Apakah Serakan Kromatik dan Pampasan?

Pengenalan kepada Kromatik Penyebaran

Penyebaran kromatik (panjang gelombang) ialah fenomena apabila komponen spektrum yang berbeza bagi sesuatu denyutan bergerak pada kelajuan yang berbeza. Penyebaran terutamanya disebabkan oleh gelombang elektromagnet dengan panjang gelombang yang berbeza merambat pada kelajuan yang berbeza dalam medium yang sama. Sebagai contoh, cahaya biru (panjang gelombang pendek) merambat lebih cepat daripada cahaya merah (panjang gelombang panjang). Jika tidak dibetulkan, penyebaran mengehadkan pengembangan denyutan. Penyebaran keseluruhan biasanya dianggap sebagai gabungan penyebaran bahan, penyebaran pandu gelombang dan penyebaran mod.

 Jenis-jenis Kromatik serakan dalam gentian optik

Serakan bahan dan serakan pandu gelombang

Serakan bahan ialah serakan masa tunda yang disebabkan oleh perubahan indeks biasan bahan kaca akibat perubahan frekuensi (atau panjang gelombang) isyarat.

Mari kita perkenalkan serakan pandu gelombang. Dalam gentian optik, isyarat bergerak sebahagiannya dalam teras dan sebahagiannya dalam pelapisan, dan jumlah keseluruhan diameter medan mod berubah mengikut panjang gelombang. Memandangkan indeks biasan dalam teras berbeza daripada indeks biasan dalam pelapisan, perubahan dalam diameter medan mod turut mengubah indeks serakan purata dan seterusnya halaju isyarat. Nisbah perubahan halaju kepada perubahan panjang gelombang yang disebabkan oleh kesan ini dikenali sebagai penyebaran pandu gelombang.

Konsep serakan mod

Sebenarnya, penyebaran modal tidak boleh dikelirukan dengan penyebaran kromatik. Penyebaran modal ialah mekanisme herotan yang berlaku dalam gentian multimod dan pandu gelombang lain. Dalam gentian yang sama, mod tertib tinggi mengambil jarak yang panjang untuk sampai ke titik akhir, manakala mod tertib rendah bergerak pada jarak yang pendek, yang bermaksud mod tertib tinggi mengambil masa yang lama untuk sampai ke titik akhir, manakala mod tertib rendah mengambil masa yang singkat untuk sampai ke titik tersebut. Pada gentian yang sama panjang, perbezaan masa antara mod tertib tertinggi dan mod tertib terendah untuk sampai ke titik akhir ialah pelebaran denyutan yang dijana oleh gentian ini. Di sini, oleh sebab kelajuan perambatan isyarat optik berbeza bagi semua mod, isyarat akan mengalami herotan apabila merambat mengikut masa. Secara idealnya, sumber cahaya dengan panjang gelombang yang sama juga akan mengalami penyebaran modal. Penyebaran modal mempunyai nama lain seperti herotan multimodal, penyebaran multimodal, herotan modal, herotan multimodal dan sebagainya.

Penyebaran mod polarisasi

Serakan Mod Polarisasi (PMD) bermaksud serakan halaju kumpulan bagi dua polarisasi ortogon dalam gentian adalah berbeza, dan satu DCF tidak dapat mengimbangi kedua-dua serakan halaju kumpulan (GVD) ini secara serentak. Serakan halaju kumpulan (GVD) ialah sifat media serakan yang paling lazim digunakan untuk menentukan cara medium mempengaruhi tempoh denyutan cahaya yang melaluinya. Selain itu, PMD dan jenis serakan lain akan menjejaskan prestasi sistem telekomunikasi. Perenggan seterusnya akan menerangkan cara serakan kromatik mempengaruhi sistem penghantaran.

Pengaruh Kesan Penyebaran Gentian terhadap Sistem OTN

Serakan kromatik akan memesongkan isyarat pada hujung penerima, dan kapasiti penghantaran serta jarak penghantaran isyarat dalam gentian optik akan terhad.

Seperti yang dinyatakan di atas, faktor penting yang mengehadkan jarak penghantaran isyarat optik ialah fenomena penyebaran kromatik. Semakin tinggi kadar isyarat saluran tunggal, semakin besar pengaruh penyebaran kromatik, dan keperluan kawalan penyebaran kromatik juga semakin tinggi. Toleransi penyebaran sistem DWDM 2.5Gbps adalah 16 kali ganda berbanding sistem DWDM 10Gbps. Dengan kata lain, toleransi penyebaran berkadar songsang dengan kuasa dua kadar isyarat. Penyebaran ialah kesan pengumpulan yang nilainya meningkat mengikut panjang penghantaran, dan kesannya juga meningkat mengikut jarak. Untuk mengurangkan kesan ini, penyebaran dalam gentian perlu dikurangkan.

Teknologi Pampasan Serakan Gentian

Pada masa kini, teknologi pampasan penyebaran gentian terutamanya merangkumi gentian pampasan penyebaran (DCF), parutan Bragg gentian (FBG), teknologi pampasan penyebaran elektrik dan teknik lain. Teknologi pampasan penyebaran DCF yang menggunakan mod asas agak matang dan ringkas serta agak praktikal. Carta di bawah akan menerangkan perbezaan antara teknologi-teknologi ini.

Gentian Pampasan Serakan

Gentian Pampasan Serakan (DCF) ialah gentian khas dengan serakan kromatik negatif, yang bertentangan sepenuhnya dengan gentian G.652, dan boleh membatalkan kesan serakan biasa G.652. Walau bagaimanapun, kesan tak linear yang serius terhadap cahaya kuat harus dielakkan.

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah di bawah, gentian pampasan serakan (DCF), yang tanda serakannya berlawanan dengan gentian penghantaran, digunakan untuk melaksanakan pampasan serakan berkala bagi serakan. Pada masa ini, sistem jarak sederhana dan jauh dengan kadar penghantaran melebihi 2.5 Gb/s menggunakan teknologi pampasan serakan. Modul pampasan serakan (DCM) yang diperbuat daripada DCF diletakkan pada hujung output setiap satu atau beberapa rentang gentian.

Pampasan Penyebaran dengan FBG

Kisi Bragg Gentian (FBG) ialah gentian optik yang indeks biasan dalam teras gentian berubah daripada indeks biasan tinggi kepada indeks biasan rendah sepanjang panjangnya. Dengan menggunakan FBG, tahap penyebaran dalam penghantaran jarak jauh dapat dikurangkan dengan ketara.

Kisi Bragg gentian diukir dalam gentian optik.

Pampasan Penyebaran Dengan TDCM

Digunakan secara meluas dalam sistem DWDM berkelajuan tinggi, ia boleh menyebabkan isyarat optik yang melalui sistem menghantar melalui laluan optik yang berbeza pada panjang gelombang yang berbeza. Dengan itu menghasilkan kesan serakan berkala. Selain itu, setiap kitaran boleh menghasilkan kesan serakan berkala. Ia mencapai tindak balas kelewatan kumpulan linear yang sangat boleh dikawal.

Melalui tetapan yang munasabah, tindak balas lengah kumpulan modul boleh digunakan untuk mengimbangi masalah serakan isyarat dalam sistem komunikasi optik DWDM dengan berkesan selepas penghantaran gentian jarak jauh. Tindak balas lengah kumpulan linear yang sangat boleh dikawal. Melalui tetapan yang munasabah, tindak balas lengah kumpulan modul boleh digunakan untuk mengimbangi masalah serakan isyarat dalam sistem komunikasi optik DWDM dengan berkesan selepas penghantaran gentian jarak jauh.

Kesimpulan

Secara umum, kesan buruk serakan kromatik terhadap sistem penghantaran adalah besar. Apabila jarak penghantaran melebihi 60km, kawalan serakan biasanya perlu dipertimbangkan untuk mengelakkan herotan isyarat. Pada masa ini, kami menggunakan DCM atau TDCM untuk mengimbangi serakan seperti serakan bahan, serakan mod dan serakan pandu gelombang.

Disebabkan penyebaran, isyarat terganggu pada penerima. Jika gangguan itu tidak terlalu besar, penerima masih boleh menilai isyarat dan memulihkan maklumat yang betul. Jika gangguan terlalu serius, penerima tidak lagi dapat memulihkan maklumat tersebut. Ambang ini ialah toleransi penyebaran modul optik. Komponen dengan toleransi penyebaran yang tinggi memerlukan lebih banyak usaha untuk menghapuskan kesan penyebaran yang tidak diingini, dan oleh itu kosnya lebih tinggi, menyebabkan harga jualan yang lebih tinggi. Modul jarak jauh yang dijual oleh QSFPTEK amat menjimatkan kos dan mempunyai prestasi penghantaran yang baik. Selamat datang ke hubungi kami.

Sebahagian daripada kandungan yang merujuk kepada: https://www.sciencedirect.com/