Tæt bølgelængde division multipleksing (DWDM) systemer er en vigtig del af moderne langdistance-rygradnetværk og storbynetværk. I langdistancetransmissionsapplikationer er fiberdæmpning og spredning de vigtigste faktorer, der påvirker optisk signaltransmission, så aktive enheder såsom Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA) og Dispersion Compensator (DCM) er almindeligt anvendt i Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) systemer at sikre kvaliteten af fibertransmission.
Fiberdæmpning og dispersion
Optisk signal i transmissionsprocessen vil blive påvirket af en række faktorer, herunder typen af fiber, specifikke applikationer osv., hvoraf fiberdæmpning og spredning er en vigtig faktor, der direkte påvirker kvaliteten af optisk signaltransmission.
Optisk fiberdæmpning er processen med optisk signaltransmission i fiberen, dens kraft med stigningen i transmissionsafstanden i form af eksponentielt henfald. De vigtigste faktorer, der forårsager fiberdæmpning er: iboende, bøjning, ekstrudering, urenheder, inhomogenitet, docking, etc. Iboende er det iboende tab af fiberen, herunder Rayleigh-spredning, iboende absorption osv.; bøjning er fiberbøjningsdelen af lyset vil blive spredt på grund af tab; ekstrudering er, at fiberen bliver klemt af tab forårsaget af mikrobøjning; urenheder er fiberurenhederne i absorptionen og spredningen af optiske signaler forårsaget af tab; inhomogenitet er fibermaterialets brydningsindeks for tab forårsaget af ujævn; docking er tab af fiber docking. I DWDM-system bestemmer fiberdæmpningen i høj grad systemets transmissionsafstand.
Det optiske signal, der transmitteres i optisk fiber, er sammensat af forskellige frekvenskomponenter og forskellige tilstandskomponenter, som har forskellige udbredelseshastigheder, og disse vil forårsage ændringer i formen af pulsbølgeformen, som er spredning, fiberspredning omfatter generelt modespredning, materialespredning og bølgelederdispersion. Modusspredning er spredningen forårsaget af de forskellige tangentielle komponenter af transmissionskonstanterne og forskellige gruppehastigheder for hver fibermode ved samme bølgelængde under multimode transmission; materialespredning er forårsaget af fibermaterialets egne karakteristika; bølgelederspredning er forårsaget af den optiske bølgeleder i fiberen. For multimode fiber er den totale spredning lig med summen af de tre; for single-mode fiber, fordi der kun er én transmissionstilstand, er den samlede spredning summen af materialespredning og bølgelederdispersion.
Som nævnt ovenfor har fiberdæmpning og -spredning en væsentlig indflydelse på ydeevnen af DWDM-systemer, og for at minimere disse effekter bruges erbium-dopede fiberforstærkere (EDFA'er) og dispersionskompensatorer (DCM'er) ofte til at kompensere for fibertab og -spredning.
Erbium-doteret fiberforstærker (EDFA) er en optisk enhed, der direkte forstærker optiske signaler i fiberoptiske kommunikationssystemer, med fordelene ved høj forstærkning, bred båndbredde, lav støj og høj mætningsudgangseffekt osv. I DWDM-systemer, bølgelængdeforstærkningsegenskaberne for en erbium-doteret fiberforstærker (EDFA) er ikke flad, hvilket vil medføre, at effekten (optisk signal-til-støj-forhold) for hver optiske kanal i systemet er alvorligt ulige, og kanaler, der afviger fra forstærkningen peak will De kanaler, der afviger fra gain peak, vil blive detekteret forkert, hvilket resulterer i en alvorlig indvirkning på systemets ydeevne. Derfor, i langdistance-DWDM-netværk, er erbium-dopede fiberforstærkere (EDFA'er) normalt installeret i fiberlinjer med bestemte intervalafstande, og antallet af EDFA'er, der bruges i et bestemt område, er normalt begrænset af fibertypen, antallet af kanaler, datatransmissionsafstand og den tilladte værdi for optisk signal-til-støj-forhold.
Den udbredte brug af erbium-doteret fiberforstærker (EDFA) har stort set løst transmissionstabsproblemet for højhastigheds fiberoptiske kommunikationssystemer, men fiberspredning er også en af hovedfaktorerne, der begrænser relæafstanden og kommunikationskapaciteten af fiberoptiske transmissionssystemer , såDWDMnetværk bruger også dispersion compensator (DCM), dispersion compensator (DCM) bruges hovedsageligt til at kompensere for materialespredning og bølgelederdispersion i fiberoptiske linjer. spredning. Det skal bemærkes, at dispersionskompensatoren (DCM) i DWDM-netværk også forårsager en vis fiberdæmpning i fiberlinjen og skal bruges sammen med en erbium-doteret fiberforstærker (EDFA).
