Ce este dispersia fibrelor?
Diferite componente de frecvență sau componente de mod diferit ale semnalului optic (impuls) transmis în fibră optică se propagă la viteze diferite, iar distorsiunea semnalului (lărgirea impulsului) va apărea inevitabil după atingerea unei anumite distanțe. Acest fenomen se numește dispersie sau dispersie a fibrelor optice. Semnalul optic transmis în fibră optică are o anumită lățime a spectrului, adică semnalul optic are multe componente de frecvență diferite. În același timp, în fibra multimodală, semnalul optic poate fi compus din mai multe moduri, adică fiecare componentă de frecvență poate fi, de asemenea, compusă din mai multe componente de mod.
Dispersia fibrelor optice se referă la distorsiunea semnalului cauzată de diferite componente de frecvență și diferite componente de mod cu viteză de transmisie diferită. În sistemul de comunicații cu fibră optică digitală, dispersia extinde pulsul optic. Când dispersia este gravă, impulsurile optice se vor suprapune, provocând interferențe între simboluri și mărind rata de eroare a bitului. Prin urmare, dispersia fibrelor optice nu numai că afectează capacitatea de transmisie a fibrelor optice, ci limitează și distanța de releu a sistemului de comunicație cu fibră optică.
Când lumina se propagă în fibra optică, deoarece frecvența sa nu este o singură frecvență, modul de lucru nu este un singur mod de lucru, deci viteza de propagare este ușor diferită, ceea ce se numește dispersie. Dacă unda modulată este un impuls digital, lățimea semnalului demodulat va fi extinsă, ceea ce va provoca erori de biți și va restricționa îmbunătățirea ratei de transmisie. Atunci când forma de undă de modulație este un semnal analogic, nivelul după detectare scade odată cu creșterea frecvenței semnalului, care arată o distorsiune neliniară și crește componenta armonică a undei fundamentale. Transmiterea semnalului CATV în rețeaua de fibră optică determină deteriorarea indicilor CSO și CTB. Aceste fenomene se numesc caracteristici de dispersie a fibrelor optice, iar caracteristicile de dispersie ale acestora din urmă sunt numite și caracteristici ale lățimii de bandă (sau caracteristici de frecvență).
Dispersia fibrelor arată o stare de propagare a semnalului de intrare în fibră, care se referă la distorsiunea semnalului cauzată de diferite componente de frecvență sau componente de mod diferit ale semnalului optic care se propagă la viteze diferite. Acesta include în principal dispersia intermodală, dispersia cromatică și dispersia în modul de polarizare.
Dispersie intermodală
Dispersia intermodală este un fel de mecanism de distorsiune a semnalului în fibrele multimode și alte ghiduri de undă. În fibra multimodală, razele de lumină care intră în fibră la diferite unghiuri incidente sunt definite ca o cale sau un mod. Datorită traseului de transmisie diferit al fiecărui mod, viteza de transmisie (viteza de grup) este, de asemenea, diferită, deci apare diferența de timp a transmiterii semnalului între moduri către terminalul cu fibră optică. În general, unele raze de lumină vor trece direct prin miez (modul axial), în timp ce altele se vor reflecta înainte și înapoi între limitele de placare / miez și se vor propaga de-a lungul ghidului de undă în zig-zag, așa cum se arată în indexul multimod al fibrei din figura de mai jos. Faptul este că, odată ce lumina este refractată, are loc dispersia intermodală / dispersia modului. Există o corelație pozitivă între IMD și calea de transmisie. Adică IMD cauzată de modul de ordin superior (calea este mai lungă când raza intră într-un unghi mai mare) este mai mare decât cea cauzată de modul de ordine inferioară (calea este mai scurtă când raza intră într-un nivel mai mic unghi).
Fibrele multimode pot găzdui până la 17 moduri de propagare a luminii în același timp, iar dispersia inter-mod este mult mai mare decât cea a fibrelor monomod. Acest lucru se datorează faptului că fibra monomod are un singur mod de propagare, adică lumina se propagă de-a lungul miezului (mod axial) fără a se reflecta la limita de acoperire, deci nu există dispersie între moduri.
Cu toate acestea, situația este diferită dacă se utilizează fibră multimodă cu indice gradat. Deși lumina se propagă și în diferite moduri, datorită indicelui de refracție neuniform al nucleului, calea luminii nu mai este o linie dreaptă, ci o curbă, iar viteza de propagare a luminii se schimbă și ea. Prin urmare, dispersia între moduri poate fi mult redusă prin selectarea distribuției corespunzătoare a indicelui de refracție.
Dispersie cromatică
Dispersia cromatică se referă la fenomenul lărgirii pulsului optic cauzat de diferite viteze de grup ale diferitelor componente ale lungimii de undă din fibra optică, inclusiv dispersia materialului și dispersia ghidului de undă.
Dispersia materialului este cauzată de dependența lungimii de undă a indicelui de refracție de materialul de bază, în timp ce dispersia ghidului de undă este cauzată de dependența constantei de propagare a modului de parametrii fibrei (raza nucleului, diferența indicelui de refracție între nucleu și placare) și lungimea de undă a semnalului. La anumite frecvențe, dispersia materialului și dispersia ghidului de undă se pot anula reciproc pentru a obține o lungime de undă aproape de dispersia cromatică zero.
De fapt, dispersia cromatică nu este întotdeauna nefavorabilă. Lumina se propagă la viteze diferite în diferite lungimi de undă sau materiale, rezultând lărgirea sau compresia impulsurilor de lumină din fibră, ceea ce face posibilă personalizarea profilului indicelui de refracție pentru a produce fibre în scopuri diferite. Fibra G. 652 este un exemplu.
Dispersarea modului de polarizare
Dispersia modului de polarizare (PMD) reflectă dependența de polarizare a propagării undelor luminoase în fibra optică. Există două moduri de polarizare perpendiculare una pe cealaltă în fibra optică reală. În mod ideal, cele două moduri de polarizare ar trebui să aibă aceleași caracteristici de propagare a undelor luminoase, dar în general vorbind, există mici diferențe în diferite moduri de polarizare. Acest lucru se datorează schimbării sau perturbării temperaturii, presiunii și a altor factori din procesul de propagare, rezultând o viteză de transmisie diferită a celor două moduri de polarizare, rezultând întârzierea și dispersia modului de polarizare.
Cum se compensează dispersia?
Deși dispersia fibrelor nu slăbește semnalul, aceasta scurtează distanța de propagare a semnalului în interiorul fibrei și provoacă distorsionarea semnalului. De exemplu, impulsul optic de 1 nanosecundă al emițătorului va fi lărgit la 10 nanosecunde la receptor, rezultând semnalul care nu poate fi recepționat și decodat normal. Prin urmare, este foarte important să reduceți dispersia fibrelor sau să compensați dispersia în DWDM și alte sisteme de transmisie pe distanțe lungi. Următoarele vor introduce trei strategii și metode de compensare a dispersiei utilizate în mod obișnuit.
Fibra de compensare a dispersiei
Prin utilizarea tehnologiei fibrelor de compensare a dispersiei (DCF), fibrele de dispersie negativă pot fi adăugate fibrelor convenționale. În comparație cu fibra de compensare a dispersiei, valoarea dispersiei fibrelor convenționale este foarte mare, iar dispersia este pozitivă, ceea ce face ca distribuția luminii în acest tip de fibre să se reducă sau chiar să dispară. Prin adăugarea unei fibre de compensare a dispersiei negative, dispersia totală a întregii linii de fibre poate fi de aproximativ zero, astfel încât să se obțină viteză mare, capacitate mare și comunicare la distanță. Există trei mecanisme de compensare în fibra de compensare a dispersiei, inclusiv compensarea pre, compensarea post și compensarea simetrică. Fibrele compensate prin dispersie sunt utilizate pe scară largă la modernizarea legăturii de fibră de 1310 nm, ceea ce o face să ruleze la 1550 nm.
Fibră Bragg grătare
Fibra Bragg Grating (FBG) este un fel de dispozitiv reflectorizant compus din fibre, care poate modula indicele de refracție al miezului pe o anumită distanță. În sistemul de transmisie de 100 km, efectul de dispersie poate fi redus semnificativ prin utilizarea acestui dispozitiv. Când fasciculul trece prin rețeaua de fibre Bragg, lungimea de undă care îndeplinește condițiile de modulație se va reflecta, iar restul lungimii de undă va continua să treacă prin rețeaua de fibre Bragg de-a lungul fibrei. Utilizarea rețelei Bragg din fibră pentru compensarea dispersiei are avantaje mari, deoarece rețeaua Bragg din fibră poate fi integrată cu alte dispozitive din fibră pasivă cu pierderi mici de inserție și costuri reduse. În plus, rețeaua de fibre Bragg poate fi utilizată nu numai ca filtru de compensare a dispersiei, ci și ca senzor, stabilizator de lungime de undă a laserului pompei și filtru de adunare / scădere a multiplexării cu divizare a lungimii de undă pe bandă îngustă.
Compensarea electronică a dispersiei
Compensarea electronică a dispersiei (EDC) este o metodă de compensare a dispersiei în legăturile optice de comunicație prin utilizarea filtrării electronice (cunoscută și sub denumirea de egalizare), adică filtrarea în canalul de comunicație pentru a compensa atenuarea semnalului cauzată de mediul de transmisie. Compensarea electronică a dispersiei se realizează de obicei prin filtru transversal, a cărui ieșire este suma ponderată a unei serii de intrări de întârziere. Poate regla automat greutatea filtrului în funcție de caracteristicile semnalului primit, adică adaptiv. Compensarea electronică a dispersiei poate fi utilizată în sistemul de fibră monomod și în sistemul de fibră multimod. În plus, poate fi combinat cu alte funcții pentru IC receptor 10Gbit / S. Poate reduce semnificativ costul emițătorului unui sistem de fibră monomod și, de asemenea, poate crește distanța de transmisie a sistemului de fibre multimod, cu o pierdere mai mică a costurilor receptorului.
Calitatea produselor HTF&# este garantată, iar accesoriile sunt importate.
Persoană de contact: support@htfuture.com
Skype: sales5_ 1909 ， WeChat ： 16635025029
