Che cosa sono la dispersione cromatica e la compensazione?

Introduzione di Cromatico Dispersione

La dispersione cromatica (lunghezza d'onda) è il fenomeno per cui diverse componenti spettrali di un impulso viaggiano a velocità diverse. La dispersione è causata principalmente da onde elettromagnetiche di diverse lunghezze d'onda che si propagano a velocità diverse nello stesso mezzo. Ad esempio, la luce blu (lunghezza d'onda corta) si trasmette più velocemente della luce rossa (lunghezza d'onda lunga). Se non corretta, la dispersione limita l'espansione dell'impulso. La dispersione totale è generalmente considerata la combinazione di dispersione del materiale, dispersione della guida d'onda e dispersione modale.

 I tipi di Cromatico dispersione nella fibra ottica

Dispersione del materiale e dispersione della guida d'onda

La dispersione del materiale è una dispersione del tempo di ritardo causata dal fatto che l'indice di rifrazione del materiale vetroso cambia al variare della frequenza del segnale (o della lunghezza d'onda).

Introduciamo la dispersione della guida d'onda. Nelle fibre ottiche, il segnale viaggia parzialmente nel nucleo e parzialmente nel rivestimento, e il totale diametro del campo modale varia con la lunghezza d'onda. Poiché l'indice di rifrazione nel nucleo è diverso dall'indice di rifrazione nel rivestimento, le variazioni del diametro del campo modale modificano anche l'indice medio di dispersione e quindi la velocità del segnale. Il rapporto tra la variazione di velocità e la variazione di lunghezza d'onda dovuta a questo effetto è noto come dispersione della guida d'onda.

Il concetto di dispersione modale

In realtà, la dispersione modale non può essere confusa con la dispersione cromatica. La dispersione modale è un meccanismo di distorsione che si verifica nelle fibre multimodali e in altre guide d'onda. Nella stessa fibra, il modo di ordine elevato percorre una lunga distanza per raggiungere l'estremità, mentre il modo di ordine basso percorre una breve distanza, il che significa che il modo di ordine elevato impiega molto tempo per raggiungere l'estremità, mentre il modo di ordine basso impiega poco tempo per raggiungere il punto. In una fibra della stessa lunghezza, la differenza di tempo tra il modo di ordine più alto e il modo di ordine più basso che raggiungono l'estremità è l'allargamento dell'impulso generato da questa fibra. Qui, poiché la velocità di propagazione del segnale ottico è diversa per tutti i modi, il segnale verrà distorto man mano che si propaga nel tempo. Idealmente, anche una sorgente luminosa della stessa lunghezza d'onda avrebbe dispersione modale. La dispersione modale ha altri nomi come distorsione multimodale, dispersione multimodale, distorsione modale, distorsione multimodale, ecc.

Dispersione modale di polarizzazione

La dispersione modale di polarizzazione (PMD) indica che le dispersioni della velocità di gruppo di due polarizzazioni ortogonali nella fibra sono diverse, e una singola DCF non può compensare simultaneamente queste due dispersioni della velocità di gruppo (GVD). La dispersione della velocità di gruppo (GVD) è una proprietà dei mezzi dispersivi utilizzata più comunemente per determinare come il mezzo influisce sulla durata degli impulsi luminosi che lo attraversano. Inoltre, la PMD e altri tipi di dispersione compromettono le prestazioni dei sistemi di telecomunicazione. Il prossimo paragrafo spiegherà come la dispersione cromatica influisce sul sistema di trasmissione.

Influenza dell'effetto di dispersione della fibra sul sistema OTN

La dispersione cromatica distorcerà il segnale all'estremità ricevente e la capacità di trasmissione e la distanza di trasmissione del segnale nella fibra ottica saranno limitate.

Come accennato sopra, un fattore importante che limita la distanza di trasmissione di un segnale ottico è il fenomeno della dispersione cromatica. Maggiore è la velocità del segnale a singolo canale, maggiore è l'influenza della dispersione cromatica e, di conseguenza, maggiori sono i requisiti per il controllo della dispersione cromatica. La tolleranza alla dispersione del sistema DWDM a 2.5Gbps è 16 volte quella del sistema DWDM a 10Gbps. In altre parole, la tolleranza alla dispersione è inversamente proporzionale al quadrato della velocità del segnale. La dispersione è un effetto di accumulo il cui valore aumenta con la lunghezza di trasmissione, e anche il suo effetto aumenta con la distanza. Per ridurre questo effetto, è necessario ridurre la dispersione nella fibra.

Tecnologia di compensazione della dispersione della fibra

Oggi, la tecnologia di compensazione della dispersione nella fibra include principalmente fibra a compensazione di dispersione (DCF), reticolo di Bragg in fibra (FBG), tecnologia di compensazione elettrica della dispersione e altre tecniche. La tecnologia di compensazione della dispersione DCF che utilizza la modalità fondamentale è relativamente matura e semplice, nonché relativamente pratica. Il grafico seguente mostrerà la differenza tra queste tecnologie.

Fibra a compensazione di dispersione

La fibra a compensazione di dispersione (DCF) è una fibra speciale con dispersione cromatica negativa, che è esattamente l'opposto della fibra G.652, e può annullare l'effetto della dispersione regolare G.652. Tuttavia, è necessario evitare gravi effetti non lineari su luce intensa.

Come mostrato nella figura sottostante, la fibra di compensazione della dispersione (DCF), il cui segno di dispersione è opposto a quello della fibra di trasmissione, viene utilizzata per eseguire la compensazione periodica della dispersione. Attualmente, i sistemi a media e lunga distanza con velocità di trasmissione superiori a 2.5 Gb/s adottano la tecnologia di compensazione della dispersione. Un modulo di compensazione della dispersione (DCM) realizzato in DCF viene posizionato all'estremità di uscita di ogni tratta in fibra o di più tratte.

Compensazione della dispersione con FBG

Un Fiber Bragg Grating (FBG) è una fibra ottica in cui l'indice di rifrazione all'interno del nucleo della fibra cambia da un indice di rifrazione alto a uno basso lungo la sua lunghezza. Utilizzando FBG, è possibile ridurre significativamente il grado di dispersione nella trasmissione a lunga distanza.

I reticoli di Bragg in fibra sono inscritti all'interno delle fibre ottiche.

Compensazione della dispersione con TDCM

Ampiamente utilizzato nei sistemi DWDM ad alta velocità, può far sì che i segnali ottici in transito vengano trasmessi; ampiamente utilizzato nei sistemi DWDM ad alta velocità, può far sì che i segnali ottici in transito vengano trasmessi su percorsi ottici diversi a lunghezze d'onda diverse. Producendo così effetti di dispersione periodica. Inoltre, ogni ciclo può produrre effetti di dispersione periodica. Ottiene una risposta di ritardo di gruppo lineare altamente controllabile.

Mediante impostazioni adeguate, la risposta del ritardo di gruppo del modulo può essere utilizzata per compensare efficacemente il problema della dispersione del segnale nel sistema di comunicazione ottica DWDM dopo la trasmissione a lunga distanza della fibra. Risposta del ritardo di gruppo lineare altamente controllabile. Mediante impostazioni adeguate, la risposta del ritardo di gruppo del modulo può essere utilizzata per compensare efficacemente il problema della dispersione del segnale nel sistema di comunicazione ottica DWDM dopo la trasmissione a lunga distanza della fibra.

Conclusione

In generale, l'effetto negativo della dispersione cromatica sul sistema di trasmissione è sostanziale. Una volta che la distanza di trasmissione supera i 60km, è spesso necessario considerare il controllo della dispersione per evitare deformazioni del segnale. In questo caso, si utilizzano DCM o TDCM per compensare la dispersione, come la dispersione del materiale, la dispersione modale e la dispersione della guida d'onda.

A causa della dispersione, il segnale viene distorto al ricevitore. Se la distorsione non è abbastanza grande, il ricevitore può comunque valutare il segnale e recuperare le informazioni corrette. Se la distorsione è troppo grave, il ricevitore non può più recuperare le informazioni. Questa soglia è la tolleranza alla dispersione del modulo ottico. I componenti con elevata tolleranza alla dispersione si impegnano maggiormente per eliminare gli effetti indesiderati della dispersione e quindi costano di più, determinando prezzi di vendita più elevati. I moduli a lunga distanza venduti da QSFPTEK sono incredibilmente convenienti e hanno buone prestazioni di trasmissione. Benvenuto su contattaci.

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