Hvad er fiberdispersion?
Forskellige frekvenskomponenter eller forskellige tilstandskomponenter af optisk signal (puls) transmitteret i optisk fiber formerer sig ved forskellige hastigheder, og signalforvrængning (pulsforøgelse) vil uundgåeligt forekomme efter at have nået en bestemt afstand. Dette fænomen kaldes dispersion eller dispersion af optisk fiber. Det optiske signal transmitteret i optisk fiber har en vis spektrumbredde, det vil sige det optiske signal har mange forskellige frekvenskomponenter. Samtidig kan det optiske signal i multimode-fiberen være sammensat af flere tilstande, det vil sige, at hver frekvenskomponent også kan være sammensat af adskillige tilstandskomponenter.
Optisk fiberdispersion refererer til signalforvrængning forårsaget af forskellige frekvenskomponenter og forskellige tilstandskomponenter med forskellig transmissionshastighed. I digitalt optisk fiberkommunikationssystem udvider dispersion den optiske puls. Når spredningen er alvorlig, overlapper de optiske impulser hinanden, hvilket forårsager inter-symbolinterferens og øger bitfejlhastigheden. Derfor påvirker spredningen af optisk fiber ikke kun transmissionskapaciteten for optisk fiber, men begrænser også relæafstanden for det optiske fiberkommunikationssystem.
Når lyset formeres i den optiske fiber, fordi dets frekvens ikke er en enkelt frekvens, er arbejdstilstanden ikke en enkelt arbejdstilstand, så udbredelseshastigheden er lidt forskellig, hvilket kaldes dispersion. Hvis den modulerede bølge er en digital puls, vil bredden af det demodulerede signal blive udvidet, hvilket vil forårsage bitfejl og begrænse forbedringen af transmissionshastigheden. Når modulationsbølgeformen er et analogt signal, falder niveauet efter detektering med stigningen i signalfrekvensen, hvilket viser ikke-lineær forvrængning og øger den harmoniske komponent i grundbølgen. Overførsel af CATV-signal i optisk fibernetværk forårsager forringelse af CSO- og CTB-indekser. Disse fænomener kaldes dispersionsegenskaber for optisk fiber, og dispergeringsegenskaberne for sidstnævnte kaldes også båndbreddekarakteristika (eller frekvensegenskaber).
Fiberdispersion viser en udbredelsestilstand for indgangssignalet i fiberen, der refererer til signalforvrængningen forårsaget af forskellige frekvenskomponenter eller forskellige tilstandskomponenter i det optiske signal, der udbreder sig ved forskellige hastigheder. Det inkluderer hovedsageligt intermodal dispersion, kromatisk dispersion og polarisationsmodus dispersion.
Intermodal spredning
Intermodal spredning er en slags signalforvrængningsmekanisme i multimode fibre og andre bølgeledere. I multimode-fiberen defineres lysstrålerne, der kommer ind i fiberen ved forskellige indfaldsvinkler, som en sti eller en tilstand. På grund af den forskellige transmissionsvej for hver tilstand er transmissionshastigheden (gruppehastighed) også forskellig, så tidsforskellen mellem signaloverførsel mellem tilstande til den optiske fiberterminal opstår. Generelt vil nogle lysstråler passere direkte gennem kernen (aksial tilstand), mens andre reflekteres frem og tilbage mellem beklædnings- / kernegrænserne og udbredes langs zigzag-bølgelederen, som vist i trinindekset multimode fiber i nedenstående figur. Faktum er, at når først lyset er brudt, forekommer intermodal dispersion / mode dispersion. Der er en positiv sammenhæng mellem IMD og transmissionsstien. Det vil sige, IMD forårsaget af tilstanden med højere ordre (stien er længere, når strålen kommer ind i en større vinkel), er højere end den, der er forårsaget af tilstanden i lavere orden (stien er kortere, når strålen kommer ind i en mindre vinkel).
Multimode fiber kan rumme op til 17 former for lysformering på samme tid, og dens inter-mode spredning er meget højere end for single-mode fiber. Dette skyldes, at single mode fiberen har en enkelt formerings mode, det vil sige, at lyset spredes langs kernen (aksial mode) uden at reflektere til beklædningsgrænsen, så der er ingen spredning mellem mode.
Situationen er dog en anden, hvis der anvendes gradueret indeks multimode fiber. Selvom lyset også formerer sig i forskellige tilstande, på grund af kernens ujævne brydningsindeks, er lysstien ikke længere en lige linje, men en kurve, og lysets udbredelseshastighed ændres også. Derfor kan inter-mode-dispersionen reduceres kraftigt ved at vælge den passende brydningsindeksfordeling.
Kromatisk dispersion
Kromatisk dispersion henviser til fænomenet med optisk pulsudvidelse forårsaget af forskellige gruppehastigheder af forskellige bølgelængdekomponenter i optisk fiber, herunder materialedispersion og bølgelederdispersion.
Materiel dispersion er forårsaget af bølgelængdeafhængigheden af brydningsindeks på kernemateriale, mens bølgelederdispersion er forårsaget af afhængighed af tilstandsudbredelseskonstant på fiberparametre (kerneradius, brydningsindeksforskel mellem kerne og beklædning) og signalbølgelængde. Ved visse frekvenser kan materialedispersionen og bølgelederdispersionen annullere hinanden for at opnå en bølgelængde tæt på nul kromatisk dispersion.
Faktisk er kromatisk dispersion ikke altid ugunstig. Lys forplantes ved forskellige hastigheder i forskellige bølgelængder eller materialer, hvilket resulterer i udvidelse eller kompression af lysimpulser i fiberen, hvilket gør det muligt at tilpasse brydningsindeksprofilen til at producere fibre til forskellige formål. G. 652 fiber er et eksempel.
Polarisering tilstand spredning
Polarisationsdispersionsdispersion (PMD) afspejler polariseringsafhængigheden af lysbølges forplantning i optisk fiber. Der er to polarisationsfunktioner vinkelret på hinanden i den faktiske optiske fiber. Ideelt set skulle de to polarisationsformer have de samme lysbølgepropagationsegenskaber, men generelt er der små forskelle i forskellige polarisationsmetoder. Dette skyldes ændring eller forstyrrelse af temperatur, tryk og andre faktorer i udbredelsesprocessen, hvilket resulterer i forskellig transmissionshastighed for de to polarisationsfunktioner, hvilket resulterer i forsinkelse og spredning af polarisationsmodus.
Hvordan kompenseres spredning?
Selvom fiberdispersion ikke svækker signalet, forkorter det signalets udbredelsesafstand inden i fiberen og forårsager signalforvrængning. For eksempel vil den 1 nanosekunds optiske puls ved senderen blive udvidet til 10 nanosekunder ved modtageren, hvilket resulterer i, at signalet ikke kan modtages og afkodes normalt. Derfor er det meget vigtigt at reducere fiberdispersion eller kompensere dispersion i DWDM og andre langdistanceoverføringssystemer. I det følgende introduceres tre almindeligt anvendte dispersionskompensationsstrategier og -metoder.
Spredningskompensationsfiber
Ved at anvende dispersionskompensation fiber (DCF) teknologi kan negativ dispersionsfiber tilsættes til konventionel fiber. Sammenlignet med dispersionskompensationsfiberen er dispersionsværdien af konventionel fiber meget stor, og dispersionen er positiv, hvilket får lysfordelingen i denne type fibre til at reducere eller endda forsvinde. Ved at tilføje en negativ dispersionskompensationsfiber til den kan den totale dispersion af hele fiberlinjen være ca. nul for at opnå høj hastighed, stor kapacitet og langdistance kommunikation. Der er tre kompensationsmekanismer i spredningskompensationsfibre, herunder præ kompensation, post kompensation og symmetrisk kompensation. Dispersionskompenseret fiber anvendes i vid udstrækning til opgraderingen af 1310 nm fiberlink, hvilket får den til at køre ved 1550 nm.
Fiber Bragg gitter
Fiber Bragg gitter (FBG) er en slags reflekterende enhed sammensat af fiber, som kan modulere kernens brydningsindeks inden for en vis afstand. I 100 km transmissionssystemet kan dispersionseffekten reduceres betydeligt ved hjælp af denne enhed. Når strålen passerer gennem fiber-Bragg-gitteret, reflekteres bølgelængden, der opfylder moduleringsbetingelserne, og resten af bølgelængden vil fortsætte med at passere gennem fiber-Bragg-gitteret langs fiberen. Brug af fiber Bragg-gitter til dispersionskompensation har store fordele, fordi Bragg-gitter med fiber kan integreres med andre passive fiberenheder med lavt indsættelsestab og lave omkostninger. Derudover kan fiber-Bragg-gitter ikke kun bruges som dispersionskompensationsfilter, men også som sensor, bølgelængdestabilisator af pumpelaser og smalbåndsbølgelængdedeling multiplexing add / subtract filter.
Elektronisk spredningskompensation
Elektronisk spredningskompensation (EDC) er en metode til spredningskompensation i optiske kommunikationsforbindelser ved anvendelse af elektronisk filtrering (også kendt som udligning), dvs. filtrering i kommunikationskanalen for at kompensere for signaldæmpningen forårsaget af transmissionsmediet. Elektronisk spredningskompensation realiseres normalt med tværgående filter, hvis output er den vægtede sum af en række forsinkelsesindgange. Det kan automatisk justere filtervægten i henhold til egenskaberne ved det modtagne signal, dvs. adaptiv. Elektronisk spredningskompensation kan bruges i single-mode fiber system og multi-mode fiber system. Derudover kan den kombineres med andre funktioner til 10Gbit / S-modtager IC. Det kan reducere senderomkostningerne ved single-mode fiber system betydeligt og også øge transmissionsafstanden for multi-mode fiber system med mindre modtageromkostningstab.
HTF' s kvalitet er garanteret, og tilbehør importeres.
Kontakt: support@htfuture.com
Skype: salg5_ 1909 ， WeChat ： 16635025029
