veľká kapacita a komunikácia na veľkú vzdialenosť. Vo vlákne na disperziu kompenzácie existujú tri kompenzačné mechanizmy, vrátane predbežnej kompenzácie, post kompenzácie a symetrickej kompenzácie. Vlákno s kompenzáciou disperzie sa často používa pri modernizácii 1310 nm vláknového spoja, čo ho robí pri 1550 nm.
Fiber Braggova mriežka
Fiber Braggova mriežka (FBG) je druh reflexného zariadenia zloženého z vlákna, ktoré dokáže modulovať index lomu jadra do určitej vzdialenosti. V 100 km prevodovom systéme je možné použitím tohto zariadenia výrazne znížiť efekt rozptylu. Keď lúč prechádza vláknovou Braggovou mriežkou, bude sa odrážať vlnová dĺžka vyhovujúca modulačným podmienkam a zvyšok vlnovej dĺžky bude ďalej prechádzať vláknovou Braggovou mriežkou pozdĺž vlákna. Použitie vláknovej Braggovej mriežky na kompenzáciu disperzie má veľké výhody, pretože vláknová Braggova mriežka môže byť integrovaná do iných pasívnych vláknových zariadení s nízkymi vkladacími stratami a nízkymi nákladmi. Vláknovú Braggovu mriežku je možné navyše použiť nielen ako filter na kompenzáciu disperzie, ale aj ako senzor, stabilizátor vlnových dĺžok lasera pumpy a úzkopásmový multiplexing s delením vlnových dĺžok s pridaním / odčítaním filtra.
Elektronická kompenzácia disperzie
Elektronická disperzná kompenzácia (EDC) je metóda kompenzácie disperzie v optických komunikačných spojoch pomocou elektronického filtrovania (tiež známeho ako ekvalizácia), to znamená filtrovania v komunikačnom kanáli na kompenzáciu útlmu signálu spôsobeného prenosovým médiom. Elektronická disperzná kompenzácia sa zvyčajne realizuje priečnym filtrom, ktorého výstup je váženým súčtom série oneskorovacích vstupov. Môže automaticky upraviť hmotnosť filtra podľa charakteristík prijatého signálu, to znamená adaptívne. Elektronickú kompenzáciu disperzie je možné použiť v jednovidovom optickom systéme a multimódovom optickom systéme. Okrem toho ho možno kombinovať s ďalšími funkciami pre 10Gbit / S prijímač IC. Môže významne znížiť náklady na vysielanie jednovidového optického systému a tiež zvýšiť prenosovú vzdialenosť multimódového vláknového systému s menšou stratou nákladov na prijímač.
Kvalita výrobkov HTF' je zaručená a príslušenstvo sa dováža.
Kontakt: support@htfuture.com
Skype: sales5_ 1909 ， WeChat ： 16635025029
