¿Qué son la dispersión cromática y la compensación?

Introducción de Cromático Dispersión

La dispersión cromática (longitud de onda) es el fenómeno en el que diferentes componentes espectrales de un pulso viajan a diferentes velocidades. La dispersión se debe principalmente a que las ondas electromagnéticas de diferentes longitudes de onda se propagan a diferentes velocidades en el mismo medio. Por ejemplo, la luz azul (longitud de onda corta) se transmite más rápido que la luz roja (longitud de onda larga). Si no se corrige, la dispersión limita la expansión del pulso. Generalmente se considera que la dispersión total es la combinación de la dispersión del material, la dispersión de guía de onda y la dispersión modal.

 Los tipos de Cromático dispersión en fibra óptica

Dispersión material y dispersión de guía de onda

La dispersión material es una dispersión del tiempo de retardo causada por el hecho de que el índice de refracción del material de vidrio cambia debido al cambio de la frecuencia de la señal (o longitud de onda).

Presentemos la dispersión de guía de onda. En las fibras ópticas, la señal viaja parcialmente por el núcleo y parcialmente por el revestimiento, y el total diámetro del campo modal cambia con la longitud de onda. Dado que el índice de refracción en el núcleo es diferente del índice de refracción en el revestimiento, los cambios en el diámetro del campo modal también cambian el índice de dispersión promedio y, por lo tanto, la velocidad de la señal. La relación entre el cambio de velocidad y el cambio de longitud de onda debido a este efecto se conoce como dispersión de guía de onda.

El concepto de dispersión modal

En realidad, la dispersión modal no puede confundirse con la dispersión cromática. La dispersión modal es un mecanismo de distorsión que se produce en fibras multimodo y otras guías de onda. En la misma fibra, el modo de orden alto recorre una gran distancia para llegar al extremo, y el modo de orden bajo recorre una distancia corta, lo que significa que el modo de orden alto tarda mucho tiempo en llegar al extremo, y el modo de orden bajo tarda poco tiempo en llegar al punto. En una fibra de la misma longitud, la diferencia de tiempo entre la llegada al extremo del modo de orden más alto y del modo de orden más bajo es el ensanchamiento del pulso generado por esta fibra. Aquí, dado que la velocidad de propagación de la señal óptica es diferente para todos los modos, la señal se distorsionará a medida que se propaga con el tiempo. Idealmente, incluso una fuente de luz de la misma longitud de onda tendría dispersión modal. La dispersión modal tiene otros nombres, como distorsión multimodal, dispersión multimodal, distorsión modal, distorsión multimodal, etc.

Dispersión por modo de polarización

La dispersión modal de polarización (PMD) significa que las dispersiones de velocidad de grupo de dos polarizaciones ortogonales en la fibra son diferentes, y un solo DCF no puede compensar simultáneamente estas dos dispersiones de velocidad de grupo (GVD). La dispersión de velocidad de grupo (GVD) es una propiedad de los medios dispersivos que se utiliza más comúnmente para determinar cómo el medio afecta la duración de los pulsos de luz que pasan a través de él. Además, la PMD y otros tipos de dispersión perjudicarán el rendimiento de los sistemas de telecomunicaciones. El siguiente párrafo explicará cómo la dispersión cromática afecta al sistema de transmisión.

Influencia del efecto de dispersión de la fibra en el sistema OTN

La dispersión cromática distorsionará la señal en el extremo receptor, y la capacidad de transmisión y la distancia de transmisión de la señal en la fibra óptica estarán limitadas.

Como se mencionó anteriormente, un factor importante que limita la distancia de transmisión de una señal óptica es el fenómeno de dispersión cromática. Cuanto mayor es la velocidad de señal de un solo canal, mayor es la influencia de la dispersión cromática y, en consecuencia, mayores son los requisitos para el control de la dispersión cromática. La tolerancia a la dispersión del sistema DWDM de 2.5Gbps es 16 veces la del sistema DWDM de 10Gbps. En otras palabras, la tolerancia a la dispersión es inversamente proporcional al cuadrado de la velocidad de la señal. La dispersión es un efecto de acumulación cuyo valor aumenta con la longitud de transmisión, y su efecto también aumenta con la distancia. Para reducir este efecto, es necesario reducir la dispersión en la fibra.

Tecnología de compensación de dispersión de fibra

Actualmente, la tecnología de compensación de dispersión de fibra incluye principalmente fibra compensadora de dispersión (DCF), red de Bragg en fibra (FBG), tecnología de compensación de dispersión eléctrica y otras técnicas. La tecnología de compensación de dispersión DCF que utiliza el modo fundamental es relativamente madura y sencilla, y relativamente práctica. El siguiente gráfico le mostrará la diferencia entre estas tecnologías.

Fibra de compensación de dispersión

La fibra de compensación de dispersión (DCF) es una fibra especial con dispersión cromática negativa, que es justo lo contrario de la fibra G.652, y puede cancelar el efecto de la dispersión regular de G.652. Sin embargo, se deben evitar los efectos no lineales graves con luz intensa.

Como se muestra en la figura siguiente, se utiliza fibra de compensación de dispersión (DCF), cuyo signo de dispersión es opuesto al de la fibra de transmisión, para realizar una compensación periódica de la dispersión. En la actualidad, los sistemas de media y larga distancia con tasas de transmisión superiores a 2.5 Gb/s adoptan tecnología de compensación de dispersión. Un módulo de compensación de dispersión (DCM) fabricado con DCF se coloca en el extremo de salida de cada tramo de fibra o de varios tramos.

Compensación de dispersión con FBG

Una red de Bragg en fibra (FBG) es una fibra óptica en la que el índice de refracción dentro del núcleo de la fibra cambia de un índice de refracción alto a uno bajo a lo largo de su longitud. Al usar FBG, se puede reducir significativamente el grado de dispersión en la transmisión a larga distancia.

Las redes de Bragg de fibra se inscriben dentro de las fibras ópticas.

Compensación de dispersión con TDCM

Ampliamente utilizado en sistemas DWDM de alta velocidad, puede hacer que las señales ópticas que pasan transmitan ampliamente utilizadas en sistemas DWDM de alta velocidad, puede hacer que las señales ópticas que pasan transmitan diferentes rutas ópticas a diferentes longitudes de onda. Produciendo así efectos de dispersión periódicos. Además, cada ciclo puede producir efectos de dispersión periódicos. Logra una respuesta de retardo de grupo lineal altamente controlable.

Mediante ajustes razonables, la respuesta de retardo de grupo del módulo puede utilizarse para compensar eficazmente el problema de dispersión de la señal en el sistema de comunicación óptica DWDM tras la transmisión de larga distancia por la fibra. Respuesta de retardo de grupo lineal altamente controlable. Mediante ajustes razonables, la respuesta de retardo de grupo del módulo puede utilizarse para compensar eficazmente el problema de dispersión de la señal en el sistema de comunicación óptica DWDM tras la transmisión de larga distancia por la fibra.

Conclusión

En general, el efecto adverso de la dispersión cromática en el sistema de transmisión es considerable. Una vez que la distancia de transmisión supera los 60km, a menudo es necesario considerar el control de la dispersión para evitar deformaciones de la señal. En este momento, utilizamos DCM o TDCM para compensar la dispersión, como la dispersión del material, la dispersión modal y la dispersión de guía de onda.

Debido a la dispersión, la señal se distorsiona en el receptor. Si la distorsión no es lo suficientemente grande, el receptor aún puede interpretar la señal y recuperar la información correcta. Si la distorsión es demasiado grave, el receptor ya no puede recuperar la información. Este umbral es la tolerancia a la dispersión del módulo óptico. Los componentes con alta tolerancia a la dispersión harán un mayor esfuerzo para eliminar los efectos indeseables de la dispersión y, por lo tanto, costarán más, lo que se traducirá en precios de venta más altos. Los módulos de larga distancia vendidos por QSFPTEK son increíblemente rentables y tienen un buen rendimiento de transmisión. Bienvenido a contáctenos.

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