במערכות תקשורת אופטיות מודרניות, היכולת להעביר כמויות עצומות של נתונים על פני מרחקים ארוכים עם שגיאה מינימלית היא רבת ערך. בין הגורמים המגבלה את ביצועי המערכת, פיזור סיבים הוא אחד החשובים ביותר. Dispersion מתייחס להרחבת הדופק אופטי כפי שהם propagate דרך סיבים, הנגרמת על ידי התלות של מהירות ההתפשטות על גבי גל או מצב.זה יכול להרחיב את אות המידות, להפחית את ההשפעה במהירות גבוהה של נתונים מעצימה, ולהגדיל את ההשפעה של חומרים אלה על פני מהירות הפחתת ההשפעה של חומרים מאובטחים על פני מהירות הנית.

המונחים: fiber Dispersion

כאשר דופק אור נוסע למטה סיבים אופטיים, הוא מתפשט לאורך זמן בשל פיזור.המקור הפיזי שוכן באינדקס השביר של הסיבים ומבנה גל מונחה.אור של אורכי גל שונים (או צבעים) נוסע במהירויות מעט שונות.אם הדופק מכיל טווח של אורכי גל - כמו במקרה עם כל אות מנוסה אמיתי - את הקצוות המובילים של הדופק מכיל גל מהיר יותר, בעוד שלעתים קרובות יותר, מסבך את החסרונות של הדופק הזה, כלומר, עם המשתנים בצורה מדויקת יותר, עם המשתנים, כלומר, כלומר, עם סימנים מסובכים את המשתנים, כלומר, כלומר, הם גורמים בצורה מדויקת יותר, עם סימנים של הדופק, עם סימנים זה, זה, עם סימנים של הדופק, זה, עם כל סימן עמוק יותר איטי יותר, עם כל סימן זה, זה, עם כל סימן מסובייקט, עם כל סימן אמיתי, עם כל סימן מסובייקט, עם כל סימן אמיתי, עם כל סימן זה, זה, זה, עם כל סימן זה, עם כל סימן מסובייקט, עם כל סימן אמיתי, עם כל סימן מסובכים, עם כל סימן מסובייקט, זה, הוא הגורם.

ישנם שלושה קטגוריות עיקריות של פיזור: פיזור מודולרי, פיזור chromatic ופיזור מצב הקוטביות. כל אחד עולה מתופעות פיזיות שונות ומשפיע על איכות האות בדרכים נפרדות.

משמעת

פיזור משתנה מתרחש רק בסיבים מרובי-הנדס, שיש להם הליבה גדולה מספיק כדי לתמוך בנתיבים מרובים של propagation (Modes) כל מצב נוסע במהירות שונה כי אורך הדרך האופטי משתנה עם זווית של propagation.מצבים לנסוע יותר ישירות מוקדם יותר, בעוד אלה zigzag מחוץ לגבול ליבה ⁇ מגיע מאוחר יותר.

דיספרסיוניזם כרוני

פיזור כרוני (CD) משפיע הן על סיבים רב-מומים והן על סיבים חד-פעמיים (התוצאה עולה משני מנגנונים: פיזור חומרים ופיזור גל (Duejection) הוא טעונה לזכוכית עצמה – מדד השבירה של שינויים בסיבים של סימיקה עם אורך גל (Doutalph) אשר מאפשר גם לפיזור של חומר גל במהירויות שונות.

המונחים: noise

פיזור מצב Polarization (PMD) הוא צורה עדינה יותר של פיזור המתרחש בסיבים חד-פעמיים.למרות שסיבים חד-פעמיים נדרשים תומך באופן אידיאלי רק במצב אחד, מצב זה למעשה מורכב משתי מדינות של קיטובים אוטגוניים בלבד.הההההההההמיסים הלא-מסלוליים (לא-מחזוריות, לחץ), תוך שימוש) גורם לשני מקלות לנסיכות לנוע במהירויות מעטות (אומטיות) ותופעות לוואי (אופטיות) הן לעתים קרובות יותר מאשר בטמפרטורות פחות גבוהות יותר ויותר) ותופעות לוואי (D) ותופעות לוואי (אומטיות) הן פחות אוקטמטיות (אומטיות) בהשוואה לטמפרטורה גבוהות יותר) הן פחות או יותר ויותר) בהשוואה לטמפרטורה (אומטיות) אומטיות (אומטיות) או יותר).

השפעה על איכות מקבל אותות

ההשפעה העיקרית של פיזור במקלט היא הרחבה של הדופקים האופטיים.זה מרחיבה את ביטויים במספר ליקויים למדידה שמדכאים את איכות האות.

Inter-Symbol Interference (ISI)

כאשר הדופקים מרחיבים מספיק שהזנב של דופק אחד חופף את הקצה המוביל של הבא, המקלט כבר לא יכול להבחין את הפיסות הבודדות.זו הבעיה המרכזית של ISI. בתוך מערכת מפתח של off (OOK), סף ההחלטה עבור "1" או "0" הופך למטושטש, המוביל לשגיאות.

שיעור שגיאות (ER) Degradation

ISI מעלה ישירות את שיעור השגיאה bit. A קישור אשר יהיה לפעול אחרת עם פיסת 10 ^{-12) (שגיאה אחת לטריליון ביטים) יכול לכווץ עד 10^{-6) או גרוע יותר אם פיזור אינו מנוהל. במערכות תקשורת דיגיטליות, זה לעתים קרובות כוחות את השימוש לתיקון שגיאות קדימה (FEC) או מגביל את ההגעה.

עקבו אחרי eye Diagram Closure

על אוקטילוסקופ, "דיאגרמת עיניים" נוצר על ידי עיכוב של רבים קיבלו פיסות. Dispersion גורם פתח אנכי (הרווחה דגימה) ופתיחה אופקית (הרווחה) לכווץ.עין סגורה מעידה על שולי רעש חמורים ורעש גרוע. בעיצוב מקלט מעשי, דיאגרמת העין משמשת למדידת איכות האות המתקבל ולקבוע עונשים אופייניים של 1B להפחתה של 20% להפחתה של עונשי העין.

הגבלת מרחק ודירוג נתונים

המוצר של קצב ומרחק (BL המוצר) הוא מדד נפוץ עבור מערכות מוגבלות פיזור.עבור סוג סיבים נתון, המרחק המקסימלי ניתן להגיע הוא יחסית הפוך לכיכר של שיעור הפיזור chromatic במערכות פיזור ישיר אונקיה ישיר (כגון הגדלת קצב ה bit מ 10 Gbit/s ל 40 Gbit /s להפחית את ה- tolerable על ידי מרחק של 16 / Gbiton ו- 4 / Gbit).

טכניקות מייגציה

מהנדסים פיתחו מגוון של שיטות להילחם בפיזור סיבים, החל מרכיבים אופטיים פסיביים לאלגוריתמים דיגיטליים מתקדמים.בחירה של טכניקה תלויה בארכיטקטורה המערכת, קצב סיביות, סוג סיבים, ומגבלות עלות.

המונחים: Compensating סיבים (DCF)

DCF הוא סוג מיוחד של סיבים שיש להם פיזור כרומוזומטי שלילי גבוה (למשל, -100 ps / (nm- ק"מ) או יותר) על ידי הוספת אורך של DCF בקישור, הפיזור החיובי המצטבר של הסיבים הסטנדרטיים יכול להיות כבוי, להביא את הפיזור הכולל ליד אפס במקלט.

סיבים אמיצים (FBG)

סיבים Bragg grating הוא וריאציה תקופתית של אינדקס השבירה שנכתב לתוך הליבה הסיבים. זה יכול לפעול כמו משקף אורכי גל-selective. Chirped FBGs, שבו התקופה המריצה משתנה לאורך הסיבים, יכול לספק פיצוי פיזור על ידי לשקף אורכי גל שונים במיקומים שונים, ובכך מציגה עיכוב כי מתעמת עם הפיזור המקורי.

פיצויים אלקטרוניים (EDC)

עם כניסת אלקטרוניקה מהירה, EDC הפך אלטרנטיבה מעשית לפיצוי אופטי.במקבלי טיהור ישיר, מסננים אנלוגיים או דיגיטליים (כגון מזון מראש שווה ו- הזנת החלטות) יכול באופן חלקי לא לעשות את ההשפעות של פיזור.עבור גישה תובענית יותר 40 Gbit /s ו -100 Gbit /s מערכות, זיהוי משותף בשילוב עם עיבוד אותות דיגיטליים (DSP) - באמצעות אלגוריתמים גמישים עבור אלגוריתמים סטנדרטיים פחות או אלגוריתמים מתואמים.

פורמטים מתקדמים

כמה פורמטים מודולציה חזקים יותר לפיזור מאשר פשוט OOK. לדוגמה, שלב שונה-שלבי מפתח (DPSK) ו- שלב-שלב-שלב-שלב-המשנה (QPSK) יש רוחב ספקטרום צר יותר ל bit, אשר מפחית את ההשפעה של פיזור chromatic.coment Systems באמצעות מפתח מחלף כפול (DPSK) או פיזור משמעותי של פיזור (DQ) יכול גם כן, כי ניתן לפשטות מרובות של תקופת הפיזור דלקת מפרקים (Digitalizing) עם פיזור משמעותי של זמן (DEXDEXDEXDEXDEXDEXDEXDEXDEXDEXDEXDEXDEXDEXDEXDEX) עם פיזור משמעותי).

ניהול אורך גלים ומשמעת -Shifted סיבים

הפעלת המערכת באורכי גל אפס-דיספרסיון (כ-1310 nm עבור סיבים סטנדרטיים) יכולה לחסל פיזור chromatic, אבל אורך הגל הזה אינו תמיד תואם לחלונות האבודים (1550 nm) או סיבים erbium-doped סיבים amplifiers (EDFA) מתפזרים ללא שינוי סיבים (DSF) מעביר את נקודת האפס ל-1550nm, אך ניתן להפחתה משמעותית של מספר זה של מחלות כגון פיזור גלימות (DNZ) אך ורק ל-D) של ארבע רמות (D-D-Dird) דחוסות (DS) של סיבים (DSDirax) ממושכות את רמות (DSDirap) ממושכות (DS) ממושכות להפחתה של סיבים לא-S (DS) מעצימותקיצות (DSDirap-S (DSDiraidd) מעצימות (DSDiramics (DS) מעצימות (DS) מעצימות (DSF) מעצימות (DSF) מעצורים (DSDiraiddial לינאריות (DS) מעצימותרפיות (DS) מעצימותרפיות (DSF) מעצימותרפיות (DSF) מ

מדד ואופי של דיספרסיון

כדי לעצב קישור מתפזר, מהנדסים חייבים למדוד את הפיזור של הסיבים הפרוסים.הפרמטר הנפוץ ביותר הוא פרמטר פיזור:0DigFLT:1 (ps /(nm- ק"מ)), לעתים קרובות שצוין באורך גל ההתייחסות (GVD) פרמטר β2 (ps2 / ק"מ) משמש גם Chromaticion יכול למדוד את הפיזור זמן כגון סימולציה לטווח ארוך, אך לעתים קרובות נמדדת שיטות ניתוח סימטרית, אך הוא אורך טווח, אך הוא נמדדת של דמנציה (D) הוא בדיקות דלקת דמנציה (D).

שיקולים של מערכת אמיתית

בפועל, שילוב של טכניקות משמש לניהול פיזור.עבור קישור ממוצע 1000 ק"מ ארוך - כלומר 10 Gbit /s קישור, מהנדס עשוי להשתמש פיזור מודולים (DCMs) בכל אתר מגבר, יחד עם מפת פיזור אשר מבטיח את הפיזור המצטבר לא עולה על כמה אלפי ps /nm. ב 40 Gbit / , אלקטרוני כי העלות אטרקטיבית של פיזור גבוה של DF / DLCS.

מפעילי רשת גם מחשיבים את ה- Tradingoff בין רעש (מממגבר) לבין פיזור.Over-compensation יכול לגרום עונשים לא ליניאריים, בעוד שתחת ציות משאיר פיזור של שאריות השוהות המפחיתות את האות. המקלטים המודרניים יכולים לסבול עד ±50,000 ps/nm של פיזור chromatic, כלומר עבור קישורים מטרו ואזוריים רבים, שום פיצוי אופטי אינו נחוץ בכל הרשת.

מגמות עתידיות

ככל ששיעורי הנתונים ממשיכים להגדיל - 400 Gbit/s ו-800 Gbit/s נפוצים כיום ב-Data-center interconnect וברשתות ארוכות-haul - הדרישות של ניהול הפיזור הופכות מחמירות יותר. חוקרים חוקרים חוקרים חוקרים בודקים טכניקות למידת מכונה כדי לייעל את המפות ואת האלגוריתם של המקלט באופן דינמי.Hol-cores, אשר יש להם אי-לינאריות נמוכה ופיזור נמוך יותר, עלול להפחית את הצורך בפיצות פיצויים בעתיד, בנוסף ל-R25% (n-FRE) ל-R.comDV- 15-R) ו-R.304-R.comFREFREDVDV%-R.com דורשות (n-R) בתדירות גבוהה יותר, כלומר, אשר ידרוש פיזור נמוך יותר, כולל CREDREDREDV-R) של פונקציות סטנדרטיות (FRE) של פיזור נמוך יותר, כולל CLIDV-R.com) של CLIDV-R.com) של פונקציות סטנדרטיות (FRE) של CLIFREDV-R.com) של פיזור נמוך יותר, כולל CLIDV-R.com) ו-R.com

מסקנה

פיזור סיבים הוא תופעה פיזית בלתי נמנעת המשפיעה עמוקות על איכות האות האופטי המתקבל.מפיזור מודולי בסיבים מרובי מוזגות למצב הכרומטי וקוטוביזציה בסיבים חד-פעמיים, הרחבת הדופק גורמת לפיזור אותות, הגדלת שיעורי השגיאה הקטנים והמגבלות על מרחק שידורים.

לקריאה נוספת על הפיזיקה של פיזור כרומוזומטי, ראה:0 (Wikipedia) פיזור מעשי (Wikipedia) פיזור מעשי נבדקים בFLT:2Dispersion Compensation (RP Photonics)FLT 3: הפונקציה של פיזור מצב קוטב במערכות מהירות גבוהה נדונה ב-FLT:4 (סימולציות אופטיות)5 (Fal) אופטימפוסים) 5 (FLT5) תפוצה) .