Giriş Giriş Giriş

Optik iletişim sistemleri, modern yüksek hızlı veri ağlarının arka kemiğini oluşturur, gigabit ve okyanuslar boyunca yayınlayabilmelerini sağlar. Bu sistemlerin performansı optik alıcıya eleştirel bir şekilde bağlıdır - gelen ışık pulsuna dönüşen bileşen elektrik sinyallerine ulaşır.Bu makale optik yansımaları arasında, sinyal yansımaları hem de küçük yansımaları, kontrol edilmemiş olsa bile, gürültüyü, distort zamanlamasını tanıtabilir ve bir bağlantıya ulaşır.

Optik sistemlerde Signal Reflections'ı Anlamak

Signal yansımaları, bir fiber aracılığıyla seyahat eden optik sinyalin bir kısmı, sistemin diğer bölgelerine geri yönlendirildiğinde ortaya çıkar. Bu yansımalar, reraktif indeksin bir şekilde değiştiği noktada ortaya çıkıyor - bağlantılarda, splices, ya da fiber sonun düzgün bir şekilde sona ermemesi durumunda fiber uç arasındaki arayüze yol açıyor.

Optik sistemleri etkileyen iki temel yansıma türü:

  • [FONT:0)Discrete yansımaları:[Dönetici:[Dönetici:0)Pekiz yansımaları:[Dönetici: 1 ) Bir cam hava arayüzü gibi yerelleştirilmiş olaylarda, mekanik spliceler veya hasarlı fiber bölümlere yol açanlar, genellikle Fresnel yansımalarından kaynaklanır, ki bir adım geri dönüşte bir adım değişir. Örneğin, cam hava arayüzünde (refraktif indeksi 1.47 ila 1.00)
  • [FONT:0)Distributed yansımaları: Sürekli arkadan gelen, öncelikle Rayleigh, camdaki mikroskobik yoğunluktan kaynaklanan geri dönüyor.Bu sonuçlar düşük seviyeli, zaman seviyesindeki bir yansıma ile sonuçlanır.

Toplam yansıma gücü optik geri dönüş kaybı (ORL), decibels'te ölçüldü. Daha yüksek ORL değeri daha az yansıma gösterir - örneğin, 60 dB geri dönüş kaybı ile bir bağlantı olayı ışığın sadece% 0,001'sini yansıtmaktadır.

Fresnel Yansı ve Eleştirel

Fresnel yansımaları, bir dizi refraktif indeks n1'de seyahat ederken meydana gelir. Normal cilt için yansıma katsamı R = (n1 - n2) / (n1 + n2) - 40 dB geri dönüş kaybı, en yaygın Fresnel uç yüzler için cam hava arayüzündedir.

Fresnel yansımanın bir diğer kaynağı, optik dedektörleri, lazer diyotları ve pasif ayrılıkçılar gibi fiber ve diğer optik bileşenler arasındaki arayüzdür. Bu yansımalar özellikle sorunludur, çünkü aşırı gürültü ve hatta optik istikrarsızlıka neden olabilirler.

Rayleigh Backscattering

Rayleigh arkaları ışıktan elastik olarak camdaki rastgele yoğunluk ve kompozisyon varyasyonları ile dağınık olarak ortaya çıkıyor. Optik zaman-domain refometrelerde kullanılan temel mekanizmadır (OTDRs), ancak bir iletim sisteminde, vericiye doğru giden ışık bir ses zemini yaratır. Aktif ağlarda olduğu gibi, aktif ağlarda olduğu gibi, arka planlı sistemlerde kullanılan ışıklara karşı geri dönüşler yalnızca önemli hale gelir.

Signal Reflections

Yanmalar optik bağlantı boyunca birçok noktada tanıtılabilir. Her bir nedeni anlamak onları kontrol etmeye yönelik ilk adımdır.

Stokastik ve Endface Quality

Optik konektörler, iki konektörlü ferrules arasında küçük bir hava boşluğu bile bir cam-hava gözlük arayüzü yaratır. uç yüzler mükemmel bir şekilde parlatılır veya petrol, toz veya kalıntıları ile enfekte değilse, yansıma dramatik bir şekilde artar.

Kablo tipi önemli. Standart fiziksel temas (PC) kablolar fiber uç yüzleri eğriliyor, böylece fiber çekirdekler çiftleştiğinde, hava boşluğunu azaltır. Ultra-fiziksel temas (UPC) konektörleri geri göndermeden ziyade, daha sıkı bir yarıçap ve pürüzsüz bir şekilde geri dönüş kaybına yol açabilir -50 dB veya daha iyi.

Fiber Splicing'de Kusurlar

Splicing – füzyon veya mekanik – iki fiber arasındaki kalıcı veya yarı-permanent bağlantı yaratır. füzyonda, fiberler birlikte erimiş, iyi bir füzyon splice çok az refraktif bir diziniğe sahiptir (tipik olarak:0)60 dB. ancak, fiberler yanlış, kirlenmiş veya kurur, veya eğer yay parametreleri optimize edilmezse, sert bir noktaya kadar.

Reraktif Index Mismatches at Interfaces

Bir optik sinyal bir başka bileşenden geçtiğinde - örneğin, bir fiberden bir fotodiode'ye kadar - reraktif indeks değişikliği yansımaya neden olabilir. Birçok bileşen bu şekilde en aza indirmek için tasarlanmış kaplamalar, ancak küçük yanlış eşleştirmeler bile -20 dB'ye -30 dB'ye yansımaları oluşturabilir. benzer şekilde, fiber temel ve cladding arasındaki arayüz tasarımla iyi bir şekilde uyumludur, ancak bükme veya mikrobends, cladding'ye ışık getirebilir ve geri dönebilir.

Kırık veya Hasarlı Fiber Segmentleri

Fiber'de fiziksel bir mola - ya tam bir kırık veya mikroskopik bir çatlaklar - her zaman güçlü bir Fresnel yansıma yaratır çünkü boşluk bir hava arayüzü sunar. Bir mikrokrack gelişmiş bir iyileştirici fiberler sadece BER'i etkilemez, aynı zamanda yüksek güç lazerleri ile çalışan bakım personeli için güvenlik tehlikelerini de yaratır.

Bends ve Microbends

Dükleer doğrudan ayrı bir yansımaya neden olmaz, daha sonra cam ceket veya diğer sınırlarda kaçış veya yansıtacak şekilde ışık, biraz ışık yayılabilir, ancak daha az şiddetli virajlarda, ışık, tırnak arayüzü yansıtacak şekilde arkaya dönebilir, sinyalin gecikmiş ve sık sık sık sık çarpıtılmış bir kopyasını oluşturabilir.

Signal Reflections on Alıcı Performansı Üzerine Etkileri

Optik alıcı üzerindeki yansımaların etkisi çok yönlüdür. Alıcı ön sonu bir fotodetektör (tipik olarak bir PIN veya avalanche fotodiode), transimpedans yükselteç (TIA) ve karar devreleri tarafından takip edilir.

Inter-Symbol Interference (ISI)

Bir yansıma pulu alıcıya ana sinyale göre bir süre gecikme geldiğinde, bu biraz daha kısa olduğu yüksek oranda problemli.Eğer yansıma yeterince güçlüyse, yankı 10 metre uzaklıktaki bir “0” ile örtüşebilir, ilk sinyalde biraz yanlış bir algılamaya neden olur.Bu özellikle de birkaç saniyenin kısa olması gerekir. Örneğin, 10 Gbps'de, biraz önemliyse.

ISI'nın ciddiyetine, sinyal gücüne yansıyan güce, diferansiyel zaman gecikmesine ve alıcının eşitleştirme yeteneklerine bağlıdır. Uncompensated yansımaları, birkaç derece emirle biraz hata oranını artırabilir.

Gürültü artışı ve Signal-to-Noise Oran Degradasyon

Alıcıya ana sinyal ile gelen ışık, doğrudan algılama sistemleri ile birlikte, fotodetektöre sinyalini artıran ve bir DC dengeleme ve ek rastgele dalgalanmalar üretebilen yansımaları azaltır.Bu, sinyal-to-noise oranını azaltır (SNR), doğrudan alıcı duyarlılığı etkiler.

Hatalar ve Jitter

Optik alıcılar, gelen veri akışının zaman çizelgesini çıkarmak için saat kurtarma devrelerini kullanırlar. Güçlü yansımalar yükselen ve pulların kenarlarını atlatabilir, zamanlama jitter'i taklit etmek için zamanlama devrelerini kullanabilir, bu sonuçlar yatay göz açma olasılığını azaltır ve yüksek hızlı bağlantılar (100 Gbps ve ötesinde), sub-picosan jitter bile hata düzeltme için BER'i yukarıdan aşağıya doğrulayabilir.

Azaltıcı Sistem Reach

ISI, gürültü ve zamanlama jitter, sinyalin yenilenmesi olmadan en yüksek mesafeyi azaltır. Sistem erişimi, genel optik güç bütçesiyle sınırlıdır - sinyal gücünü etkin şekilde çalar ve gürültü ekler, operatörün süresini kısaltmasına veya daha pahalı yükselteçlere zorlayın. Uzun zamandır denizaltı bağlantılarında, yansımalar nedeniyle sistem başına 0,5 dB artış.

Relative Intensity Gürültü (RIN) Geliştirme

Doğrudan modlanmış lazerler kullanarak vericiler için, lazer boşluğu yeniden çağıran ışık, düşük frekanslı gürültü üretmek için lazere neden olabilir (RIN). Bu özellikle lazerin iç modları ile uyumlu olduğunda şiddetlidir. gelişmiş RIN o zaman alıcıya yayılabilir, gürültü zeminini abartabilir ve daha da yüksek derecelendirici BER. Etki optik geri bildirim gürültüsü veya tutarlılığı çöker ve tamamen lazerle uyumlu hale getirir.

Signal Reflections için Dava Teknikleri

Mühendisler yansımaları bastırmak ve alıcı performansı üzerindeki etkilerini azaltmak için geniş bir teknik cephane geliştirdiler. Bu yöntemler, bileşen düzeyinde tasarım seçimlerinden sistem düzeyindeki tazminata kadar çeşitli.

Düküme Fiziksel İletişim (APC)

En yaygın olarak kabul edilen mitigation, APC konektörlerinin kullanımıdır, bu nedenle fiber uç yüzleri genellikle 8 derece açıdan geri döner. Işık, yüksek çözünürlükte 40 dB veya daha iyi olduğunda, PC konektörleri ve - yüksek performanslı ağlarda standarttır.

[[Dönemli not:[Dönemli not:[Dönemli) APC konektörleri, son yüzlere zarar vermeden PC veya UPC bağlantılarıyla birlikte eşlemez.

Optik izolasyonatörler

Optik isolators, sadece bir yönde geçme ışığa izin veren magneto-optik cihazlardır. sadece verici lazerten sonra yerleştirilen zaman, yüksek güç verici vericileri ve yerel osilatörün geri dönüşsüz gürültüyü önlemesi için temellenirler.

Isolator fiziğinin kapsamlı bir açıklaması için, [FONT:0]Fiber Optikleri optik üzerinde satış yazısı için ).

Proper Splicing Techniques

Yüksek kaliteli füzyon splices çok düşük yansıma ile yakın olmayan bir ortak üretir. Anahtar faktörler şunları içerir:

  • [FONT=0)Mutfaklı ark parametreleri:[Dönetici:[Dönetici: 0) Saç gücü, süresi ve fiber tipine göre örtüşür (örneğin, standart SMF vs. dağıtım-değiştirilebilir fiber).
  • Tesve ve cleaving: Fiber endface, bir cleave açısı <1 derece ile kirletici olmayan olmalıdır.
  • [FONT:0]V-groove hizası: [Döneticileri kullanarak otomatik çekirdek-ment füzyon splicersler daha sonra sıralı dengelemenin en aza indirgenmesini sağlar.
  • [FONT:0]Post-splice doğrulama:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:0)[FONT-splice doğrulama:[DNTT:1).

Mekanik splices için, taze indeksleme jeli kullanarak ve fiber uçlarının sağlanması için, yansıma bütçelerinin sıkı olduğu her zaman tercih edilir olsa da, füzyon her zaman tercih edilir.

Fiber Endface Temizlik ve Polonyaing

Bağlantı uçları üzerindeki kesintiler, yüksek yansımaların en yaygın kaynaklarından biridir. Toz parçacıkları, petrol filmleri ve üretimden gelen kalıntılar, saç kurutma merkezleri ve reraktif indeks değişiklikleri ile düzenli bir inceleme, ücretsiz olarak ve temiz alkol ile yapılan bir testte ve herhangi bir bakım prosedüründe zorunludur.

Kalıcı yüklemeler için, kablolar fabrikada parlanır.Kar kalitesi not edilir: PC parsi hafif bir dome şekli bırakır, UPC parsi pürüzsüz bir yüzeye sahiptir ve APC pars plana sahiptir.Her zaman sistem için gerekli geri dönüş kaybı için belirtilen dereceyi kullanır.

Yanan - Fiber Tipleri Azaltın

Bazı uzmanlık fiberleri, daha iyi bir mikrobending duyarlılığını azaltmak için tasarlanmıştır, daha sonra yansıtan cladding modlarına ışık darbesi olasılığını azaltır.Daha düşük parçalar kullanarak, Rayleigh gürültülerini dağıtan sistemlerde daha iyi performans sağlarken, daha uzun süre boyunca yansımaz olan ısıtılmış ısıtılmış ısıtılmış ısıtılmış ısıtılır.

Optik Circulators kullanımı

Biyön sistemlerde veya ağlarda algılama için ışık yakıyor (örneğin, dağıtılmış sıcaklık algılaması), bir optik dolaşımda veya alıcıya geri dönmelerine izin vermek yerine, taşıyıcılardan gelen 3 veya daha fazla portlara kadar doğrudan yansımaları yönlendirebilir.Bu teknik genellikle fiber optik sensörlerde ve belirli WDM mimarisinde kullanılır.

İleri Hata düzeltmesi (FEC) bir Sistem-Level Mitigation

FEC yansımaların boyutunu azaltmıyorken, hammaddelerin çiğ BER'i 10 -3 veya daha yüksek itmelerine zorlaması için doğrulanabilir bir şekilde FEC'yi kullanabilirsiniz.

FEC'de fiber optiklerde (FEC'de) satış yazısı için US $ 0 ([FONT) bakınız.

Network Design and Test En İyi Uygulamaları

Tasarım aşamasında, yansıma bütçeleri her bağlantı segmenti için belirtilmelidir. ITU-T standartları (e.g., G.652 tek mod fiber için) en fazla ayrı yansımaları tavsiye eder - 35 dB tipik ağlarda splices için, yüksek oranda yüksek orandaki gerekliliklerin testi.

Ayrıca, uzun mesafeli bağlantıları tasarlarken, yüksek çözünürlüklü noktaları (örneğin, tarayıcılar) verici veya alıcıya yakınlaştırma. Yeterli fiber mesafe ile yansımaları gözden geçirme ve ana sinyalle müdahale etme.

Elektrik Domain'de Impedance Matching in the Electrical Domain

Signal yansımaları öncelikle optik bir fenomen olmasına rağmen, fotodetektör ve TIA, ikincil etkiler üretebilecek elektriksel dürtülere sahiptir.Bu özellikle PAM-4 gibi hızlı modulationlar ile elektrik bant genişliğinin kritik olduğu.

Pratik Yanmalar Bütçe Örnek

Her bir mitigation'in önemini göstermek için, standart tek mod fiber'in 80 km üzerinde çalışan varsayımsal bir 10 Gbps bağlantı düşünün.Sistemin toplam izin verilen cezayı yansımalardan kullanmak 1 dB. APC konektörlerini geri dönüş kaybıyla kullanarak -70 dB (mal olarak sıfır ceza) ve füzyon ile - toplam maliyetin 1 dB'ye kadar - bu nedenle, PC bağlantılarının bağlantısını kullanmak için yeterli olacaktır.

Future Challenges: Yüksek Hızlar ve Coherent Systems

Veri oranları 800 Gbps ve 1.6 Tbps'ye tırmanmaya devam ettikçe, alıcıların yansımaları arttıkça daha kısa süreler, jitterleri daha zararlı bileşenlerden (ve böylece arayüzlerin sayısını) ve kutuplaşma bilgilerini kullanan, yüksek derecede hassastır.

Bir derinlemesine koherent sistem gereksinimlerine bakmak için, [[Dönetici:0)Işık okumanın uyumlu optik iletime kılavuzunu ifade eder).

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Signal yansımaları optik iletişim sistemlerinde kalıcı bir zorluktır, doğrudan alıcı duyarlılığı, giderek daha fazla hata oranları ve sınırlı iletileri ulaşır. birincil nedenler - bağlantı arayüzleri, hataları düzeltme ve ayrıntılı testlerle birlikte, bu yöntemler yansımaların iyi ayarlanmış teknikleri kullanarak yönetilebilir: APC konektörleri, optik kanallar, düzenli temizlik ve dikkatli bir ağ tasarımı. İleride doğrulanmış bir şekilde kontrol edilen bir şekilde, doğrulayıcılar, doğrulayıcılar ve doğrulayıcılar için kullanılabilir hale gelir.

Optik geri dönüş standartları ve test teknikleri hakkında daha fazla okuma için, [FONTD:0)Fiber Optik Derneği'nin yansımaları üzerine referansını gör).