Disperzija optičkih vlakana: Vrste, uzroci i kako kompenzirati

Disperzija optičkog vlakna je širenje svjetlosnih impulsa dok putuju kroz vlakno, uzrokovano različitim komponentama signala koje stižu do prijamnika u nešto drugačije vrijeme. U komunikaciji optičkim vlaknima, ovo proširenje smanjuje jasnoću signala, ograničava koliko daleko podaci mogu putovati i otežava primateljima razlikovanje jednog bita od drugog.

Ali razumijevanje disperzije ne odnosi se samo na fiziku. Pravo inženjersko pitanje je: kada disperzija postaje problem koji zapravo trebate riješiti? Odgovor ovisi o vrsti vlakna, duljini veze, brzini prijenosa podataka, radnoj valnoj duljini i formatu modulacije koji vaš sustav koristi. Višemodnoj vezi od 100 metara unutar podatkovnog centra možda nikada neće trebati upravljanje disperzijom. 200 kmjedno{0}}modno vlaknoveza koja prenosi promet od 100G gotovo sigurno hoće.

Što je disperzija optičkih vlakana?

Disperzija optičkog vlakna odnosi se na način na koji se odaslani impuls širi dok se širi kroz jezgru vlakna. Do širenja dolazi jer različite komponente optičkog signala - bez obzira na to jesu li različite valne duljine, različiti prostorni modovi ili različita stanja polarizacije - ne putuju sve točno istom brzinom.

To je važno jer digitalna optička komunikacija ovisi o čistim,-odvojenim impulsima. Kada se impulsi dovoljno prošire da se preklapaju sa svojim susjedima, prijemnik više ne može pouzdano razlikovati pojedinačne bitove. Ovaj fenomen, nazvan inter-simbol interferencija (ISI), smanjuje stopu pogreške bita (BER) i smanjuje korisnu udaljenost prijenosa. PremaPreporuka ITU-T G.652, koji definira standardne parametre jedno-modnog vlakna, prilagodba kromatske disperzije ključni je čimbenik u dizajnu sustava za aplikacije visoke-bit-brzine.

Disperzija naspram prigušenja: kritična razlika

Jedna od najčešćih pogrešaka u procjeni vlaknastih veza je brkanje disperzije sprigušenje. To su fundamentalno različita oštećenja:

Prigušenjesmanjuje optičku snagu. To je gubitak jačine signala na udaljenosti, mjeren u dB/km.Disperzijaiskrivljuje tajming signala. Raspršeni signal još uvijek može imati dovoljno snage da se otkrije, ali njegovi su impulsi razmazani u vremenu, čineći informaciju nečitljivom.

Svjetlovodna veza može proći proračun optičke snage s ugodnom marginom i još uvijek ne uspije zbog pretjeranog širenja pulsa. Zato iskusni inženjeri procjenjuju proračun snage i proračun disperzije pri projektiranju veze. Razumijevanjeuneseni gubitak i povratni gubitakje važan, ali pokriva samo stranu snage u jednadžbi.

Što uzrokuje disperziju u optičkim vlaknima?

Disperzija nastaje kad god različite komponente optičkog signala dožive različita kašnjenja širenja. Specifični mehanizam ovisi o dizajnu vlakna i karakteristikama signala, ali glavni uzroci spadaju u tri kategorije:

Razlike u stazama između načina.U višemodnom vlaknu svjetlost putuje višestrukim prostornim stazama (modovima) kroz jezgru. Svaki način rada slijedi nešto drugačiju putanju, što znači da stižu do prijemnika u različito vrijeme. Ovo je dominantni mehanizam disperzije usustavi višemodnih vlakana.

Brzina-ovisna o valnoj duljini.Čak i laserski izvor uske{0}}linijske širine emitira svjetlost u malom rasponu valnih duljina. Budući da indeks loma stakla varira s valnom duljinom - svojstvo opisano Sellmeierovom jednadžbom - različite spektralne komponente putuju različitim brzinama. Ovo je primarni mehanizam disperzije u jedno-modnom vlaknu na većini radnih valnih duljina.

Odgoda-ovisna o polarizaciji.Prava optička vlakna nikada nisu savršeno simetrična. Naprezanje, savijanje i proizvodne nesavršenosti uzrokuju dvolom, što znači da dva ortogonalna polarizacijska stanja vođene svjetlosti imaju malo različite konstante širenja i dolaze u različito vrijeme.

Glavne vrste disperzije optičkih vlakana

Modalna disperzija (intermodalna disperzija)

Modalna disperzija se događa kada se višestruki vođeni modovi u višemodnom vlaknu šire različitim grupnim brzinama. U korak-indeksnom multimodnom vlaknu, razlika u duljini putanje između najnižeg-moda reda (putovanje blizu osi) i najvišeg-moda reda (odbijanje od granice obloge pod strmim kutovima) može biti značajna. Za vlakno s -indeksom koraka s indeksom loma jezgre od 1,48 i numeričkom aperturom od 0,3, intermodalno kašnjenje može premašiti 50 ns/km.

Graded{0}}index višemodno vlakno razvijeno je posebno za smanjenje ovog problema. Oblikovanjem profila indeksa loma tako da modovi višeg-reda putuju brže u blizini obloge, konstrukcije s-indeksom loma smanjuju modalnu disperziju za jedan do dva reda veličine. To je razlog zašto moderne veze podatkovnih centara u velikoj većini koristeOM3, OM4 ili OM5 s -indeksom višemodnog vlaknaumjesto korak{0}}indeksa dizajna.

Modalna disperzija je u biti eliminirana u jednom-modnom vlaknu, koje podržava samo osnovni LP01 način. To je primarni razlog zbog kojeg se jedno-modno vlakno koristi za veće-udaljenosti i veće-brzine prijenosa.

Kromatska disperzija

Kromatska disperzija obično je najvažnija vrsta disperzije u sustavima jednomodnih vlakana-. To je kombinirani rezultat dvaju fizičkih mehanizama:

Raspršenost materijalanastaje jer se indeks loma silicijevog stakla mijenja s valnom duljinom. Ovaj je odnos dobro karakteriziran i znači da kraće valne duljine općenito putuju sporije od dužih valnih duljina u normalnom disperzijskom režimu (ispod nulte-disperzijske valne duljine), i suprotno u anomalnom režimu.

Disperzija valovodanastaje jer geometrija vlakna utječe na ograničenje svjetlosti. Udio optičke snage koji putuje u jezgri u odnosu na omotač ovisi o valnoj duljini, što uvodi dodatni učinak širenja-ovisan o valnoj duljini. Inženjeri mogu oblikovati disperziju valovoda kroz dizajn vlakana - evo kakovlakna s-pomakom disperzije i disperzijom-ne-nultom{2}}pomakompostižu svoje modificirane karakteristike disperzije.

Za standardno jedno-modno vlakno (ITU-T G.652), valna duljina nulte-disperzije pada blizu 1310 nm. Na uobičajeno korištenom prozoru prijenosa od 1550 nm, koeficijent kromatske disperzije je približno +17 ps/(nm·km), kao što je dokumentirano uSpecifikacija vlakana Corning SMF-28. Preko veze od 100 km, to se akumulira na otprilike 1700 ps/nm - dovoljno da ozbiljno izobliči signal od 10 Gbps ako se ne kompenzira.

Disperzija polarizacijskog načina (PMD)

Disperzija polarizacijskog načina proizlazi iz diferencijalnog grupnog kašnjenja (DGD) između dva ortogonalna polarizacijska stanja osnovnog načina. Za razliku od kromatske disperzije, koja je deterministička i stabilna, PMD je stohastička - ona varira s vremenom, temperaturom i mehaničkim naprezanjem na vlaknu.

PMD je određen statistički. Za moderna vlakna usklađena s ITU-T G.652.D, projektirana vrijednost PMD veze obično je ispod 0,1 ps/√km. To se može činiti malim, ali pri 40 Gbps i više, gdje se bitni periodi smanjuju na 25 ps ili manje, čak i skromna PMD akumulacija postaje relevantna. Prema smjernicama industrijskog dizajna, maksimalni tolerantni DGD obično je oko 10% razdoblja bita.

Za sustave koji rade brzinom od 10 Gbps na umjerenim udaljenostima, PMD je rijetko ograničavajući faktor kod modernih vlakana. Na 40 Gbps i 100 Gbps, PMD{4}}dizajn - uključujući odabir vlakana, inženjering ruta i-izjednačavanje strane prijemnika - postaje dio standardne prakse.

Usporedba tipova disperzije na prvi pogled

Na koje veze vlakana najviše utječe disperzija?

Veze s višemodnim vlaknima: dominira modalna disperzija

Uvišemodno vlaknosustavi - koji se obično koriste za aplikacije kratkog{1}}dometa u podatkovnim centrima, poslovnim LAN-ovima i okosnicama zgrada - modalna disperzija primarni je limitator propusnosti. Modalna propusnost vlakna, ocijenjena u MHz·km, određuje koliko daleko i koliko brzo možete odašiljati prije nego što preklapanje impulsa postane neprihvatljivo.

Na primjer, OM3 vlakno ima efektivnu modalnu propusnost od 2000 MHz·km na 850 nm s laser-optimiziranim lansiranjem, podržavajući 10 Gbps do oko 300 metara. OM4 to proteže na otprilike 400 metara. Kromatska disperzija također postoji u višemodnom vlaknu, ali modalni efekti gotovo su uvijek ograničenje vezivanja na ovim udaljenostima.

Veze jedno{0}}modnih vlakana: kromatska disperzija i PMD

Jednom kada se modalna disperzija ukloni pomoću jedno-modnog vlakna, kromatska disperzija postaje sljedeća briga. Na kratkim jedno-vezama (nekoliko kilometara), akumulirana kromatska disperzija obično je unutar sistemske tolerancije za 10G i niže. Kako se udaljenost povećava na desetke ili stotine kilometara, posebno pri brzinama prijenosa podataka od 10 Gbps i više, upravljanje disperzijom postaje neophodno.

Na duge{0}}relacije ioptička prijenosna mreža (OTN)sustavi, spojevi kromatske disperzije na svakom kilometru. Veza od 400 km na G.652 vlaknu na 1550 nm akumulira otprilike 6800 ps/nm kromatske disperzije. Bez kompenzacije, ta razina disperzije učinila bi čak i signal od 2,5 Gbps nepovratnim.

PMD postaje relevantan čimbenik prvenstveno pri 40 Gbps i više, ili na starijim postrojenjima s vlaknima gdje koeficijent PMD može premašiti 0,5 ps/√km. Moderna vlakna imaju mnogo strože PMD specifikacije, a koherentni prijemnici s DSP-om mogu tolerirati znatno više PMD-a nego tradicionalni sustavi izravne-detekcije.

DWDM sustavi: svaki spoj s oštećenjem

U multipleksiranju-podjelom guste valne duljine (DWDM) sustave koji prenose 40, 80 ili više kanala preko C-pojasa, upravljanje disperzijom nije izborno. Svaki kanal nalazi se na različitoj valnoj duljini i akumulira nešto drugačiju količinu kromatske disperzije zbog nagiba disperzije. To znači da će možda biti potrebna kompenzacija po-kanalu, a ne samo jedna skupna korekcija za cijeli pojas.

Nadalje, u DWDM sustavima, interakcija između kromatske disperzije i nelinearnosti vlakana (samo-fazna modulacija, unakr-fazna modulacija, četiri-valno miješanje) stvara složeniji problem optimizacije. Dizajneri sustava često namjerno održavaju malu zaostalu disperziju po rasponu kako bi potisnuli nelinearne preslušavanja - zbog čega "nulta disperzija posvuda" zapravo nije cilj dizajna.

Metode kompenzacije disperzije optičkih vlakana

Odabir vlakana i planiranje valnih duljina

Najosnovniji način upravljanja disperzijom je donošenje pravih odluka prije dodavanja kompenzacijskog hardvera. To uključuje odabir odgovarajuće vrste vlakana i radne valne duljine za aplikaciju.

Za nove implementacije, standardna G.652.D jedno-modna vlakna ostaju najčešći izbor za metro i-mreže na duge udaljenosti. Za ultra-duge-podmorske ili zemaljske veze, može se specificirati G.654.E vlakno s niskim-gubicima. U starijim mrežama u kojima je instalirano vlakno s-pomaknutom disperzijom G.653, disperzija blizu-nule na 1550 nm bila je prednost za jedno-kanalne sustave, ali je postala problem za DWDM zbog poboljšanog miješanja četiri-vala - lekcija koja je pojačala važnost održavanja neke preostale disperzije.

Planiranje valne duljine također je važno. Rad u blizini valne duljine nulte-disperzije smanjuje kromatsku disperziju, ali može povećati nelinearne učinke. Rad dalje od nulte disperzije omogućuje nelinearno potiskivanje, ali zahtijeva kompenzaciju. Ne postoji samo jedna "najbolja" valna duljina - pravi izbor ovisi o arhitekturi sustava.

Vlakna za kompenzaciju disperzije (DCF) i moduli za kompenzaciju disperzije (DCM)

Vlakno za kompenzaciju disperzije je specijalno vlakno projektirano da ima veliki negativni koeficijent kromatske disperzije, obično u rasponu od -80 do -120 ps/(nm·km) na 1550 nm. Umetanjem izračunate duljine DCF-a u vezu, akumulirana pozitivna disperzija iz prijenosnog vlakna može se izravnati. U pakiranom obliku, to se naziva modul za kompenzaciju disperzije (DCM).

Kao praktična referenca: za kompenzaciju 80 km standardnog G.652 vlakna (koje nakuplja otprilike +1,360 ps/nm disperzije na 1550 nm), potrebno je približno 14 km DCF s koeficijentom disperzije od -95 ps/(nm·km), kao što je navedeno uEnciklopedijski unos ScienceDirect na DCF-u.

DCF je učinkovit i dobro-provjeren, ali uvodi kompromise-. Dodatno vlakno dodaje uneseni gubitak (obično 0,5–0,7 dB/km za DCF, naspram 0,2 dB/km za prijenosno vlakno), što može zahtijevati dodatno pojačanje i pogoršati omjer optičkog signala-i-šuma. DCF također ima manju efektivnu površinu od standardnih vlakana, što ga čini osjetljivijim na nelinearne efekte. Ovi kompromisi-ocjenjuju se korištenjem vrijednosti vrijednosti (FOM), definirane kao omjer koeficijenta disperzije i prigušenja.

Braggove rešetke s cvrkutavim vlaknima (FBG)

Braggova rešetka od cvrkutavog vlakna kompenzira disperziju reflektirajući različite valne duljine s različitih položaja duž rešetke, stvarajući kašnjenje-ovisno o valnoj duljini. Kraće valne duljine mogu se reflektirati u blizini prednje strane rešetke, dok duže valne duljine putuju dublje prije nego što se reflektiraju, ili obrnuto. Rezultat je kontrolirano grupno kašnjenje koje može nadoknaditi kromatsku disperziju.

U usporedbi s DCF-om, kompenzatori temeljeni na FBG-kompaktni su, imaju manji uneseni gubitak i uvode zanemarivo nelinearno izobličenje, kao što je opisano uEnciklopedija RP Photonics o kompenzaciji disperzije. Međutim, mogu patiti od mreškanja grupnog kašnjenja - malih periodičnih varijacija u karakteristici kašnjenja - što može uzrokovati izobličenje signala. Moderna proizvodnja uvelike je smanjila ovaj problem, ali ostaje razmatranje dizajna za-sustave visokih performansi.

Elektronička kompenzacija disperzije (EDC) i digitalna obrada signala (DSP)

Ne događa se sva kompenzacija disperzije u optičkoj domeni. Elektronička kompenzacija disperzije i digitalna obrada signala na prijemniku mogu izjednačiti mnoga izobličenja uvedena disperzijom vlakana.

U modernim koherentnim optičkim sustavima - 100G, 200G, 400G i više - DSP-kompenzacija temeljni je dio arhitekture prijamnika. Koherentni prijamnici obnavljaju i amplitudu i fazu optičkog signala, što DSP stroju daje dovoljno informacija za digitalno poništavanje kromatske disperzije, PMD-a i drugih linearnih oštećenja. Ovo je jedan od razloga zašto koherentni 100G sustavi često mogu raditi na tisućama kilometara G.652 vlakana bez ikakvih ugrađenih modula za kompenzaciju optičke disperzije.

Za sustave izravne-detekcije na 10G, elektroničko izjednačavanje (izjednačavanje-unaprijed, procjena slijeda maksimalne-vjerojatnosti) može proširiti-ograničeni doseg disperzije, ali sa skromnijim poboljšanjima od koherentnog DSP-a. Prilikom nadogradnje starijih veza, izbor između dodavanja optičke kompenzacije (DCM) i nadogradnje nakoherentni primopredajniks ugrađenim-DSP-om ovisi o cijeni, očekivanom rastu prometa i postojećoj infrastrukturi pojačala.

Zašto "nulta disperzija" nije uvijek cilj

Inženjeri koji se tek upoznaju s optičkim vlaknima ponekad pretpostavljaju da bi idealna veza imala svugdje nultu neto disperziju. U praksi to često nije najbolji cilj dizajna. Postoje dva razloga:

Prvo, u WDM sustavima rad s disperzijom blizu nule povećava određena nelinearna oštećenja - posebno četiri-miješanja vala - što može uzrokovati preslušavanje između kanala. Održavanje umjerene razine lokalne disperzije u svakom rasponu zapravo suzbija te učinke. Ukupna akumulirana disperzija se zatim kompenzira na kraju veze ili na periodičnim kompenzacijskim mjestima.

Drugo, prekomjerno ispravljanje disperzije može dovesti do vlastitih problema. Ako kompenzacija nije točno usklađena sa stvarnom akumuliranom disperzijom (uzimajući u obzir temperaturne varijacije, starenje vlakana i nagib disperzije ovisan-o valnoj duljini), zaostala neusklađenost može pogoršati performanse. To je razlog zašto industrija koristi izraz "upravljanje disperzijom" umjesto "eliminacija disperzije". Cilj je zadržati neto disperziju unutar prihvatljivog prozora, a ne prisiliti je na točno nulu u svakoj točki.

Kako odlučiti treba li vašoj vezi kompenzacija disperzije

Umjesto da kompenzaciju disperzije tretirate kao zadani zahtjev, prođite kroz ova dijagnostička pitanja:

Koja je vaša vrsta vlakana?Ako koristitevišemodno vlakno, modalna disperzija vaša je primarna briga i rješavate je odabirom kvalitete vlakana i uvjetima lansiranja - ne putem DCM-ova ili FBG-ova. Ako koristite jedno-optično vlakno, prijeđite na sljedeće pitanje.

Kolika je udaljenost veze i brzina prijenosa podataka?Kao gruba smjernica, kromatska disperzija postaje značajna za 10 Gbps NRZ signale na približno 60-80 km na G.652 vlaknu na 1550 nm. Na 2,5 Gbps, tolerancija se proteže na nekoliko stotina kilometara. Na 40 Gbps granica disperzije pada na otprilike 4-6 km bez kompenzacije. Modulacijski formati-višeg reda (koji se koriste u 100G+ koherentnim sustavima) imaju vlastite karakteristike tolerancije disperzije.

Je li ovo naslijeđena veza ili nova verzija?U starim postrojenjima za proizvodnju vlakana, dodavanje DCM-a na mjesta pojačala uobičajen je i dokazan pristup. Za nove implementacije, odabir prave vrste vlakana i planiranje koherentnih primopredajnika s DSP-om može biti troškovno{1}}učinkovitije nego ugradnja optičke kompenzacije od samog početka.

Koju tehnologiju prijemnika koristite?Koherentni prijemnik s DSP-om može digitalno kompenzirati desetke tisuća ps/nm kromatske disperzije. Prijemnik s izravnom{1}}detekcijom ima puno nižu toleranciju. Theprimopredajni modulspecifikacija je ključni unos za izračun proračuna disperzije.

Je li PMD faktor?Provjerite PMD karakterizaciju svoje biljke vlakana. Na modernom G.652.D vlaknu, PMD vjerojatno neće biti problem ispod 40 Gbps. Na starijim vlaknima s nepoznatom poviješću PMD-a preporučuje se testiranje prije postavljanja.

Praktični scenariji: Primjena znanja o disperziji na stvarne veze

Scenarij 1: Višemodna veza poslovnog podatkovnog centra

Podatkovni centar u kampusu koji povezuje dvije zgrade udaljene 150 metara pomoću OM4 multimodnog vlakna pri 10 Gbps (850 nm). Na ovoj udaljenosti, modalna propusnost je unutar OM4 specifikacije (4700 MHz·km efektivna modalna propusnost). Kromatska disperzija na 850 nm je prisutna, ali je zanemariva na ovoj duljini. Nije potrebna posebna kompenzacija disperzije. Primarno razmatranje dizajna je osiguranje ispravnostikabelska instalacijaodržavati kvalitetu i čistoću konektorauneseni gubitakunutar budžeta.

Scenarij 2: Metro jedno-modna veza pri 10 Gbps

Metropolitanski mrežni operater koji pokreće 10G DWDM preko 120 km vlakana G.652.D na 1550 nm. Akumulirana kromatska disperzija je približno 2040 ps/nm. To premašuje tipični okvir tolerancije za 10G NRZ prijemnik s izravnom-detekcijom (otprilike 1000–1200 ps/nm). Operater postavlja DCM na sredi-mjesto pojačala kako bi neto disperzija bila unutar tolerancije. PMD na ovom modernom vlaknu znatno je ispod 0,1 ps/√km i ne zahtijeva poseban tretman pri 10 Gbps.

Scenarij 3: dugo{1}}koherentni 100G prijevoz

Dugo{0}}veza od 800 km koristeći G.652.D vlakno s EDFA pojačanjem svakih 80 km, prenoseći 100G DP-QPSK prometa. Ukupna akumulirana kromatska disperzija prelazi 13 000 ps/nm. Međutim, DSP koherentnog prijemnika kompenzira kromatsku disperziju digitalno, eliminirajući potrebu za ugrađenim DCM-ovima. Dizajn mjesta pojačala usmjeren je na upravljanje brojem šuma i OSNR optimizaciju, a ne na kompenzaciju optičke disperzije. Tolerancija PMD-a koherentnog prijamnika obično je 20-30 ps DGD-a, što je znatno iznad onoga što ova tvornica vlakana proizvodi. Konačni rezultat je jednostavniji, niži-cijenovni lanac pojačala u usporedbi s naslijeđenim 10G izravnim-sustavom detekcije na istoj ruti.

Uobičajene pogreške pri procjeni disperzije vlakana

Brka disperzija s atenuacijom.Kao što je gore navedeno, radi se o različitim oštećenjima. Veza koja prelazi svoj proračun optičke snage ipak može pokvariti zbog pretjerane disperzije. Uvijek izračunajte oba proračuna.

Tretiranje svih vrsta disperzija kao međusobno zamjenjivih.Modalna disperzija u višemodnom vlaknu, kromatska disperzija u jedno-modnom vlaknu i PMD uzrokovani su različitim mehanizmima, utječu na različite vrste sustava i zahtijevaju različite strategije ublažavanja. Korištenje DCM-a na višemodnoj vezi ili pokušaj rješavanja problema modalne propusnosti s koherentnim prijamnikom bila bi pogrešna primjena tehnologije.

Uz pretpostavku da je naknada uvijek potrebna.Mnogioptički spojni kabelveze i kratko{0}}veze rade dobro unutar svoje tolerancije disperzije. Dodavanje nepotrebnog kompenzacijskog hardvera povećava trošak, unesene gubitke i složenost sustava. Uvijek počnite od proračuna veze, a ne od zadane pretpostavke.

Zanemarujući nagib disperzije.U DWDM sustavima, koeficijent kromatske disperzije varira po pojasu valne duljine. DCM koji savršeno kompenzira središnji kanal može ostaviti rubne kanale sa značajnom zaostalom disperzijom. Za širokopojasne sustave mogu biti potrebni-kompenzacijski moduli usklađeni s nagibom ili-podesljivi kompenzatori po kanalu.

Pogled na zapise o biljkama vlakana.Točno poznavanje vrste ugrađenog vlakna, duljine i izmjerene disperzije bitno je za projektiranje kompenzacije. Pretpostavljanje generičkih vrijednosti kada su dostupni stvarni podaci o pogonu čest je izvor rasipanja projektne marže ili, još gore, nedovoljno-kompenzacije.

Često postavljana pitanja

Što je disperzija optičkih vlakana jednostavnim rječnikom?

To je širenje svjetlosnih impulsa dok putuju vlaknom, uzrokovano različitim dijelovima signala koji stižu u različito vrijeme. Rezultat su zamućeni pulsevi koji smanjuju sposobnost prijemnika da povrati poslane podatke.

Koje su glavne vrste disperzije optičkih vlakana?

Tri glavne kategorije su modalna disperzija (dominantna u višemodnom vlaknu), kromatska disperzija (dominantna u jedno-modnom vlaknu) i disperzija polarizacijskog načina (relevantna pri visokim bitnim brzinama u jedno-sustavima). Kromatska disperzija nadalje se sastoji od materijalne disperzije i valovodne disperzije.

Koja je vrsta disperzije najvažnija u mono-modnom vlaknu?

Kromatska disperzija primarna je briga za većinu jednomodnih vlakana-veza. PMD postaje dodatno relevantan pri 40 Gbps i više, osobito na starijim vlaknima s višim PMD koeficijentima. Modalna disperzija ne pojavljuje se u jedno-modnom vlaknu jer se širi samo jedan mod.

Kako se kompenzira kromatska disperzija?

Tri glavna pristupa su: optička kompenzacija korištenjem DCF/DCM ili vlaknastih Braggovih rešetki; elektronička kompenzacija pomoću DSP-a na prijemniku (posebno u koherentnim sustavima); i prevencija kroz odgovarajući odabir vrste vlakana i planiranje valne duljine. U modernim mrežama, DSP-kompenzacija je koherentnaoptički primopredajnicije sve više zadani pristup za-brze veze.

Treba li svaka optička veza kompenzaciju disperzije?

Ne. Kratke veze i sustavi-niže brzine često rade dobro unutar svoje tolerancije disperzije bez ikakve namjenske kompenzacije. Potreba ovisi o kombiniranom učinku vrste vlakna, udaljenosti, brzine prijenosa podataka, valne duljine i osjetljivosti prijemnika. Odgovarajući izračun proračuna veze uvijek bi trebao prethoditi bilo kojoj odluci o naknadi.

Što uzrokuje disperziju u optičkom vlaknu?

Disperzija je uzrokovana razlikama u brzini širenja među komponentama optičkog signala. U višemodnom vlaknu, različiti prostorni modovi putuju različitim putevima. U jednom-modnom vlaknu različite valne duljine putuju različitim brzinama zbog materijala i svojstava valovoda vlakna. Dvostruki lom u vlaknu uzrokuje različita kašnjenja u dva stanja polarizacije.

Je li nulta disperzija uvijek idealan cilj?

Ne u praksi. U WDM sustavima, mala količina lokalne disperzije u svakom rasponu vlakana pomaže u suzbijanju nelinearnih oštećenja poput miješanja četiri-vala. Inženjerski cilj je upravljati neto disperzijom unutar prihvatljivog prozora na prijemniku, a ne eliminirati je u svakoj točki veze.

Zaključak

Disperzija optičkih vlakana jedno je od temeljnih oštećenja prijenosa u mrežama optičkih vlakana, uz prigušenje i nelinearne učinke. Razumijevanje koja vrsta disperzije utječe na vaš specifični sustav - modalna, kromatska ili PMD - prvi je korak prema učinkovitom upravljanju. Sljedeći korak je usklađivanje prave strategije ublažavanja s vezom: odabir vlakana, optička kompenzacija, elektronička kompenzacija ili jednostavno potvrda da kompenzacija nije potrebna.

Za inženjere koji rade sjedno{0}}modno vlaknou metro mrežama i-mrežama dugih linija, upravljanje kromatskom disperzijom ostaje temeljna disciplina dizajna. Za one koji raspoređujuvišemodno vlaknou aplikacijama kraćeg{0}}dometa razumijevanje ograničenja modalne propusnosti jednako je važno. I kako koherentni DSP napreduje, granica između "-ograničene disperzije" i "DSP-upravljive" nastavlja se pomicati - zbog čega je važnije nego ikad pristupiti disperziji kao problemu-inženjeringa na razini sustava, a ne samo jednom-popravku komponente.