Qu’est-ce que la dispersion chromatique et la compensation ?

Introduction de Chromatique Dispersion

La dispersion chromatique (longueur d’onde) est le phénomène par lequel différents composants spectraux d’une impulsion se propagent à des vitesses différentes. La dispersion est principalement causée par des ondes électromagnétiques de différentes longueurs d’onde se propageant à des vitesses différentes dans le même milieu. Par exemple, la lumière bleue (courte longueur d’onde) se transmet plus rapidement que la lumière rouge (longue longueur d’onde). Si elle n’est pas corrigée, la dispersion limite l’élargissement des impulsions. La dispersion totale est généralement considérée comme la combinaison de la dispersion du matériau, de la dispersion du guide d’onde et de la dispersion modale.

 Les types de Chromatique dispersion dans la fibre optique

Dispersion matérielle et dispersion du guide d’ondes

La dispersion matérielle est une dispersion du temps de retard causée par le fait que l’indice de réfraction du matériau en verre change en fonction de la variation de la fréquence du signal (ou de la longueur d’onde).

Introduisons la dispersion de guide d’onde. Dans les fibres optiques, le signal se propage partiellement dans le cœur et partiellement dans la gaine, et le total diamètre de champ modal varie avec la longueur d’onde. Comme l’indice de réfraction dans le cœur est différent de l’indice de réfraction dans la gaine, les variations du diamètre du champ de mode modifient également l’indice de dispersion moyen et donc la vitesse du signal. Le rapport entre la variation de vitesse et la variation de longueur d’onde due à cet effet est connu sous le nom de dispersion du guide d’ondes.

Le concept de dispersion modale

En fait, la dispersion modale ne peut pas être confondue avec la dispersion chromatique. La dispersion modale est un mécanisme de distorsion qui se produit dans les fibres multimodes et autres guides d’ondes. Dans la même fibre, le mode d’ordre élevé parcourt une longue distance pour atteindre l’extrémité, et le mode d’ordre faible parcourt une courte distance, ce qui signifie que le mode d’ordre élevé met longtemps à atteindre l’extrémité, tandis que le mode d’ordre faible met peu de temps à atteindre le point. Sur une fibre de même longueur, la différence de temps entre l’arrivée à l’extrémité du mode d’ordre le plus élevé et du mode d’ordre le plus faible correspond à l’élargissement d’impulsion généré par cette fibre. Ici, comme la vitesse de propagation du signal optique est différente pour tous les modes, le signal sera déformé au fil de sa propagation dans le temps. Idéalement, même une source lumineuse de même longueur d’onde présenterait une dispersion modale. La dispersion modale porte d’autres noms, tels que distorsion multimodale, dispersion multimodale, distorsion modale, distorsion multimodale, etc.

Dispersion modale de polarisation

La dispersion modale de polarisation (PMD) signifie que les dispersions de vitesse de groupe de deux polarisations orthogonales dans la fibre sont différentes, et qu’un seul DCF ne peut pas compenser simultanément ces deux dispersions de vitesse de groupe (GVD). La dispersion de vitesse de groupe (GVD) est une propriété des milieux dispersifs qui est le plus souvent utilisée pour déterminer comment le milieu affecte la durée des impulsions lumineuses qui le traversent. De plus, la PMD et d’autres types de dispersion dégraderont les performances des systèmes de télécommunication. Le paragraphe suivant expliquera comment la dispersion chromatique affecte le système de transmission.

Influence de l’effet de dispersion de la fibre sur le système OTN

La dispersion chromatique déformera le signal à l’extrémité de réception, et la capacité de transmission ainsi que la distance de transmission du signal dans la fibre optique seront limitées.

Comme mentionné ci-dessus, un facteur important limitant la distance de transmission d’un signal optique est le phénomène de dispersion chromatique. Plus le débit du signal monocanal est élevé, plus l’influence de la dispersion chromatique est importante, et plus les exigences en matière de contrôle de la dispersion chromatique sont élevées en conséquence. La tolérance à la dispersion du système DWDM 2.5Gbps est 16 fois supérieure à celle du système DWDM 10Gbps. En d’autres termes, la tolérance à la dispersion est inversement proportionnelle au carré du débit du signal. La dispersion est un effet cumulatif dont la valeur augmente avec la longueur de transmission, et son effet augmente également avec la distance. Pour réduire cet effet, la dispersion dans la fibre doit être réduite.

Technologie de compensation de la dispersion de la fibre

De nos jours, la technologie de compensation de la dispersion de la fibre comprend principalement la fibre à compensation de dispersion (DCF), le réseau de Bragg sur fibre (FBG), la technologie de compensation électrique de la dispersion et d’autres techniques. La technologie de compensation de la dispersion DCF utilisant le mode fondamental est relativement mature et simple, et relativement pratique. Le graphique ci-dessous vous indiquera la différence entre ces technologies.

Fibre de compensation de dispersion

La fibre de compensation de dispersion (DCF) est une fibre spéciale à dispersion chromatique négative, ce qui est exactement l’opposé de la fibre G.652, et peut annuler l’effet de la dispersion régulière de la G.652. Cependant, les effets non linéaires importants sur une lumière intense doivent être évités.

Comme illustré dans la figure ci-dessous, une fibre de compensation de dispersion (DCF), dont le signe de dispersion est opposé à celui de la fibre de transmission, est utilisée pour effectuer une compensation périodique de la dispersion. À l’heure actuelle, les systèmes moyenne et longue distance avec des débits de transmission supérieurs à 2.5 Gb/s adoptent la technologie de compensation de dispersion. Un module de compensation de dispersion (DCM) fabriqué à partir de DCF est placé à l’extrémité de sortie de chaque portée de fibre ou de plusieurs portées.

Compensation de dispersion avec FBG

Un réseau de Bragg sur fibre (FBG) est une fibre optique dans laquelle l’indice de réfraction au sein du cœur de la fibre passe d’un indice de réfraction élevé à un indice faible sur sa longueur. En utilisant un FBG, il est possible de réduire considérablement le degré de dispersion dans la transmission longue distance.

Les réseaux de Bragg à fibre sont inscrits dans des fibres optiques.

Compensation de dispersion avec TDCM

Largement utilisé dans les systèmes DWDM à haut débit, il peut faire en sorte que les signaux optiques traversants transmettent largement utilisés dans les systèmes DWDM à haut débit, il peut faire en sorte que les signaux optiques traversants transmettent différents chemins optiques à différentes longueurs d’onde. Produisant ainsi des effets de dispersion périodiques. De plus, chaque cycle peut produire des effets de dispersion périodiques. Il permet d’obtenir une réponse de retard de groupe linéaire hautement contrôlable.

Grâce à des réglages appropriés, la réponse de retard de groupe du module peut être utilisée pour compenser efficacement le problème de dispersion du signal dans le système de communication optique DWDM après la transmission longue distance de la fibre. Réponse de retard de groupe linéaire hautement contrôlable. Grâce à des réglages appropriés, la réponse de retard de groupe du module peut être utilisée pour compenser efficacement le problème de dispersion du signal dans le système de communication optique DWDM après la transmission longue distance de la fibre.

Conclusion

En général, l’effet négatif de la dispersion chromatique sur le système de transmission est considérable. Une fois que la distance de transmission dépasse 60km, il est souvent nécessaire d’envisager un contrôle de la dispersion afin d’éviter les déformations du signal. À ce stade, nous utilisons DCM ou TDCM pour compenser la dispersion, comme la dispersion matérielle, la dispersion modale et la dispersion du guide d’onde.

En raison de la dispersion, le signal est déformé au niveau du récepteur. Si la distorsion n’est pas trop importante, le récepteur peut encore interpréter le signal et récupérer les informations correctes. Si la distorsion est trop importante, le récepteur ne peut plus récupérer les informations. Ce seuil correspond à la tolérance à la dispersion du module optique. Les composants offrant une tolérance élevée à la dispersion déploieront davantage d’efforts pour éliminer les effets indésirables de la dispersion et coûteront donc plus cher, ce qui entraînera des prix de vente plus élevés. Les modules longue distance vendus par QSFPTEK sont extrêmement rentables et offrent de bonnes performances de transmission. Bienvenue chez contactez-nous.

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