색 분산 및 보상이란 무엇입니까?

소개 색채 분산

Chromatic(Wavelength) dispersion은 펄스의 서로 다른 스펙트럼 성분이 서로 다른 속도로 이동하는 현상입니다. 분산은 주로 서로 다른 파장의 전자기파가 동일한 매질에서 서로 다른 속도로 전파되어 발생합니다. 예를 들어, 청색광(짧은 파장)은 적색광(긴 파장)보다 더 빠르게 전송됩니다. 보정하지 않으면 분산은 펄스 확장을 제한합니다. 총 분산은 일반적으로 재료 분산, 도파관 분산 및 모드 분산의 조합으로 간주됩니다.

 다음의 유형 색채 광섬유의 분산

재료 분산 및 도파로 분산

재료 분산은 신호 주파수(또는 파장)의 변화에 따라 유리 재료의 굴절률이 변한다는 사실로 인해 발생하는 지연 시간 분산입니다.

도파관 분산을 소개하겠습니다. 광섬유에서는 신호가 부분적으로 코어에서, 부분적으로 클래딩에서 이동하며, 전체 모드 필드 직경 파장에 따라 변합니다. 코어의 굴절률이 클래딩의 굴절률과 다르기 때문에, 모드 필드 직경의 변화는 평균 분산 지수도 변화시키며 따라서 신호 속도도 변화시킵니다. 이러한 효과로 인한 속도 변화와 파장 변화의 비율은 다음과 같이 알려져 있습니다. 도파관 분산.

의 개념 모달 분산

사실, 모드 분산은 색 분산과 혼동되어서는 안 됩니다. 모드 분산은 다중모드 광섬유 및 기타 도파관에서 발생하는 왜곡 메커니즘입니다. 동일한 광섬유에서 고차 모드는 종단점에 도달하는 데 긴 거리를 이동하고, 저차 모드는 짧은 거리를 이동합니다. 이는 고차 모드가 종단점에 도달하는 데 오랜 시간이 걸리고, 저차 모드는 해당 지점에 도달하는 데 짧은 시간이 걸린다는 의미입니다. 동일한 길이의 광섬유에서 최고차 모드와 최저차 모드가 종단점에 도달하는 시간 차이가 이 광섬유에서 생성되는 펄스 확장입니다. 여기서는 광 신호의 전파 속도가 모든 모드에서 다르기 때문에 신호가 시간이 지남에 따라 전파되면서 왜곡됩니다. 이상적으로는 동일한 파장의 광원이라도 모드 분산이 발생합니다. 모드 분산은 다중모드 왜곡, 다중모드 분산, 모드 왜곡, 다중모드 왜곡 등과 같은 다른 이름도 있습니다.

편광 모드 분산

편광 모드 분산(PMD)은 광섬유 내 두 직교 편광의 군속도 분산이 서로 다르다는 것을 의미하며, 단일 DCF는 이 두 군속도 분산(GVD)을 동시에 보상할 수 없습니다. 군속도 분산(GVD)은 분산 매질의 특성으로, 매질이 그 안을 통과하는 광 펄스의 지속 시간에 어떤 영향을 미치는지 판단하는 데 가장 일반적으로 사용됩니다. 또한 PMD 및 기타 유형의 분산은 통신 시스템의 성능을 저하시킵니다. 다음 단락에서는 색 분산이 전송 시스템에 어떤 영향을 미치는지 설명합니다.

광섬유 분산 효과가 OTN 시스템에 미치는 영향

색 분산은 수신단에서 신호를 왜곡하며, 광섬유에서 신호의 전송 용량과 전송 거리가 제한됩니다.

위에서 언급한 바와 같이, 광 신호의 전송 거리를 제한하는 중요한 요인은 색분산 현상입니다. 단일 채널 신호 속도가 높을수록 색분산의 영향이 커지며, 이에 따라 색분산 제어에 대한 요구 사항도 높아집니다. 2.5Gbps DWDM 시스템의 분산 허용치는 10Gbps DWDM 시스템의 16배입니다. 즉, 분산 허용치는 신호 속도의 제곱에 반비례합니다. 분산은 전송 길이에 따라 값이 증가하는 누적 효과이며, 그 영향도 거리에 따라 증가합니다. 이 효과를 줄이려면 광섬유의 분산을 줄여야 합니다.

광섬유 분산 보상 기술

오늘날 광섬유 분산 보상 기술에는 주로 분산 보상 광섬유(DCF), 광섬유 브래그 격자(FBG), 전기적 분산 보상 기술 및 기타 기법이 포함됩니다. 기본 모드를 사용하는 DCF 분산 보상 기술은 비교적 성숙하고 간단하며 실용적입니다. 아래 차트는 이러한 기술 간의 차이를 알려줍니다.

분산 보상 광섬유

분산 보상 광섬유(DCF)는 음의 색 분산을 가진 특수 광섬유로, G.652 광섬유와 정반대이며 G.652 일반 분산의 영향을 상쇄할 수 있습니다. 그러나 강한 빛에 대한 심각한 비선형 효과는 피해야 합니다.

아래 그림에 표시된 것처럼, 전송 광섬유와 분산 부호가 반대인 분산 보상 광섬유(DCF)를 사용하여 분산에 대한 주기적인 분산 보상을 수행합니다. 현재 전송 속도가 2.5 Gb/s를 초과하는 중장거리 시스템은 분산 보상 기술을 채택하고 있습니다. DCF로 제작된 분산 보상 모듈(DCM)은 각 광섬유 스팬 또는 여러 광섬유 스팬의 출력단에 배치됩니다.

FBG를 이용한 분산 보상

광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating, FBG)는 섬유 코어 내부의 굴절률이 길이를 따라 높은 굴절률에서 낮은 굴절률로 변하는 광섬유입니다. FBG를 사용하면 장거리 전송에서 분산 정도를 크게 줄일 수 있습니다.

Fiber Bragg 격자는 광섬유 내부에 새겨집니다.

분산 보상 기능 포함 TDCM

고속 DWDM 시스템에서 널리 사용되며, 통과하는 광 신호가 서로 다른 파장에서 서로 다른 광 경로로 전송되도록 할 수 있습니다. 이를 통해 주기적인 분산 효과를 생성합니다. 또한 각 주기는 주기적인 분산 효과를 생성할 수 있습니다. 고도로 제어 가능한 선형 그룹 지연 응답을 구현합니다.

합리적인 설정을 통해, 모듈의 그룹 지연 응답은 광섬유의 장거리 전송 후 DWDM 광통신 시스템에서 신호의 분산 문제를 효과적으로 보상하는 데 사용될 수 있습니다. 고도로 제어 가능한 선형 그룹 지연 응답. 합리적인 설정을 통해, 모듈의 그룹 지연 응답은 광섬유의 장거리 전송 후 DWDM 광통신 시스템에서 신호의 분산 문제를 효과적으로 보상하는 데 사용될 수 있습니다.

결론

일반적으로 색 분산이 전송 시스템에 미치는 악영향은 상당합니다. 전송 거리가 60km를 넘으면 신호 왜형을 방지하기 위해 분산 제어를 고려해야 하는 경우가 많습니다. 이때 재료 분산, 모드 분산, 도파로 분산과 같은 분산을 상쇄하기 위해 DCM 또는 TDCM을 사용합니다.

분산으로 인해 수신기에서 신호가 왜곡됩니다. 왜곡이 충분히 크지 않으면 수신기는 여전히 신호를 판단하고 올바른 정보를 복구할 수 있습니다. 왜곡이 너무 심하면 수신기는 더 이상 정보를 복구할 수 없습니다. 이 임계값이 광 모듈의 분산 허용 오차입니다. 분산 허용 오차가 높은 구성 요소는 분산의 바람직하지 않은 영향을 제거하는 데 더 많은 노력을 기울이므로 비용이 더 많이 들고 판매 가격이 높아집니다. QSFPTEK에서 판매하는 장거리 모듈은 매우 비용 효율적이며 우수한 전송 성능을 갖추고 있습니다. 오신 것을 환영합니다 문의하기.

참조 내용 일부: https://www.sciencedirect.com/