Lehetséges források rost és hullámhossz multiplex

A hullámhossz, ahol az alsó határ elérésekor intrinsic csillapítás tiszta kvarc szál 1550 nm, és úgy határozzuk meg, egy ésszerű kompromisszum a veszteség Rayleigh szórása és infravörös abszorpciós.

Belső veszteségek is interpolált képlet:

α = K rel λ - 4 + δ OH (λ) + Ce - K / λ,

ahol δ OH (λ) képviseli az abszorpciós csúcs a szennyeződések a OH csúcs 1480 nm, és az első és az utolsó kifejezések megfelelnek az Rayleigh szórás és

infravörös abszorpciós rendre (K REL = 0,8 um 4 dB / km; C = 0,9 dB / km; k = 0,7-0,9 mikron adatok említett szilícium-dioxid). Ábra. 2.8 nyújt általános nézet

A spektrális függése intrinsic veszteség jelzi a jellemző értékei a négy alapvető paraméterek (csillapítás minimumok három átlátszó ablakok 850 1300 i1550 nm, és az abszorpciós csúcsot 1480 nm-nél) a modern egyetlen mód és multimódusú szálak.

Ábra. 2.8. Saját veszteségek az optikai szál

Kábel (sugárzás) által okozott veszteség α rad csavar,

törzsek és fordulatok szálak előforduló alkalmazásának hatására védő bevonattal, kábel gyártása, hanem a telepítés során EQA. Az előírások betartását a kábelezés névleges bemenő a sugárzási veszteség nem több, mint 20% a teljes csillapítás. További sugárzási veszteség jelenik meg, ha a hajlítási sugár a kábel kisebb lesz, mint a minimális hajlítási sugár a specifikáció EQA.

Nem vette figyelembe a diszperziós, ez torzítja a jelet, és így terjed a szál mentén, akkor először azt a potenciált rost.

A hullámhossz és gyakorisága fénykibocsátás vannak összekötve a V = c / λ. ahol C - a fénysebesség (3 x 10 8 m / s). Deriválva: X-. kap dv / dλ = - c / λ 2. Következésképpen, ablak Δ λ 0 megfelel mintegy lambda ablakhoz Av. ami

formula határozza meg: Δν = sΔλ / λ 2 0. Ha λ 0 = 1300 nm és a Δλ = 200 nm, a Av = 35 THz (35 x 10 & 12 Hz). ha λ 0 = 1550 nm és a Δλ = 200 nm, a Av = 25 THz. A legmegfelelőbb abból a szempontból az elnyújtott gerinchálózat egy ablak a 1550 nm-es, mert a minimális csillapítás érhető 0,2 dB / km az ablakban, Fig. 2.8. Annak ellenére, hogy ilyen nagy rost források végre átviteli sebességgel 25 Tbit / s jelenleg nem lehetséges, mivel a megfelelő modulációs frekvencia még nem elérhető. Azonban van egy másik nagyon hatásos megnyilatkozás, kinek az ötlete, hogy ossza el a teljes sávszélességet csatorna kapacitását. Használhatja ezeknek a csatornáknak mindegyike egy külön alkalmazás. Ez a technológia ismert, mint a hullám tömítést vagy hullám Division Multiplexing - WDM. WDM technológia lehetővé teszi, hogy növeljék a szálfelület áteresztőképesség nem növekedése miatt a modulációs frekvencia (jelenlétében egy átviteli hullámhosszon - hangvivő), és azáltal, hogy új hullámhossz (új szállító). Az egyetlen feltétel, hogy el kell végezni - ez kivétel részben a spektrális csatornák. Az intervallum a szomszédos hullámhosszak nagyobbnak kell lennie, mint a szélessége a sugárzási spektrum. Modern egymódusú lézerek osztott Bragg-reflexiós - DBR lézerek - adott spektrális sávban kisebb, mint 0,1 nm. Így a 0,8 nm közötti szomszédos hullámhosszak 1530-1560 nm-es ablak, amely megfelel a munkaterületet az optikai erősítő EDFA, befogadóképessége mintegy 40 hullámhosszon - 40 csatorna. Ezen túlmenően, a sávszélesség minden egyes csatorna 10 Gbit / s vagy több [8]. Technikailag megvalósított optikai adók alapján az időosztásos multiplexelés - TDM, képes bejuttatható a szál optikai TDM jel frekvenciája 100 GHz, kapcsolatban egy csatorna, miáltal a teljes kapacitás egyetlen szál 4 Tbit / s (40 csatorna hullám tömörödés) [9] . De ahhoz, hogy adja át a jelet nagyobb távolságokra nem könnyű. Az egyik fő akadálya ennek szórásnégyzete.

Diszperziós és sávszélesség

Az optikai szál továbbítjuk nemcsak fényenergiát, hanem hasznos információkat jelet. A fény impulzusok, melynek szekvenciája határozza meg az információáramlás szaporítása során elmosódott. Elég nagy szélesítése az impulzusok kezdenek fedik egymást, így lehetetlenné válik számukra, hogy engedje el a fogadás alatt.

Diszperziós - Pulse szélesítése - rendelkezik az idő dimenzióját, és úgy definiáljuk, mint a négyzetes különbség impulzusidők és a kimeneti

bemeneti L hossza a kábel képlet szerint τ (L) = t ki 2 - t a 2 [10]. általában a szórás

normalizált képest 1 km, és mérjük ps / km. A diszpergálást általában jellemző három fő tényező az alábbiakban tárgyaljuk:

- a különbség terjedési sebessége irányított módok (mód-mode diszperziós τ mod),

- irányítja tulajdonságai a fényvezető szerkezet (hullámvezető diszperziós

- tulajdonságai az optikai szálas anyag (anyagok diszpepszia τ mat).

Minél kisebb a szórás, annál nagyobb az információáramlás lehet továbbítani a szál mentén. A kapott diszperziót határozzuk, a T:

és egy felső átviteli frekvenciája a továbbított jeleket. A fizikai jelentése W - a maximális frekvencia (modulációs frekvencia) az átvitt jel kábel hossza 1 km. Ha a szórás lineárisan növekszik a távolság növekedésével, a sávszélesség függ a távolságtól, fordítottan.

kromatikus diszperzió

Kromatikus diszperziója olyan anyagokból áll, és a hullámvezető alkatrészek és során kerül sor a terjedés a egymódusú és multimódusú szál. Azonban ez a legtisztábban nyilvánul meg a single-mode fiber hiánya miatt modális diszperziós.

Anyagi diszperzió által okozott függését szál törésmutató a hullámhosszon. Az expressziós a diszperziós egymódusú szálak tartalmaz egy differenciális függését törésmutató hullámhossz:

τ mat (Δ λ. L) = Δ λ L

ahol már bevezették az együtthatók M (λ) és N (λ) - különleges anyagok és hullámvezető diszperziós, illetve és a Δλ (nm) - szélesítése a hullámhossz miatt inkoherencia a sugárforrás. Az így kapott érték a konkrét kromatikus diszperziós együttható meghatározása D (λ) = M (λ) + N (λ). Konkrét diszperzió dimenziója ps / (nm * km). Ha a rádiófrekvenciás diszperziós tényező mindig nagyobb, mint nulla, az anyag diszperziós tényező lehet pozitív vagy negatív. Itt, a fontos, hogy egy bizonyos hullámhosszon (kb 1310 ± 10 nm-es egymódusú szálak lépcsőzetes) kölcsönös törlését M (λ) és B (λ), és a kapott diszperziót D (λ) lesz nulla. A hullámhossz, amelynél ez előfordul az úgynevezett nulla diszperziós hullámhosszon λ 0. Általában néhány megadott hullámhossz-tartományban, amelyen belül változhat λ 0 az adott szál.

Corning cég használja a következő meghatározó módszer specifikus kromatikus diszperzió. Mért idő késések szaporítása rövid fényimpulzusok a szál legalább 1 km hosszú. Miután megkapta az adatminták több hullámhosszon a interpolációs tartományban (800-1600 nm a MMF, 1200-1600 nm, és SF DSF) megismételjük minta mérési késések azonos hullámhosszú, de csak egy rövid referencia szál (2 m hosszú) . A késleltetési idők kapott rajtuk levonjuk a megfelelő idő kapott hosszú szál.

Egymódusú és multimódusú lépésenkénti gradiens alkalmazásával egy tapasztalati képlet szál Sellmeier (Sellmeier, [4]): τ (λ) = A Vλ + -2 + -2 Sλ. Az együtthatók A, B, C állítható, és úgy választjuk meg, hogy a

kísérleti pont jobb feküdt a görbe τ (λ), Fig. 2.10. Ezután a specifikus kromatikus diszperziót számítását a következő képlet:

D (λ) = ∂τ / ∂λ = 2 (B λ + C λ -3) = S 0 (λ - λ 0 4 / λ 3) / 4

ahol λ 0 = (C / B) 1/4 - nulla diszperziós hullámhosszon, egy új paramétert S 0 = 8B - nulla diszperziós meredekség (dimenzió ps / nm 2 km) és λ, - az üzemi hullámhossz, amely meghatározza az adott kromatikus diszperzió.

Egy diszperziós szál tapasztalati képletű késleltetés van írva, mint τ (λ) = A + Bλ + C. λ. lnλ, és a megfelelő egyedi

diszperziót úgy definiáljuk, mint

D (λ) = ∂τ / ∂λ = B + C + Cln λ = λ 0 S 0 ln (λ / λ 0)

A paraméterértékek: X- 0 = e - (1 + B / C), és a C = S 0/0 λ, ahol λ - az üzemi hullámhossz, λ 0 - nulla diszperziós hullámhossz, és az S 0 - nulla diszperziós meredekség.

Kromatikus diszperzió társított egyedi kromatikus diszperzió egyszerű kapcsolatban τ chr (λ) = D (λ). Δλ, ahol Δλ - a szélessége a forrás emissziós spektruma. Ahhoz, hogy csökkenti a kromatikus diszperzió a használata egy koherens sugárzás forrást, például a lézeres adó (Δλ = 2 nm), és a használata a működési hullámhossz közelebb a hullámhossza nulla diszperziós. Táblázat. 2.4 ábra diszperziós tulajdonságait a különböző optikai szálak.

2.4 táblázat. A diszperzió az optikai jelek optikai szálak különböző

Ahhoz, hogy az átviteli jel megőrizte elfogadható minőséget - az arány a jel / zaj arány nem volt alacsonyabb, mint egy bizonyos értéket - az szükséges, hogy a szál sávszélessége meghaladja a átviteli hullámhossz modulációs frekvencia. A következő példák a számítás a megengedett hossza a szegmens táblázat segítségével. 2.4.

Példa 2.1. Ethernet szabvány multimódusú szál. 10Base-FL optikai interfészen igényel Manchester kódolás egy modulációs frekvenciája 20 MHz. Amikor a LED-ek Δλ = 35 nm (850 nm), a konkrét sávszélesség a szál 125 MHz 50/125 km és a hossza az optikai szegmens 4 km lenne 31 MHz, amely nagyobb, mint 20 MHz. Azaz, a szempontjából diszperzió, a hossza 4km megengedett az említett jellegzetes optikai adó és az ilyen típusú szálak. Ugyanakkor a csillapítás, ami ezen a hullámhosszon 3 dB / km, a dinamikus tartománya normál adó ez a távolság nem lehet elég. Szabványos Ethernet 10Base-FL meghatározott megengedett 2 km távolságon a kevésbé szigorú követelményeknek mind a jellemzői a kábelrendszer (például 62,5 / 125, a jelenléte több száraz összekötő ízületek), és hogy az optikai adó-vevők - Ethernet optikai adó-vevő (pl Δλ = 50 nm).

Példa 2.2. FDDI szabvány multimódusú szál. Optikai interfész FDDI PMD magában kódoló 4B / 5B modulációs frekvenciával a 125 MHz-es. Amikor a LED-ek Δλ = 35 nm (1310 nm), a konkrét sávszélesség a szál 62,5 / 125 MHz 450 km, és a hossza 2 km optikai szegmens 225 MHz lesz, hogy több mint 125 MHz, azaz szempontjából diszperziós 2km hossza megengedhető, amely teljes mértékben megfelel az FDDI PMD szabvány multimódusú szál.

A gyenge függését a multimódusú szál sávszélességet (például 62,5 / 125) a spektrális szélessége sugárforrás hullámhosszon működtetve a 1310 nm-es (450 MHz km amikor Δλ = 35 nm, és a 452 MHz-es km-nél Δλ = 2 nm) magyarázható minor frakció a kromatikus diszperzió képest intermode hatása közelében a működési hullámhosszat hullámhosszon nulla diszperziós. Így a technikai követelmények, amelyek spektrális sávban optikai távadók multimódusú szál hossza 1310 nm általában gyenge.

Példa 2.3. Fast Ethernet szabvány egymódusú szál.