Что такое дисперсия?
Дисперсия – это явление размывания во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала, которое приводит к увеличению длительности импульса оптического излучения при распространении его по оптическому волокну. Высокий уровень дисперсии влечет за собой повышение параметра ошибок BER
Типы дисперсии в оптическом волокне
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
•Межмодовая дисперсия |
|
|
ММ волокно (Ступенчатый |
|
|
|
|||||
Обусловливается различием скоростей |
|
|
профиль) |
|
|
|
|||||
распространения оптических мод |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
сигнала (только в многомодовом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
волокне) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
SMF |
|
|
|
|||
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Хроматическая дисперсия |
|
|
|
|
|||||||
Обуславливается наличием в спектре |
|
|
|
|
|
||||||
оптического сигнала более чем одной |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
составляющей на разных длинах волн. 2 |
|
|
|
|
• |
SMF |
|
||
Поляризационная модовая |
|
|
|
|
|
|
|
||
дисперсия |
|
|
|
|
Обуславливается различием |
|
|
|
|
|
|
|
||
скоростей распространения |
|
|
|
|
ортогональных поляризационных |
|
|
|
|
составляющих оптического сигнала |
|
|
|
|
Две составляющие хроматической дисперсии в оптическом волокне
•Материальная дисперсия, обусловленная зависимостью показателя преломления сердцевины ОВ от длины волны. Материальная дисперсия зависит от типа материала сердечника волокна и от наличия и состава примесей.
•Волноводная дисперсия, обусловленная
направляющими свойствами оптического волокна, то есть наличием волноводной среды распространения (сердцевина и оболочка). Вклад волноводной дисперсии зависит от радиуса сердцевины, разности показателей преломления сердцевины и оболочки и
числа оболочек. Наличие этого типа дисперсии позволяет производителям оптических волокон разрабатывать волокна практически с любыми дисперсионными характеристиками.
Влияние хроматической дисперсии
•Спектр оптических сигналов имеет конечную ширину
•Составляющие спектра распространяется с разными скоростями
•Вследствие этого различные составляющие сигнала достигают точки приема в разное время
•Таким образом различные составляющие спектра имеют разную задержку распространения
•Влияние дисперсии:
–Ограничение скорости передачи данных
–Ограничение длины участков регенерации на
высокоскоростных ВОЛС
Влияние хроматической дисперсии
Обуславливается наличием в спектре оптического сигнала более чем одной составляющей на разных
длинах волн. Эти составляющие распространяются по
оптическому волокну с различной скоростью и
претерпевают различные задержки времени.
Начальная форма |
Влияние дисперсии |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ширина спектра источника
Межсимвольная интерференция
0 1 0 0 1 0 1 1 0
0 1 1 0 1 1 1 1 1
Первоначальный
сигнал
Дифференциальная
задержка
Ошибки
декодировани
Нормирование хроматической дисперсии
• Хроматическая дисперсия (D) измеряется в
пс/нм*км
–Дифференциальная задержка (пс)
–На центральную длину волны источника (нм)
–На длину измеряемого участка (км)
•D > 0: составляющие сигнала с большей длиной волны распространяются быстрее
•D = 0: в данном диапазоне длин волн составляющие
сигнала распространяются с одинаковой скоростью.
Основные характеристики дисперсии:
–Длины волны нулевой дисперсии
– 
Наклон дисперсионной
характеристики
Типы оптических волокон
|
|
|
Attenuation |
|
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
(dB/km) |
|
||
Fiber Type |
1310 nm |
1550 nm |
|
|||
9/125 Conventional (SMF-28) |
0.35 |
0.25 |
|
|||
9/125 Dispersion Shifted |
0.35 |
0.25 |
|
|||
9/125 WDM Optimized |
0.35 |
0.25 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Chromatic Dispersion
(ps/nm*km)
|
1310 nm |
1550 nm |
|
|
|
||
|
0 |
17 |
|
|
|
||
|
-15 |
0 |
|
|
-12 |
3 |
|
•Обычное волокно (“SMF”) имеет “несмещенную” характеристику хроматической дисперсии
•Волокна со смещенной дисперсией имеют длину волны нулевой дисперсии сдвинутой в область 1550 нм (DSF)
•“WDM оптимизированное” волокно – волокно с ненулевой смещенной дисперсией (NZDSF)
Характеристики хроматической
дисперсии для различных типов ОВ
SMF
Dispersion [ps/nm-km]
10 |
1550nm “DWDM” window |
|
5
0 |
1530 |
1535 |
1540 |
1545 |
1550 |
|
1560 |
1525 |
1555 |
||||||
-5 |
DWDM channels must stay away from the |
||||||
|
zero-dispersion point due to non-linear |
||||||
|
effects. NZDSF keeps dispersion low but |
||||||
|
non-zero in the 1550nm window. |
|
|
||||
1565
NZDSF
Dispersion
Shifted Fiber Wavelength [nm]
|
Зачем измерять хроматическую |
|
|||||||||||||||
|
дисперсию? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
• Ограничение полосы |
|
|
|
|
|||||||||||||
Для 45 км волокна с 1 нм шириной |
|
|
|||||||||||||||
пропускания |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
спектра источника wide source |
|
|
|
ПолосапропусканияОВ (MHz) (MaxDataRateinMbps) |
|||||||||||||
Дисперсия(ps/nm*km) |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 000 |
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 000 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 000 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 000 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 000 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 000 |
||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 000 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 000 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
-5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 000 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 000 |
|
|
-10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
1250 |
1270 |
1290 |
1310 |
1330 |
1350 |
1370 |
1390 |
1410 |
1430 |
1450 |
1470 |
1490 |
1510 |
1530 |
1550 |
|
Wavelength (nm)