Co je to disperze vláken?
Různé frekvenční složky nebo různé složky režimu optického signálu (pulsu) přenášeného optickým vláknem se šíří různými rychlostmi a po dosažení určité vzdálenosti nevyhnutelně dojde ke zkreslení signálu (rozšíření pulzu). Tento jev se nazývá disperze nebo disperze optického vlákna. Optický signál přenášený v optickém vlákně má určitou šířku spektra, to znamená, že optický signál má mnoho různých frekvenčních složek. Současně může být v multimódovém vláknu optický signál složen z několika režimů, to znamená, že každá frekvenční složka může být také složena z několika složek režimu.
Rozptyl optických vláken se týká zkreslení signálu způsobeného různými frekvenčními složkami a různými součástmi režimu s různou přenosovou rychlostí. V digitálním optickém vláknovém komunikačním systému rozptyl rozšiřuje optický puls. Pokud je disperze vážná, optické pulsy se budou navzájem překrývat, což způsobí interferenci mezi symboly a zvýší bitovou chybovou rychlost. Proto disperze optického vlákna ovlivňuje nejen přenosovou kapacitu optického vlákna, ale také omezuje vzdálenost relé komunikačního systému optického vlákna.
Když se světlo šíří v optickém vlákně, protože jeho frekvence není jediná frekvence, pracovní režim není jediný pracovní režim, takže rychlost šíření se mírně liší, což se nazývá disperze. Pokud je modulovanou vlnou digitální puls, šířka demodulovaného signálu se rozšíří, což způsobí bitovou chybu a omezí zlepšení přenosové rychlosti. Když je modulační křivka analogový signál, úroveň po detekci klesá s nárůstem frekvence signálu, což ukazuje nelineární zkreslení a zvyšuje harmonickou složku základní vlny. Přenos signálu CATV v síti optických vláken způsobuje zhoršení indexů CSO a CTB. Tyto jevy se nazývají disperzní charakteristiky optického vlákna a disperzní charakteristiky druhého vlákna se také nazývají charakteristiky šířky pásma (nebo frekvenční charakteristiky).
Vláknová disperze ukazuje stav šíření vstupního signálu ve vlákně, který se týká zkreslení signálu způsobeného různými frekvenčními složkami nebo různými složkami režimu optického signálu šířícími se různými rychlostmi. Zahrnuje hlavně intermodální disperzi, chromatickou disperzi a disperzi v polarizačním režimu.
Intermodální disperze
Intermodální disperze je druh mechanismu zkreslení signálu v multimódových vláknech a jiných vlnovodech. Ve vláknu s více režimy jsou světelné paprsky vstupující do vlákna v různých úhlech dopadu definovány jako dráha nebo režim. Kvůli odlišné přenosové cestě každého režimu je také odlišná přenosová rychlost (rychlost skupiny), takže dochází k časovému rozdílu přenosu signálu mezi režimy do terminálu optického vlákna. Obecně platí, že některé světelné paprsky projdou přímo jádrem (axiální režim), zatímco jiné se budou odrážet tam a zpět mezi hranicemi opláštění / jádra a šířit se podél klikatého vlnovodu, jak je znázorněno v multimódovém vláknu s krokovým indexem na obrázku níže. Faktem je, že jakmile se světlo láme, dochází k intermodální disperzi / disperzi režimu. Mezi IMD a přenosovou cestou existuje pozitivní korelace. To znamená, že IMD způsobená režimem vyššího řádu (cesta je delší, když paprsek vstupuje pod větším úhlem) je vyšší než ta způsobená režimem nižšího řádu (cesta je kratší, když paprsek vstupuje s menším úhel).
Multimode vlákno může pojmout až 17 režimů šíření světla současně a jeho disperze v jiném režimu je mnohem vyšší než u single-mode vlákna. Je to proto, že vlákno s jedním režimem má režim s jediným šířením, to znamená, že světlo se šíří podél jádra (axiální režim), aniž by se odráželo na hranici pláště, takže nedochází k žádné disperzi mezi režimy.
Situace je však jiná, pokud se používá multimódové vlákno s odstupňovaným indexem. I když se světlo šíří také v různých režimech, v důsledku nerovnoměrného indexu lomu jádra již není cesta světla přímkou, ale křivkou, a rychlost šíření světla se také mění. Proto lze disperzi v interimu výrazně snížit výběrem vhodného rozdělení indexu lomu.
Chromatická disperze
Chromatická disperze se týká fenoménu rozšíření optického pulsu způsobeného různými skupinovými rychlostmi různých složek vlnové délky v optickém vlákně, včetně disperze materiálu a disperze vlnovodu.
Disperze materiálu je způsobena závislostí indexu lomu na vlnové délce na materiálu jádra, zatímco disperze vlnovodu je způsobena závislostí konstanty šíření módu na parametrech vlákna (poloměr jádra, rozdíl indexu lomu mezi jádrem a pláštěm) a vlnové délce signálu. Na určitých frekvencích se disperze materiálu a disperze vlnovodu mohou navzájem rušit a získat vlnovou délku blízkou nulové chromatické disperzi.
Ve skutečnosti není chromatická disperze vždy nepříznivá. Světlo se šíří různými rychlostmi v různých vlnových délkách nebo materiálech, což má za následek rozšíření nebo stlačení světelných pulzů ve vlákně, což umožňuje přizpůsobit profil indexu lomu tak, aby se vyráběla vlákna pro různé účely. Příkladem je vlákno G. 652.
Rozptyl režimu polarizace
Polarizační režimová disperze (PMD) odráží polarizační závislost šíření světelných vln v optickém vlákně. Ve skutečném optickém vlákně existují dva vzájemně kolmé režimy polarizace. V ideálním případě by tyto dva režimy polarizace měly mít stejné charakteristiky šíření světelných vln, ale obecně řečeno, v různých režimech polarizace existují malé rozdíly. To je způsobeno změnou nebo narušením teploty, tlaku a dalších faktorů v procesu šíření, což vede k odlišné přenosové rychlosti obou polarizačních režimů, což má za následek disperzi v režimu zpoždění a polarizace.
Jak kompenzovat rozptyl?
Ačkoliv disperze vlákna neoslabuje signál, zkracuje vzdálenost šíření signálu uvnitř vlákna a způsobuje zkreslení signálu. Například 1 nanosekundový optický puls ve vysílači bude rozšířen na 10 nanosekund v přijímači, což povede k tomu, že signál nebude možné normálně přijímat a dekódovat. Proto je velmi důležité snížit disperzi vláken nebo kompenzovat disperzi v DWDM a jiných dálkových přenosových systémech. Následující text představí tři běžně používané strategie a metody kompenzace disperze.
Vlákno pro kompenzaci disperze
Použitím technologie disperzního kompenzačního vlákna (DCF) lze do konvenčního vlákna přidat vlákno se zápornou disperzí. Ve srovnání s vlákny pro kompenzaci disperze je hodnota disperze konvenčních vláken velmi velká a disperze je pozitivní, což způsobuje, že se distribuce světla v tomto druhu vlákna snižuje nebo dokonce zmizí. Přidáním záporného disperzního kompenzačního vlákna k němu může být celková disperze celé vláknové linky přibližně nulová, aby se dosáhlo vysoké rychlosti, velké kapacity a komunikace na velké vzdálenosti. Ve vlákně disperzní kompenzace existují tři kompenzační mechanismy, včetně předkompenzace, postkompenzace a symetrické kompenzace. Vlákno s kompenzací disperze je široce používáno při modernizaci 1310 nm vláknového spoje, díky čemuž běží při 1550 nm.
Vláknová Braggova mřížka
Fiber Braggova mřížka (FBG) je druh reflexního zařízení složeného z vláken, které dokáže modulovat index lomu jádra do určité vzdálenosti. V 100 km přenosovém systému lze pomocí tohoto zařízení efekt rozptýlení výrazně snížit. Když paprsek prochází vláknovou Braggovou mřížkou, bude se odrážet vlnová délka splňující podmínky modulace a zbytek vlnové délky bude i nadále procházet vláknovou Braggovou mřížkou podél vlákna. Použití vláknové Braggovy mřížky pro kompenzaci disperze má velké výhody, protože vláknová Braggova mřížka může být integrována s jinými pasivními vláknovými zařízeními s nízkou ztrátou vložením a nízkými náklady. Kromě toho lze vláknovou Braggovu mřížku použít nejen jako filtr kompenzace disperze, ale také jako senzor, stabilizátor vlnových délek laseru pumpy a úzkopásmový multiplexing s dělením vlnových délek a odčítání.
Elektronická kompenzace disperze
Elektronická disperzní kompenzace (EDC) je metoda disperzní kompenzace v optických komunikačních linkách pomocí elektronického filtrování (také známého jako ekvalizace), tj. Filtrování v komunikačním kanálu pro kompenzaci útlumu signálu způsobeného přenosovým médiem. Elektronická disperzní kompenzace je obvykle realizována příčným filtrem, jehož výstup je váženým součtem řady zpožděných vstupů. Může automaticky upravit hmotnost filtru podle charakteristik přijímaného signálu, to znamená adaptivního. Elektronickou kompenzaci disperze lze použít v jednovidovém optickém systému a vícevizovém optickém systému. Kromě toho jej lze kombinovat s dalšími funkcemi pro 10Gbit / S přijímač IC. Může výrazně snížit náklady na vysílač v jednom režimu vláknového systému a také zvýšit přenosovou vzdálenost vícevláknového systému s menší ztrátou nákladů na přijímač.
Kvalita výrobků HTF' je zaručena a příslušenství je importováno.
Kontakt: support@htfuture.com
Skype: sales5_ 1909 ， WeChat ： 16635025029
