Dispersia fibrelor optice: tipuri, cauze și cum se compensează

Dispersia fibrei optice este lărgirea impulsurilor de lumină pe măsură ce se deplasează printr-o fibră, cauzată de diferite componente ale semnalului care ajung la receptor în momente ușor diferite. În comunicarea prin fibră optică, această extindere reduce claritatea semnalului, limitează cât de departe pot călători datele și îngreunează receptorii să distingă un bit de altul.

Dar înțelegerea dispersiei nu este doar despre fizică. Adevărata întrebare de inginerie este: când dispersia devine o problemă pe care trebuie să o rezolvi? Răspunsul depinde de tipul de fibră, lungimea conexiunii, rata de date, lungimea de undă de operare și formatul de modulație pe care îl folosește sistemul dumneavoastră. Este posibil ca o conexiune multimodală de 100 de metri în interiorul unui centru de date să nu necesite niciodată gestionarea dispersiei. A 200 kmfibră mono{0}modlink-ul care transportă trafic 100G aproape sigur o va face.

Ce este dispersia fibrelor optice?

Dispersia fibrei optice se referă la modul în care un impuls transmis se răspândește pe măsură ce se propagă prin miezul fibrei. Răspândirea are loc deoarece diferitele componente ale semnalului optic -, indiferent dacă sunt lungimi de undă diferite, moduri spațiale diferite sau stări de polarizare diferite -, nu se deplasează toate exact la aceeași viteză.

Acest lucru contează deoarece comunicarea optică digitală depinde de impulsuri curate, bine-separate. Când impulsurile sunt suficient de largi pentru a se suprapune cu vecinii lor, receptorul nu mai poate distinge biți individuali în mod fiabil. Acest fenomen, numit interferență inter-simbolului (ISI), degradează rata de eroare pe biți (BER) și reduce distanța de transmisie utilizabilă. PotrivitRecomandarea ITU-T G.652, care definește parametrii standard de fibră cu un singur mod-, acomodarea dispersiei cromatice este un factor cheie în proiectarea sistemului pentru aplicații cu rată înaltă de-biți-.

Dispersie vs. atenuare: o distincție critică

Una dintre cele mai frecvente greșeli în evaluarea legăturilor de fibră este confuzia cu dispersiaatenuare. Sunt deficiențe fundamental diferite:

Atenuarereduce puterea optică. Este o pierdere a puterii semnalului pe distanță, măsurată în dB/km.Dispersiedistorsionează sincronizarea semnalului. Un semnal dispersat poate încă transporta suficientă putere pentru a fi detectat, dar pulsurile sale sunt pătate în timp, făcând informația de necitit.

O legătură de fibră poate depăși un buget de putere optică cu o marjă confortabilă și totuși eșuează din cauza lărgirii excesive a pulsului. De aceea, inginerii experimentați evaluează atât bugetul de putere, cât și bugetul de dispersie atunci când proiectează o legătură. Înţelegerepierderi de inserție și pierderi de retureste important, dar acoperă doar partea de putere a ecuației.

Ce cauzează dispersia în fibra optică?

Dispersia apare ori de câte ori diferite componente ale semnalului optic suferă întârzieri diferite de propagare. Mecanismul specific depinde de designul fibrei și de caracteristicile semnalului, dar cauzele fundamentale se împart în trei categorii:

Diferențele de cale între moduri.În fibra multimodală, lumina călătorește pe mai multe căi spațiale (moduri) prin miez. Fiecare mod urmează o traiectorie ușor diferită, ceea ce înseamnă că ajung la receptor în momente diferite. Acesta este mecanismul de dispersie dominant însisteme cu fibre multimodale.

Viteza-dependentă de lungimea de undă.Chiar și o sursă laser cu lățime de linie îngustă-emite lumină pe o gamă mică de lungimi de undă. Deoarece indicele de refracție al sticlei variază în funcție de lungimea de undă -, o proprietate descrisă de ecuația Sellmeier - diferite componente spectrale se deplasează la viteze diferite. Acesta este mecanismul principal de dispersie în fibra mono-mod la majoritatea lungimilor de undă de operare.

Întârziere-dependentă de polarizare.Fibrele optice reale nu sunt niciodată perfect simetrice. Tensiunea, îndoirea și imperfecțiunile de fabricație provoacă birefringență, ceea ce înseamnă că cele două stări de polarizare ortogonală ale luminii ghidate experimentează constante de propagare ușor diferite și ajung în momente diferite.

Principalele tipuri de dispersie de fibre optice

Dispersia modală (Dispersia intermodală)

Dispersia modală apare atunci când mai multe moduri ghidate într-o fibră multimodală se propagă cu viteze de grup diferite. În fibra multimodă cu trepte-index, diferența de lungime a căii dintre modul de-comandă cel mai mic (călătorind în apropierea axei) și modul de ordine-cel mai înalt (sărind de limita de placare la unghiuri abrupte) poate fi semnificativă. Pentru o fibră cu indice de treaptă-cu un indice de refracție a miezului de 1,48 și o deschidere numerică de 0,3, întârzierea intermodală poate depăși 50 ns/km.

Fibra multimodă cu indice gradat-a fost dezvoltată special pentru a reduce această problemă. Prin modelarea profilului indicelui de refracție astfel încât modurile de-comandă superioară să călătorească mai repede în apropierea placajului, modelele de index-gradate reduc dispersia modală cu unul până la două ordine de mărime. Acesta este motivul pentru care legăturile moderne ale centrelor de date folosesc în mod covârșitorFibră multimodă cu indice OM3, OM4 sau OM5 gradat-mai degrabă decât design-ul-pas index.

Dispersia modală este eliminată în esență în fibra mono-mod, care acceptă doar modul fundamental LP01. Acesta este principalul motiv pentru care fibra mono-mod este utilizată pentru transmisii pe distanțe mai lungi-și cu viteză mai mare-.

Dispersia cromatică

Dispersia cromatică este, de obicei, cel mai important tip de dispersie în sistemele de fibre cu un singur{0}mod. Este rezultatul combinat a două mecanisme fizice:

Dispersia materialuluiapare deoarece indicele de refracție al sticlei de silice se modifică cu lungimea de undă. Această relație este bine caracterizată și înseamnă că, în general, lungimile de undă mai scurte călătoresc mai încet decât lungimile de undă mai lungi în regimul normal de dispersie (sub lungimea de undă cu dispersie zero-) și opusul în regimul anormal.

Dispersia ghidului de undăapare deoarece geometria fibrei afectează modul în care lumina este limitată. Fracția de putere optică care circulă în miez față de placaj depinde de lungimea de undă, ceea ce introduce un efect de propagare suplimentar-dependent de lungimea de undă. Inginerii pot modela dispersia ghidului de undă prin proiectarea fibrelor - așa estefibre cu dispersie-deplasate și non-dispersie-deplasateatinge caracteristicile lor de dispersie modificate.

Pentru fibra standard unic-mod (ITU-T G.652), lungimea de undă cu dispersie zero-se apropie de 1310 nm. La fereastra de transmisie de 1550 nm utilizată în mod obișnuit, coeficientul de dispersie cromatică este de aproximativ +17 ps/(nm·km), așa cum este documentat înSpecificația fibrei Corning SMF-28. Peste o conexiune de 100 km, care se acumulează la aproximativ 1700 ps/nm - suficient pentru a distorsiona grav un semnal de 10 Gbps dacă este lăsat necompensat.

Dispersia modului de polarizare (PMD)

Dispersia modului de polarizare rezultă din întârzierea grupului diferenţial (DGD) dintre cele două stări de polarizare ortogonală ale modului fundamental. Spre deosebire de dispersia cromatică, care este deterministă și stabilă, PMD este stocastică - variază în funcție de timp, temperatură și stresul mecanic asupra fibrei.

PMD este specificat statistic. Pentru fibrele moderne compatibile cu ITU-T G.652.D, valoarea de proiectare a legăturii PMD este de obicei sub 0,1 ps/√km. Acest lucru poate părea mic, dar la 40 Gbps și peste, unde perioadele de biți se micșorează la 25 ps sau mai puțin, chiar și acumularea modestă de PMD devine relevantă. Conform ghidurilor de proiectare din industrie, DGD maxim tolerabil este de obicei de aproximativ 10% din perioada de biți.

Pentru sistemele care rulează la 10 Gbps pe distanțe moderate, PMD este rareori un factor limitativ cu fibra modernă. La 40 Gbps și 100 Gbps, proiectarea PMD-aware -, inclusiv selecția fibrelor, ingineria rutei și egalizarea-laterală a receptorului - devine parte din practica standard.

Compararea tipurilor de dispersie dintr-o privire

Care legături de fibre sunt cele mai afectate de dispersie?

Legături de fibre multimodale: Dispersia modală domină

Înfibră multimodalăsistemele - utilizate în mod obișnuit pentru aplicații de-cu acțiune scurtă în centre de date, rețele LAN de întreprindere și coloana vertebrală a clădirilor - dispersia modală este limitatorul principal de lățime de bandă. Lățimea de bandă modală a fibrei, evaluată în MHz·km, determină cât de departe și cât de repede puteți transmite înainte ca suprapunerea pulsului să devină inacceptabilă.

De exemplu, fibra OM3 are o lățime de bandă modală efectivă de 2000 MHz·km la 850 nm cu lansare optimizată cu laser-, care acceptă 10 Gbps până la aproximativ 300 de metri. OM4 extinde aceasta până la aproximativ 400 de metri. Dispersia cromatică există și în fibra multimodală, dar efectele modale sunt aproape întotdeauna constrângerile de legare la aceste distanțe.

Legături de fibră cu modul unic-: dispersie cromatică și PMD

Odată ce dispersia modală este eliminată prin utilizarea fibrei cu un singur{0}mod, dispersia cromatică devine următoarea preocupare. Pe conexiunile scurte cu un singur-mod (de câțiva kilometri), dispersia cromatică acumulată este de obicei în limitele toleranței sistemului pentru 10G și mai jos. Pe măsură ce distanța crește la zeci sau sute de kilometri, în special la rate de date de 10 Gbps și peste, gestionarea dispersiei devine necesară.

Pe distanță lungă-șirețea de transport optic (OTN)sisteme, compuși de dispersie cromatică pe fiecare kilometru. O legătură de 400 km pe fibră G.652 la 1550 nm acumulează aproximativ 6.800 ps/nm de dispersie cromatică. Fără compensare, acel nivel de dispersie ar face chiar și un semnal de 2,5 Gbps irecuperabil.

PMD devine un factor relevant în primul rând la 40 Gbps și mai mult, sau la o fabrică mai veche de fibră unde coeficientul PMD poate depăși 0,5 ps/√km. Fibrele moderne au specificații PMD mult mai stricte, iar receptoarele coerente cu DSP pot tolera mult mai mult PMD decât sistemele tradiționale de-detecție directă.

Sisteme DWDM: fiecare compus de deteriorare

În multiplexarea cu lungime de undă densă-diviziunii (DWDM) sisteme care transportă 40, 80 sau mai multe canale în banda C-, gestionarea dispersiei nu este opțională. Fiecare canal se află la o lungime de undă diferită și acumulează o cantitate ușor diferită de dispersie cromatică datorită pantei de dispersie. Aceasta înseamnă că poate fi necesară o compensare pe-canal, nu doar o singură corecție în bloc pentru întreaga bandă.

În plus, în sistemele DWDM, interacțiunea dintre dispersia cromatică și neliniaritățile fibrelor (auto-modulație de fază, modulație încrucișată-fazelor, amestecarea cu patru-unde) creează o problemă de optimizare mai complexă. Designerii de sisteme mențin adesea în mod intenționat o dispersie reziduală mică pe interval pentru a suprima diafonia neliniară -, motiv pentru care „dispersia zero peste tot” nu este de fapt scopul de proiectare.

Metode de compensare a dispersiei fibrelor optice

Selectarea fibrelor și planificarea lungimii de undă

Cel mai fundamental mod de a gestiona dispersia este de a face alegerile corecte înainte de a adăuga orice hardware de compensare. Aceasta include selectarea tipului de fibră adecvată și a lungimii de undă de operare pentru aplicație.

Pentru noile implementări, fibra standard G.652.D unic-mod rămâne cea mai comună alegere pentru rețelele de metrou și de lungă-distanță. Pentru legăturile submarine sau terestre pe distanță ultra-lungă-, poate fi specificată fibră cu pierderi reduse-G.654.E. În rețelele mai vechi în care a fost instalată fibră cu dispersie-deplasată G.653, dispersia aproape-zero la 1550 nm a reprezentat un avantaj pentru sistemele cu un singur-canal, dar a devenit o responsabilitate pentru DWDM datorită amestecului îmbunătățit cu patru-unde - o lecție care menține importanța întăririi dispersiei.

Planificarea lungimii de undă contează și ea. Funcționarea în apropierea lungimii de undă cu dispersie zero-minimizează dispersia cromatică, dar poate crește efectele neliniare. Operarea mai departe de dispersia zero permite suprimarea neliniară, dar necesită compensare. Nu există o singură „cea mai bună” lungime de undă - alegerea corectă depinde de arhitectura sistemului.

Fibră de compensare a dispersiei (DCF) și module de compensare a dispersiei (DCM)

Fibra de compensare a dispersiei este o fibră specială proiectată pentru a avea un coeficient mare de dispersie cromatică negativă, de obicei în intervalul de la -80 la -120 ps/(nm·km) la 1550 nm. Prin inserarea unei lungimi calculate de DCF în legătură, dispersia pozitivă acumulată din fibra de transmisie poate fi compensată. În formă ambalată, acesta se numește modul de compensare a dispersiei (DCM).

Ca referință practică: pentru a compensa 80 km de fibră G.652 standard (care acumulează aproximativ +1,360 ps/nm de dispersie la 1550 nm), sunt necesari aproximativ 14 km de DCF cu un coeficient de dispersie de -95 ps/(nm·km), după cum se menționează înIntrare în enciclopedie ScienceDirect pe DCF.

DCF este eficient și bine-dovedit, dar introduce compromis-. Fibra suplimentară adaugă pierderi de inserție (de obicei 0,5–0,7 dB/km pentru DCF, față de 0,2 dB/km pentru fibra de transmisie), care poate necesita o amplificare suplimentară și poate degrada raportul semnal optic-la-zgomot. DCF are, de asemenea, o suprafață eficientă mai mică decât fibra standard, ceea ce o face mai susceptibilă la efectele neliniare. Aceste compromisuri{10}}sunt evaluate folosind cifra de merit (FOM), definită ca raportul dintre coeficientul de dispersie și atenuare.

Grătare Bragg din fibre ciripit (FBG)

O rețea Bragg cu fibre ciripit compensează dispersia prin reflectarea diferitelor lungimi de undă din diferite poziții de-a lungul rețelei, creând o întârziere dependentă de lungimea de undă-. Lungimile de undă mai scurte pot fi reflectate lângă partea din față a rețelei, în timp ce lungimile de undă mai lungi călătoresc mai adânc înainte de a fi reflectate sau invers. Rezultatul este o întârziere controlabilă de grup care poate compensa dispersia cromatică.

În comparație cu DCF, compensatoarele bazate pe FBG-sunt compacte, au pierderi de inserție mai mici și introduc o distorsiune neliniară neglijabilă, așa cum este descris înEnciclopedia RP Photonics despre compensarea dispersiei. Cu toate acestea, ele pot suferi de ondulația de întârziere de grup - mici variații periodice ale caracteristicii de întârziere - care pot provoca distorsiuni ale semnalului. Producția modernă a redus în mare măsură această problemă, dar rămâne o considerație de design pentru sistemele de-înaltă performanță.

Compensarea electronică a dispersiei (EDC) și procesarea semnalului digital (DSP)

Nu toată compensarea dispersiei are loc în domeniul optic. Compensarea electronică a dispersiei și procesarea semnalului digital la receptor pot egaliza multe dintre distorsiunile introduse de dispersia fibrelor.

În sistemele optice moderne coerente, - 100G, 200G, 400G și dincolo de - DSP-compensarea este o parte fundamentală a arhitecturii receptorului. Receptoarele coerente recuperează atât amplitudinea, cât și faza semnalului optic, ceea ce oferă motorului DSP suficiente informații pentru a inversa digital dispersia cromatică, PMD și alte deficiențe liniare. Acesta este unul dintre motivele pentru care sistemele 100G coerente pot funcționa adesea pe mii de kilometri de fibră G.652 fără module de compensare a dispersiei optice în linie.

Pentru sistemele de-detecție directă la 10G, egalizarea electronică (egalizarea feed-forward, estimarea secvenței de-probabilitate maximă) poate extinde dispersia-acoperirea limitată, dar cu îmbunătățiri mai modeste decât DSP-ul coerent. La actualizarea legăturilor mai vechi, alegerea între adăugarea de compensare optică (DCM) și actualizarea la untransceiver coerentcu DSP{0}}încorporat depinde de cost, de creșterea estimată a traficului și de infrastructura existentă a amplificatorului.

De ce „Dispersia Zero” nu este întotdeauna scopul

Inginerii începători în fibra optică presupun uneori că legătura ideală ar avea dispersie netă zero peste tot. În practică, aceasta nu este adesea cea mai bună țintă de design. Există două motive:

În primul rând, în sistemele WDM, operarea aproape de dispersia zero îmbunătățește anumite deficiențe neliniare - în special amestecarea cu patru-unde - care poate provoca diafonie între canale. Menținerea unui nivel moderat de dispersie locală în fiecare interval suprimă de fapt aceste efecte. Dispersia totală acumulată este apoi compensată la sfârșitul legăturii sau pe site-urile de compensare periodice.

În al doilea rând, supracorectarea dispersiei poate introduce propriile probleme. Dacă compensarea nu se potrivește exact cu dispersia acumulată reală (luând în considerare variațiile de temperatură, îmbătrânirea fibrei și panta de dispersie dependentă de lungimea de undă-), nepotrivirea reziduală poate degrada performanța. Acesta este motivul pentru care industria folosește termenul „gestionarea dispersiei” mai degrabă decât „eliminarea dispersiei”. Scopul este de a menține dispersia netă într-o fereastră acceptabilă, nu de a o forța la exact zero în fiecare punct.

Cum să decideți dacă legătura dvs. are nevoie de compensare de dispersie

În loc să tratați compensarea dispersiei ca pe o cerință implicită, rezolvați aceste întrebări de diagnostic:

Care este tipul tău de fibre?Dacă utilizațifibră multimodală, dispersia modală este preocuparea dvs. principală și o abordați prin selectarea gradului de fibre și condițiile de lansare - nu prin DCM-uri sau FBG-uri. Dacă utilizați fibră unic-mod, continuați la următoarea întrebare.

Care este distanța de legătură și rata de date?Ca o orientare aproximativă, dispersia cromatică devine semnificativă pentru semnalele NRZ de 10 Gbps la aproximativ 60–80 km pe fibra G.652 la 1550 nm. La 2,5 Gbps, toleranța se extinde la câteva sute de kilometri. La 40 Gbps, limita de dispersie scade la aproximativ 4–6 km fără compensare. Formatele de modulație de ordine mai înaltă (utilizate în sistemele coerente 100G+) au propriile caracteristici de toleranță la dispersie.

Este aceasta o legătură moștenită sau o versiune nouă?În instalațiile de fibră moștenite, adăugarea de DCM la locurile de amplificare este o abordare comună și dovedită. Pentru noile implementări, alegerea tipului potrivit de fibră și planificarea pentru transceiver-uri coerente cu DSP pot fi mai rentabile-decât construirea unei compensații optice de la început.

Ce tehnologie de receptor folosești?Un receptor coerent cu DSP poate compensa zeci de mii de ps/nm de dispersie cromatică digital. Un receptor-de detectare directă are o toleranță mult mai mică. Themodul transceiverspecificația este o intrare cheie în calculul bugetului de dispersie.

Este PMD un factor?Verificați caracterizarea PMD a instalației dvs. de fibre. Pe fibra modernă G.652.D, este puțin probabil ca PMD să fie o problemă sub 40 Gbps. Pe fibră mai veche cu istoric PMD necunoscut, se recomandă testarea înainte de implementare.

Scenarii practice: aplicarea cunoștințelor de dispersie la legăturile reale

Scenariul 1: Legătura multimodă la Centrul de date Enterprise

Un centru de date campus care conectează două clădiri la 150 de metri una de cealaltă, folosind fibră multimod OM4 la 10 Gbps (850 nm). La această distanță, lățimea de bandă modală se încadrează bine în specificația OM4 (4700 MHz·km lățime de bandă modală efectivă). Dispersia cromatică la 850 nm este prezentă, dar neglijabilă la această lungime. Nu este necesară compensarea de dispersie dedicată. Considerentul principal de proiectare este asigurarea corectăinstalarea cabluluicalitatea și curățenia conectorului de păstratpierdere de inserțiein limita bugetului.

Scenariul 2: Legătură în mod unic-Metro la 10 Gbps

Un operator de rețea metropolitană care rulează 10G DWDM pe 120 km de fibră G.652.D la 1550 nm. Dispersia cromatică acumulată este de aproximativ 2.040 ps/nm. Acest lucru depășește fereastra de toleranță tipică pentru un receptor cu detecție directă-10G NRZ (aproximativ 1.000–1.200 ps/nm). Operatorul instalează un DCM la locul de-amplificator de mijloc pentru a aduce dispersia netă în toleranță. PMD pe această fibră modernă este cu mult sub 0,1 ps/√km și nu necesită tratament separat la 10 Gbps.

Scenariul 3: Transport 100G coerent pe distanță lungă-

O legătură lungă-800 km folosind fibră G.652.D cu amplificare EDFA la fiecare 80 km, transportând trafic 100G DP-QPSK. Dispersia cromatică totală acumulată depășește 13.000 ps/nm. Cu toate acestea, DSP-ul receptorului coerent compensează dispersia cromatică digital, eliminând necesitatea DCM-urilor inline. Designul site-ului amplificatorului se concentrează pe managementul cifrei de zgomot și pe optimizarea OSNR, mai degrabă decât pe compensarea dispersiei optice. Toleranța PMD a receptorului coerent este de obicei de 20-30 ps de DGD, ceea ce este cu mult peste ceea ce produce această fabrică de fibre. Rezultatul net este un lanț de amplificatoare mai simplu,-cu costuri reduse, în comparație cu un sistem de detectare direct-vechiului 10G pe aceeași rută.

Greșeli frecvente la evaluarea dispersiei fibrelor

Confuză dispersia cu atenuarea.După cum sa discutat mai sus, acestea sunt diferite deficiențe. O legătură care își depășește bugetul de putere optică poate eșua din cauza dispersiei excesive. Calculați întotdeauna ambele bugete.

Tratarea tuturor tipurilor de dispersie ca fiind interschimbabile.Dispersia modală în fibra multimodală, dispersia cromatică în fibra mono-mod și PMD sunt cauzate de mecanisme diferite, afectează diferite tipuri de sisteme și necesită strategii diferite de atenuare. Utilizarea unui DCM pe o legătură multimodală sau încercarea de a remedia problemele de lățime de bandă modală cu un receptor coerent ar fi o aplicare greșită a tehnologiei.

Presupunând că compensația este întotdeauna necesară.Multecordon de corecție cu fibră opticăconexiunile și link-urile cu -scurtă acțiune funcționează bine în limitele toleranței lor de dispersie. Adăugarea de hardware de compensare inutil crește costurile, pierderile de inserare și complexitatea sistemului. Porniți întotdeauna de la bugetul de link, nu de la o presupunere implicită.

Ignorând panta de dispersie.În sistemele DWDM, coeficientul de dispersie cromatică variază pe banda de lungime de undă. Un DCM care compensează perfect canalul central poate lăsa canale de margine cu dispersie reziduală semnificativă. Pentru sistemele de bandă largă pot fi necesare module de compensare-potrivite sau compensatoare reglabile pe-percanal.

Trecând cu vederea înregistrările plantelor de fibre.Cunoașterea exactă a tipului de fibre instalate, a lungimii și a dispersiei măsurate este esențială pentru proiectarea compensării. Asumarea valorilor generice atunci când sunt disponibile datele reale ale fabricii este o sursă comună de risipă în marja de proiectare sau, mai rău, sub-compensare.

Întrebări frecvente

Ce este dispersia fibrei optice în termeni simpli?

Este răspândirea impulsurilor de lumină pe măsură ce acestea călătoresc prin fibre, cauzate de diferite părți ale semnalului care sosesc în momente diferite. Rezultatul sunt impulsuri neclare care reduc capacitatea receptorului de a recupera datele transmise.

Care sunt principalele tipuri de dispersie de fibre optice?

Cele trei categorii principale sunt dispersia modală (dominantă în fibra multimodală), dispersia cromatică (dominantă în fibra mono-mod) și dispersia în modul de polarizare (relevantă la rate mari de biți în sistemele mono-mod). Dispersia cromatică este compusă în plus din dispersia materialului și dispersia ghidului de undă.

Ce tip de dispersie contează cel mai mult în fibra monomod-?

Dispersia cromatică este preocuparea principală pentru majoritatea legăturilor de fibră cu un singur{0}mod. PMD devine suplimentar relevant la 40 Gbps și peste, în special pe fibra mai veche cu coeficienți PMD mai mari. Dispersia modală nu are loc în fibră cu un singur-mod, deoarece se propagă un singur mod.

Cum este compensată dispersia cromatică?

Cele trei abordări principale sunt: ​​compensarea optică folosind DCF/DCM sau rețele Bragg cu fibre; compensare electronică folosind DSP la receptor (în special în sistemele coerente); și prevenire prin selecția adecvată a tipului de fibre și planificarea lungimii de undă. În rețelele moderne, compensarea bazată-DSP este coerentătransceiver-uri opticeeste din ce în ce mai mult abordarea implicită pentru-linkurile de mare viteză.

Fiecare legătură de fibră are nevoie de compensare de dispersie?

Nu. Legăturile scurte și sistemele cu viteză mai mică-funcționează adesea bine în limitele toleranței lor de dispersie, fără nicio compensație dedicată. Nevoia depinde de efectul combinat al tipului de fibră, al distanței, al ratei de date, al lungimii de undă și al sensibilității receptorului. Un calcul corect al bugetului de legătură ar trebui să preceadă întotdeauna orice decizie de compensare.

Ce cauzează dispersia în fibra optică?

Dispersia este cauzată de diferențele de viteză de propagare între componentele semnalului optic. În fibra multimodală, diferite moduri spațiale parcurg căi diferite. În fibra mono-mod, diferite lungimi de undă călătoresc la viteze diferite datorită proprietăților materialului și ghidului de undă ale fibrei. Birefringența în fibră face ca cele două stări de polarizare să experimenteze întârzieri diferite.

Este dispersia zero întotdeauna ținta ideală?

Nu în practică. În sistemele WDM, o cantitate mică de dispersie locală în fiecare interval de fibre ajută la suprimarea deficiențelor neliniare, cum ar fi amestecarea cu patru-unde. Scopul ingineriei este de a gestiona dispersia netei într-o fereastră acceptabilă la receptor, nu de a o elimina în fiecare punct al conexiunii.

Concluzie

Dispersia fibrelor optice este una dintre deficiențele fundamentale ale transmisiei în rețelele de fibră optică, alături de atenuare și efecte neliniare. Înțelegerea tipului de dispersie afectează sistemul dvs. specific - modal, cromatic sau PMD - este primul pas către o gestionare eficientă. Următorul pas este potrivirea strategiei de atenuare corectă cu legătura: selecția fibrei, compensarea optică, compensarea electronică sau pur și simplu confirmarea faptului că nu este necesară nicio compensare.

Pentru inginerii care lucrează cufibră mono{0}modîn rețelele de metrou și{0}}de lungă distanță, gestionarea dispersiei cromatice rămâne o disciplină de bază de proiectare. Pentru cei care se desfășoarăfibră multimodalăîn aplicațiile cu acoperire mai scurtă-, înțelegerea limitărilor modale de lățime de bandă este la fel de importantă. Și pe măsură ce DSP-ul coerent continuă să avanseze, granița dintre „dispersie-limitată” și „DSP-gestionabil” continuă să se miște -, ceea ce face mai important ca niciodată abordarea dispersiei ca o problemă de inginerie la nivel-sistemului, mai degrabă decât o remediere a unei singure-componente.