Vad är fiberdispersion?
Olika frekvenskomponenter eller olika modekomponenter av optisk signal (puls) som sänds i optisk fiber sprids vid olika hastigheter, och signalförvrängning (pulsbreddning) kommer oundvikligen att uppstå efter att ha nått ett visst avstånd. Detta fenomen kallas dispersion eller dispersion av optisk fiber. Den optiska signalen som sänds i optisk fiber har en viss spektrumbredd, det vill säga den optiska signalen har många olika frekvenskomponenter. Samtidigt, i multimodfibern, kan den optiska signalen bestå av flera lägen, det vill säga varje frekvenskomponent kan också bestå av flera modkomponenter.
Optisk fiberdispersion avser signalförvrängning orsakad av olika frekvenskomponenter och olika modekomponenter med olika överföringshastighet. I digitalt optiskt fiberkommunikationssystem breddar dispersion den optiska pulsen. När dispersionen är allvarlig kommer de optiska pulserna att överlappa varandra, vilket orsakar inter-symbolinterferens och ökar bitfelfrekvensen. Därför påverkar dispersionen av optisk fiber inte bara den optiska fiberns överföringskapacitet utan begränsar också reläavståndet för optiska fiberkommunikationssystem.
När ljuset sprider sig i den optiska fibern, eftersom dess frekvens inte är en enda frekvens, är arbetsläget inte ett enda arbetsläge, så utbredningshastigheten är något annorlunda, vilket kallas dispersion. Om den modulerade vågen är en digital puls kommer bredden på den demodulerade signalen att utvidgas, vilket kommer att orsaka bitfel och begränsa förbättringen av överföringshastigheten. När moduleringsvågformen är en analog signal minskar nivån efter detektering med ökningen av signalfrekvensen, vilket visar icke-linjär distorsion och ökar den harmoniska komponenten i grundvåg. Överföring av CATV-signal i optiska fibernätverk orsakar försämring av CSO- och CTB-index. Dessa fenomen kallas dispersionsegenskaper för optisk fiber, och dispersionsegenskaperna för de senare kallas också bandbreddskarakteristika (eller frekvensegenskaper).
Fiberdispersion visar ett utbredningstillstånd för insignalen i fibern, som hänvisar till signalförvrängningen orsakad av olika frekvenskomponenter eller olika modekomponenter i den optiska signalen som fortplantas vid olika hastigheter. Den innefattar huvudsakligen intermodal dispersion, kromatisk dispersion och polarisationslägesdispersion.
Intermodal spridning
Intermodal dispersion är en typ av signalförvrängningsmekanism i multimodfibrer och andra vågledare. I multimodefibern definieras ljusstrålarna som kommer in i fibern vid olika infallsvinklar som en bana eller ett läge. På grund av de olika överföringsvägarna för varje läge är överföringshastigheten (grupphastighet) också annorlunda, så tidsskillnaden för signalöverföring mellan lägen till den optiska fiberterminalen uppstår. I allmänhet kommer vissa ljusstrålar att passera direkt genom kärnan (axiellt läge), medan andra kommer att reflektera fram och tillbaka mellan klädseln / kärngränserna och spridas längs sicksackvågledaren, som visas i stegindex-multimodfiber i figuren nedan. Faktum är att när ljuset bryts, inträffar intermodal dispersion / mode dispersion. Det finns en positiv korrelation mellan IMD och överföringsvägen. Det vill säga IMD orsakad av läget för högre ordning (banan är längre när strålen går in i en större vinkel) är högre än den som orsakas av läget för lägre ordning (vägen är kortare när strålen går in i en mindre vinkel vinkel).
Multimode-fiber kan rymma upp till 17 olika former av ljusutbredning samtidigt, och dess inter-mode-dispersion är mycket högre än för single-mode fiber. Detta beror på att singelmodsfibern har ett enskilt utbredningsläge, det vill säga ljuset fortplantas längs kärnan (axiellt läge) utan att reflektera till mantelgränsen, så det finns ingen inter-mode-dispersion.
Situationen är dock annorlunda om graderad indexmultimodefiber används. Även om ljuset också sprider sig i olika lägen, på grund av kärnans ojämna brytningsindex, är ljusvägen inte längre en rak linje utan en kurva, och ljusets fortplantningshastighet ändras också. Därför kan inter-mode-dispersionen reduceras kraftigt genom att välja lämplig brytningsindexfördelning.
Kromatisk dispersion
Kromatisk dispersion avser fenomenet optisk pulsbreddning orsakad av olika grupphastigheter av olika våglängdskomponenter i optisk fiber, inklusive materialdispersion och vågledardispersion.
Materialdispersion orsakas av våglängdsberoendet för brytningsindex på kärnmaterial, medan vågledardispersion orsakas av beroendet av modutbredningskonstant på fiberparametrar (kärnradie, brytningsindexskillnad mellan kärna och klädsel) och signalvåglängden. Vid vissa frekvenser kan materialdispersionen och vågledardispersionen avbryta varandra för att erhålla en våglängd nära kromatisk dispersion noll.
Faktum är att kromatisk dispersion inte alltid är ogynnsam. Ljus sprider sig vid olika hastigheter i olika våglängder eller material, vilket resulterar i breddning eller kompression av ljuspulser i fibern, vilket gör det möjligt att anpassa brytningsindexprofilen för att producera fibrer för olika ändamål. G. 652 fiber är ett exempel.
Polarisationsläge spridning
Polarisationslägesdispersion (PMD) återspeglar polariseringsberoende av ljusvågsutbredning i optisk fiber. Det finns två polarisationslägen vinkelrätt mot varandra i den faktiska optiska fibern. Helst bör de två polarisationslägena ha samma ljusvågsutbredningsegenskaper, men generellt sett finns det små skillnader i olika polarisationslägen. Detta beror på förändring eller störning av temperatur, tryck och andra faktorer i utbredningsprocessen, vilket resulterar i olika överföringshastigheter för de två polarisationslägena, vilket resulterar i fördröjning och polarisationslägesspridning.
Hur kompenserar man spridning?
Även om fiberdispersion inte försvagar signalen förkortar den signalens utbredningsavstånd inuti fibern och orsakar signalförvrängning. Till exempel kommer den 1 nanosekundens optiska puls vid sändaren att utvidgas till 10 nanosekunder vid mottagaren, vilket resulterar i att signalen inte kan tas emot och avkodas normalt. Därför är det mycket viktigt att minska fiberdispersionen eller kompensera dispersionen i DWDM och andra långväga överföringssystem. Följande kommer att introducera tre vanliga spridningskompensationsstrategier och -metoder.
Dispersionskompensationsfiber
Genom att använda dispersionskompensering fiber (DCF) -teknik kan negativ dispersionsfiber tillsättas till konventionell fiber. Jämfört med dispersionskompensationsfibern är dispersionsvärdet för konventionell fiber mycket stort och dispersionen är positiv, vilket gör att ljusfördelningen i denna typ av fiber minskar eller till och med försvinner. Genom att lägga till en negativ dispersionskompensationsfiber till den kan den totala dispersionen av hela fiberledningen vara ungefär noll för att uppnå hög hastighet, stor kapacitet och långväga kommunikation. Det finns tre kompensationsmekanismer i dispersionskompensationsfiber, inklusive förkompensation, efterkompensation och symmetrisk kompensation. Dispersionskompenserad fiber används ofta i uppgraderingen av 1310 nm fiberlänk, vilket gör att den körs vid 1550 nm.
Fiber Bragg galler
Fiber Bragg-galler (FBG) är en typ av reflekterande anordning som består av fiber som kan modulera kärnbrytningsindex inom ett visst avstånd. I överföringssystemet på 100 km kan dispersionseffekten minskas avsevärt genom att använda denna enhet. När strålen passerar genom fiber-Bragg-gallret kommer våglängden som uppfyller moduleringsbetingelserna att reflekteras och resten av våglängden fortsätter att passera genom fiber-Bragg-gallret längs fibern. Användning av fiber-Bragg-galler för dispersionskompensation har stora fördelar, eftersom fiber-Bragg-galler kan integreras med andra passiva fiberanordningar med låg införingsförlust och låg kostnad. Dessutom kan fiber-Bragg-galler inte bara användas som dispersionskompensationsfilter utan också som sensor, våglängdsstabilisator för pumplaser och smalband våglängdsuppdelnings-multiplexeringsfilter.
Elektronisk spridningskompensation
Elektronisk dispersionskompensation (EDC) är en metod för dispersionskompensation i optiska kommunikationslänkar genom användning av elektronisk filtrering (även känd som utjämning), det vill säga filtrering i kommunikationskanalen för att kompensera signaldämpningen orsakad av sändningsmediet. Elektronisk spridningskompensation realiseras vanligtvis med tvärfilter, vars utgång är den viktade summan av en serie fördröjningsingångar. Det kan automatiskt justera filtervikten efter egenskaperna hos den mottagna signalen, det vill säga adaptiv. Elektronisk spridningskompensation kan användas i enfunktionssystem och multifunktionssystem. Dessutom kan den kombineras med andra funktioner för 10Gbit / S-mottagar-IC. Det kan avsevärt sänka sändarkostnaden för enfunktionssystem och också öka överföringsavståndet för multilägesfibersystem med mindre mottagarkostnad.
HTF' s kvalitet garanteras och tillbehören importeras.
Kontakt: support@htfuture.com
Skype: sales5_ 1909 ， WeChat ： 16635025029
