Yüksek hızlı optik veri iletimi, modern küresel iletişimin arka kemiğini oluşturur, kıtalarda ve okyanuslarda hızlı bir şekilde değişimine olanak sağlar.Veri oranları 400 Gbps ve ötesinde, bu iletimlerin kalitesi ve güvenilirliği, optik fiberler içinde birkaç fiziksel fenomenleri yönetmek için kritiktir.En uygun teknoloji arasında kormatik dağıtım - uzun mesafelere kadar sinyal bütünlüğüne sahip olan yüksek kapasiteli optik bağlantılar.
Chromatic Dispersion
Chromatic Dağıtım (CD) optik sinyal yolculuğunun farklı bileşenlerinin bir fiber aracılığıyla farklı ve konumlarda nereye gittiğini ifade eder. Çünkü yüksek hızlı bir veri sinyali, bağlantının saf bir dalga boyun eğlendiricisi değildir (örneğin, lazer hattı genişliği veya modulation sidebands)
Standart tek mod fiberler (SMF), kormatik dağıtım iki temel fiziksel mekanizmadan ortaya çıkıyor: malzeme dağıtım ve dalga kılavuz dağılımı. Bu iki katkı, genel dağıtım parametresi üretmek için bir araya gelir:0)D[D) genellikle nanometer permeter (ps/(nm·km) başına resimosaniyeler birimlerinde ifade edilir.
Malzeme Dispersion
Malzeme dağılımı, ultraviyole ve kızılötesi, reraktif indeksin 1310 nm yakınındaki refraktif indeksinin (SiO2) temel bileşenleridir. Bununla birlikte, optik fiberlerin temel bileşenleridir.En yaygın olarak kullanılan 1550 nm penceredeki rezonans grupları nedeniyle, maddi dağıtım pozitif (kıtsal olmayan dalgalar) ve yaklaşık olarak 1310 nm'ye kadar yaklaşık +15'e kadar standart olarak katkıda bulunur.
Dalga kılavuz Dispersion
Dalga kılavuzluk dağılımı, fiber çekirdeği içinde bir modun uzaysal dağılımı ve kladding, standart bir optikte standart bir şekilde nm (yaklaşık -2 ila -3 ps / (nm·km) ile ayarlanan yüksek çözünürlükte, daha kısa dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalgalamalarını belirlemek için onları daha hızlı bir şekilde ayarlayın.
Chromatic dağılımı sabit bir değer değildir; yüksek çözünürlükte ve L-bandlar gibi ifade edilebilir ([D:0)[D/d ⁇ ) = dD/d ⁇ ). geniş bant sistemleri için (örneğin, C- ve L-bandlar üzerinde çok yönlü bölme) tazminat, tüm kanallarda dağıtım için gerekli olur.
Chromatic Dispersion'ın Yüksek Hızlı Optik İle Etkileri
Dijital optik bağlantılardaki korematik dağılımının en doğrudan sonucu, her bir bit (zeros ve olanlar) dağıtımdan sonra etkileşime girildiğinde, intersymbol müdahalesine yol açabilirler (ISI) ISI, alıcının her bir slotun enerjisini doğru bir şekilde örnekleme mücadelelerini artırır.Bu etki daha şiddetli hale gelir, örneğin 10 Gbps sinyalinin toplam 100 ps /nm; mütevazı 17 ps /nm •km, ortalama 100 km'lik bir kesintiye neden olduğu daha yüksek veri oranlarının düşmesine neden olur.
Data Rate ve Distance
Veri oranı ve bağlantı mesafesinin ürünü, 10 Gbps'den 100 Gbps'ye kadar hızların daha da kritik hale geldiğini açıklar (100 Gbps ve daha yüksek, tutarlı algılama ve dijital sinyal işleme (DSP) elektronik tazminatın izin verdiğinden daha fazla eleştirel hale gelir.
Dahası, chromatic dağılımı optik fiberlerdeki diğer nonlinear etkilerle etkileşime girer, örneğin kendi kendine-faksiyon (SPM) ve dört dalgalı karışım (FWM) ile çok uzun zamandır yapılan sistemlerde, orta miktarda dağıtım kasıtlı olarak muhafaza edilir (daha fazla fiber olmayan) FWM, bu yoğun WDM sistemlerine zararlıdır.
Faktörler Chromatic Dispersion
Gerçek dünya fiber bağlantıda bir sinyal tarafından deneyimlenen kronolojik dağılımı birkaç faktör:
- [FONT=0]Wavelong[DÜDÜT:1): Tarif olarak, dağıtım, sıfır-dispersion (e.g., 1310 nm) en düşük camla uyumlu olmayabilir (1550 nm). Modern sistemler genellikle 1550 nm'de çalışır ve eşlik eden dağıtım için telafi edilir.
- [FONT=0]Fiber Type and Design[DÜDÜT:1)[Üye Olmayanlar: Standart SMF (G.652), WDM'nin tipik bir dağılımına sahiptir. 1550 nm. Dispersion-değiştirilebilir fiberler (G.653) sıfır-dision noktasını 1550 nm'ye taşırlar, ancak FWM'yi desteklerler ve nadiren WDM'de kullanılırlar.
- [FONT=0]Temperature[[Dönetici: Fiber chromatic Dağıtımı küçük bir sıcaklık bağımlılığı sergilemektedir - 0,01-0.002 ps/(nm·km· °C) kısa sürede kabul edilebilir olsa da, bu, günde birkaç ps / (nm·km) dağılımının dağılımına neden olabilir.
- [FONT=0)Işık Kaynağı Band genişliği[[DÜDÜT:1): Daha geniş bir kaynak hattı genişliği (örneğin doğrudan modlu lazerler) deneyimler daha yüksek dağıtım cezasını sağlar. Yüksek hızlı sistemler dar anahtar kelimelik dağıtılmış geri bildirim (DFB) lazerler veya dış boşluk lazerler ve dış modülasyonu chirp-indüklenmiş ⁇ genişletmek için kullanır.
- [FONT=0]Modulation and Pulse Shape[Dönetici: Bazı modulation formatları (örneğin, SPSK) basit bir şekilde daha tolerek (OOK) Daha Gelişmiş nabul şekli, Nyquist şekillendirme gibi, spektral genişliği ve dolayısıyla dağıtım kaynaklı cezaları azaltır.
Dispersion Management ve Mitigation Techniques
Son dört yılda, optik mühendisler kronolojik dağıtımla savaşmak için kapsamlı bir araç geliştirdiler. Teknik seçimi biraz oran, mesafe, bütçeye ve sistemin DSP ile doğrudan algılama veya eş algılamayı çalıştırdığına bağlıdır.
Dispersion-Shifted ve Non-Zero Dispersion-Shifted Fibers
Dispersion-değiştirilebilir fiberler (DSF) dalga kılavuz profili değiştirir, böylece G.655 ve G.656 kontrollü miktarda dağıtım sağlar (2 ila 6 ps / (nm·km) 1550 nm. Bu küçük dağıtım, bugün doğrusal olmayan kablolar azaltırken, uzun süreli cezaları kontrol eden birçok kabloyu kullanır.
Dispersion Compensation Modülleri
DCMs, bir iletim fiberinin pozitif dağılımını karşı koymak için negatif dağılımı sağlayan doğrusal optik cihazlardır.
- [FONT:0)Dispersion-Compensating Fiber (DCF))[Üye Olmayan Özel bir fiber, yüksek negatif dağılımı olan (tipik olarak –80 ila –160 ps / (nm·km) ve negatif bir dağıtım eğimi DCF, bir modüle kilitledi ve yükseltici sitelere eklenerek dağıtımlardan bir araya gelir.
- [FONT:0]Fiber Bragg Hogs (FBGs)[[FBG)[[FBG)[0]: Chirped FBGs, dalga uçları sağlar ve hem de hem dağıtım hem de eğimi telafi edebilir, ancak genellikle orta mesafede kullanılabilir, metro senaryolarında kullanılır.
Elektronik Dispersion Compensation ve Digital Signal Processing
Coherent optik iletim sistemleri - şimdi 100 Gbps ve yukarıda standart - herhangi bir optik tazminat için telafi etmek için dijital sinyal işleme (DSP) kullanın ve DSP, yüksek analog bir tepki filtresi gerektirir. DSP'nin tazminatını tersine çeviren bağlantıları aşabilir veya doğrudan miras alma sistemleri kullanılabilir.
Source Optimizasyon
Kaynak ⁇ genişliğini doğrudan dağıtım cezasını azaltır. Teknikler şunları içerir:
- [FONTD:0]Narrow-line geniş lazerler[Dönder: Dağıtılmış geri bildirimler (DFB) 1-10 MHz hattı genişliği standarttır.
- [FONT=0]Dönekleme[[Dönetici:))[Döneticileri veya elektro-abpsiyon modülleri kullanarak, doğrudan lazer modulationları, spektrumu genişleten chirp'ı ortadan kaldırır.
- [FONT=0) Gelişmiş modülasyon azaltılabilir ⁇ içeriği[DÜT:1): Örneğin, yükseltilmiş-cosine veya Nyquist filtreleriyle şekillendirmek sinyal bant genişliğini sınırlandırır, etkili dağıtım etkisini azaltır.
Gelişmiş Modulation Formats
Basit OOK'un ötesinde, birkaç gelişmiş format, kormatik dağılımına esneklik sunar:
- [FOSK) ve Diferansiyel Quadrature Faz-Shift Anahtarlama (DQPSK)[DQPSK)[Dönemli modlar, daha uzun bir süre ulaşmanın etkisini azaltır, ancak doğrudan kormatik dağılımın duyarlılığı azaltırlar.
- [FONT=0)Koherent Quadrature Faz-Shift Keying (QPSK) kutuplaşma çokluxing[[Dönetici: 1) Bu, 100 Gbps sistemlerinin temelidir.
- [FONT=0)Orthogonal Frekans-Division Multixing (OFDM))[Döneticileri bölmek için, OFDM büyük ölçüde altkarrier başına dağılımın etkisini azaltır. Ancak, yüksek üst düzey koruyucu güç oranı nedeniyle yaygın olarak kullanılmamıştır.
Modern Optik Ağlarda Chromatic Dispersion
Bugünün optik ağlarında - kısa erişim içi merkez bağlantıları (onların metresi) transkripsiyon denizaltı kablolarına (toplamsal denizaltı kablolarına) uydurulur - dağıtım yönetimi mesafe ve veri oranına uygundur.
[DÜSÜ:0) Uzun mesafeli ağlar [DSPT:1] (tipik olarak 80-100 km) standart SMF veya maküla ile DSP'ye bağlı olarak, DSP'ye bağlı olarak DCM'leri ortadan kaldırabilir.
[FONT:0)Submarine kablolar genellikle fiberin kendisini pozitif ve negatif dağılımın bölümlerini değiştirdiği, yaklaşık sıfır net dağıtımını elde eden özel dağıtım-managed spans kullanır.
[FONT=0]Metro ve erişim ağları [Dönetici:0] Daha kısadır, bu yüzden dağıtım çok daha az bir şekilde dağıtılır.
Future: Terabit Hızlarında Azaltım Yönetimi
Endüstri 800 Gbps'ye doğru hareket ettiği gibi, 1.6 Tbps ve ötesinde, kanal sembolü oranları 100 GBaud'u aşıyor. Bu hızlarda, hatta mütevazı miktarda kormatik dağıtım bile sıkı dağıtım toleranslarına dönüşüyor. İki trend ortaya çıkıyor:
- [FONT:0) Komherent DSP[DÜDÜT:1)'e güvenerek, DSP çipleri on binlerce ps / nm tamamen yok edebilir, potansiyel olarak optik DCM'leri ortadan kaldırır.
- [FONT:0]Wavelong-division multiplexing gelişmiş kazanç şekillendirme ile birden çok yönlüdür[[Dönetici: Future sistemleri S, C ve L grupları kapsayan geniş bant yükselteçleri kullanabilir (120 nm'ye kadar) Bu geniş kapsamlı bir alandaki eğimi ve dağıtım eğimi yönetmek, mümkün olduğunca basit, tunable ve otomatik tazminat gerektirir.
- [FONT=0]Space-division multiplexing[[Dönetici: Çokcore ve birkaç mod fiberler, chromatic Dağıtım inter-core ve Inter-modetalk. New Digital processing teknikleri, like multiple-input multiple- ⁇ (MIMO) DSP, dengeleme ve haçla etkileşime girmeli.
Ayrıca, fotonik bütünleşik devrelere (PICs) daha küçük, daha ucuz ve ayrı fiber veya FBG modüllerinden daha güvenilir olan hesaplamalar üzerine yapılan sözler. Bunlar doğrudan verici veya alıcıya entegre edilebilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Chromatic dağılımı yüksek hızlı optik veri iletiminde temel fiziksel bir sınırlamadır. Etkileri - bu meydan okumayı genişletir ve ağ kapasitesinin üst düzey büyümesini sağlar - veri artışı ve optik bağlantıların ilkelerine ulaşırken, daha hızlı, daha güvenilir bir optik dağıtım modülleri ile, gelişmiş modülasyon biçimleri ve güçlü elektronik sinyal işleme, mühendisler bu meydan okumayı sürekli olarak aşacaktır.
Daha fazla okuma için, [[Döneticileri:0)Wikipedia'nın chromatic Dağıtımı Üzerine Yazısı[[Dönetici:2)Fiber Optik Derneği'nin teknik referansı).