Góc tư vấn cáp quang

Sự phân tán sợi quang fiber dispersion là gì?

17/04/2021

Tán sắc sợi thể hiện trạng thái lan truyền của tín hiệu đầu vào bên trong sợi quang và đề cập đến sự biến dạng tín hiệu gây ra bởi sự lan truyền của các thành phần tần số khác nhau hoặc các thành phần chế độ khác nhau của tín hiệu quang ở các tốc độ khác nhau. Nó chủ yếu bao gồm ba trường hợp: tán sắc giữa các chế độ, phân tán sắc độ và phân tán chế độ phân cực.

Phân tán giữa các chế độ (Inter-mode dispersion)

Tán sắc giữa các chế độ là một cơ chế méo tín hiệu xảy ra trong các sợi đa mode và các ống dẫn sóng khác. Trong sợi cáp quang multimode, các tia sáng đi vào sợi quang ở các góc tới khác nhau đều được xác định theo một đường đi hoặc một chế độ. Vì đường truyền của mỗi chế độ là khác nhau, tốc độ truyền của nó (tức là tốc độ nhóm) cũng khác nhau, do đó việc truyền tín hiệu giữa các chế độ có sự chênh lệch về thời gian giữa khi đến đầu cáp quang.
Phân tán giữa các chế độ (Inter-mode dispersion)
Nói chung, một số tia sáng sẽ truyền trực tiếp qua lõi (chế độ dọc trục), trong khi các tia sáng khác sẽ bị phản xạ qua lại giữa ranh giới lớp phủ / lõi và truyền về phía trước dọc theo ống dẫn sóng ngoằn ngoèo, là bước khúc xạ trong hình bên dưới . Tỷ lệ sợi cáp quang multimode được hiển thị.

Thực tế là một khi ánh sáng bị khúc xạ, sự phân tán giữa các phương thức / phương thức phân tán xảy ra ngay lập tức. Trong số đó, sự phân tán giữa các chế độ có tương quan thuận với đường truyền, nghĩa là sự phân tán giữa các chế độ gây ra bởi chế độ bậc cao (ánh sáng đi vào ở góc lớn hơn dài hơn) cao hơn so với chế độ bậc thấp. (ánh sáng đi vào với góc nhỏ hơn và khoảng cách ngắn hơn).

Sợi cáp quang multimode có thể chứa tới 17 chế độ truyền ánh sáng cùng một lúc và độ phân tán giữa các chế độ của nó cao hơn nhiều so với sợi cáp quang single-mode. Điều này là do sợi cáp quang đơn mode có một phương thức lan truyền duy nhất, tức là ánh sáng truyền dọc theo lõi (chế độ dọc trục) mà không bị phản xạ đến ranh giới phủ, do đó không xảy ra hiện tượng tán sắc giữa các phương thức.

Tuy nhiên, nếu bạn sử dụng cáp quang đa mode chỉ số phân cấp, tình hình sẽ khác. Mặc dù ánh sáng cũng truyền theo các phương thức khác nhau nhưng do chiết suất của lõi không đồng nhất nên đường truyền của ánh sáng không còn là đường thẳng mà là đường cong, tốc độ truyền của ánh sáng cũng thay đổi. Do đó, chế độ giữa các chế độ có thể được giảm bớt đáng kể bằng cách chọn một phân bố chiết suất thích hợp. Sự phân tán. 

Phân tán màu (Chromatic dispersion)

Tán sắc màu đề cập đến hiện tượng mở rộng xung ánh sáng gây ra bởi các nhóm vận tốc khác nhau của các thành phần bước sóng khác nhau trong sợi quang trong nguồn sáng, bao gồm phân tán vật chất và phân tán ống dẫn sóng.
Phân tán màu (Chromatic dispersion)
Sự tán sắc của vật liệu là do sự phụ thuộc của chiết suất vào bước sóng của vật liệu lõi, trong khi sự tán sắc của ống dẫn sóng là do sự phụ thuộc của hằng số truyền phương thức vào các thông số sợi (bán kính lõi, chênh lệch chiết suất lõi và lớp phủ) và bước sóng tín hiệu Gây ra theo quan hệ tình dục. Ở những tần số nhất định, sự phân tán vật chất và sự phân tán ống dẫn sóng có thể triệt tiêu lẫn nhau, dẫn đến sự phân tán sắc độ có bước sóng gần bằng 0.

Trên thực tế, sự phân tán sắc độ không phải lúc nào cũng bất lợi. Ánh sáng truyền với các tốc độ khác nhau ở các bước sóng hoặc vật liệu khác nhau, làm cho xung ánh sáng được mở rộng hoặc nén trong sợi quang, do đó có thể tùy chỉnh cấu hình chiết suất để tạo ra sợi cho các mục đích khác nhau. Sợi cáp quang G.652 là một ví dụ. 

Chế độ phân tán (Polarization mode dispersion)

Tán sắc chế độ phân cực (PMD) phản ánh sự phụ thuộc phân cực của các đặc tính lan truyền của sóng ánh sáng trong sợi quang. Có hai chế độ phân cực vuông góc lẫn nhau trong chế độ cơ bản của sợi quang thực tế. Lý tưởng nhất là hai chế độ phân cực nên có các đặc tính truyền sóng ánh sáng giống nhau, nhưng nói chung, sẽ có sự khác biệt nhỏ trong các chế độ phân cực khác nhau. Điều này là do sự thay đổi hoặc rối loạn về nhiệt độ và áp suất trong quá trình lan truyền, dẫn đến tốc độ truyền của hai chế độ phân cực khác nhau, dẫn đến trễ thời gian và phân tán chế độ phân cực.
Chế độ phân tán (Polarization mode dispersion)
Chế độ phân tán phân tán ít ảnh hưởng đến các mạng có tốc độ liên kết thấp hơn 2,5Gbps, ngay cả khi khoảng cách truyền lớn hơn 1000 km. Tuy nhiên, với sự gia tăng của tốc độ truyền, đặc biệt khi tốc độ vượt quá 10Gbps, ảnh hưởng của sự phân tán chế độ phân cực tăng mạnh, trở thành một tham số sợi quang không thể bỏ qua. Chế độ phân tán tán sắc chủ yếu được tạo ra trong quá trình sản xuất thủy tinh. Ngoài ra, các yếu tố như hệ thống dây cáp quang, môi trường lắp đặt và sử dụng sẽ ảnh hưởng đến nó. 

Làm thế nào để thực hiện bù phân tán?

Mặc dù sự tán sắc của sợi cáp quang không làm giảm tín hiệu, nhưng nó làm rút ngắn khoảng cách lan truyền của tín hiệu bên trong sợi quang và gây ra hiện tượng méo tín hiệu. Ví dụ, một xung ánh sáng 1 nano giây ở đầu phát sẽ được mở rộng thành 10 nano giây ở đầu nhận, dẫn đến tín hiệu không thể được nhận và giải mã bình thường. Do đó, trong các hệ thống truyền dẫn khoảng cách xa như Ghép kênh phân chia theo bước sóng dày đặc (DWDM), điều quan trọng là phải giảm sự phân tán của sợi quang hoặc thực hiện bù phân tán. Ba phương pháp và chiến lược bù phân tán thường được sử dụng sẽ được giới thiệu dưới đây.

Dispersion compensation fiber

Sử dụng công nghệ sợi bù tán sắc (DCF), có thể thêm sợi có độ phân tán âm vào sợi thông thường. So với sợi bù tán sắc, sợi thông thường có giá trị tán sắc rất lớn, và độ tán sắc là dương, làm giảm hoặc thậm chí biến mất sự phân bố ánh sáng trong loại sợi này. Bằng cách thêm một sợi bù tán sắc âm vào nó, nó có thể đảm bảo rằng tổng độ phân tán của toàn bộ đường sợi quang xấp xỉ bằng không, do đó đạt được tốc độ cao, dung lượng lớn và liên lạc đường dài. Sợi bù tán sắc chủ yếu có ba cơ chế bù trừ, bao gồm bù trước, bù sau và bù đối xứng. Sợi bù tán sắc được sử dụng rộng rãi trong việc nâng cấp liên kết sợi 1310nm được cài đặt để làm cho nó chạy ở 1550nm.
Dispersion compensation fiber

Fiber Bragg grating

Fiber Bragg Grating (FBG) là một thiết bị phản xạ bao gồm các sợi quang học, có thể điều chỉnh chiết suất lõi của nó trong một khoảng cách nhất định. Trong một hệ thống truyền dẫn đường dài như 100 km, việc sử dụng thiết bị này có thể làm giảm đáng kể hiệu ứng phân tán. Khi chùm ánh sáng đi qua cách tử sợi, bước sóng thỏa mãn điều kiện điều chế của nó sẽ bị phản xạ, và các bước sóng còn lại sẽ đi qua cách tử và tiếp tục truyền dọc theo sợi. Việc sử dụng cách tử Bragg sợi quang để bù phân tán có những ưu điểm lớn, bởi vì cách tử sợi quang có thể được tích hợp với các thiết bị sợi thụ động khác, với suy hao chèn thấp và chi phí thấp. Ngoài ra, lưới sợi quang có thể được sử dụng không chỉ làm bộ lọc để bù tán sắc mà còn làm bộ ổn định bước sóng cho cảm biến,

Electronic dispersion compensation

Bù tán sắc điện tử (EDC) là một phương pháp sử dụng lọc điện tử (còn gọi là cân bằng) để đạt được bù tán sắc trong các liên kết thông tin quang, nghĩa là lọc trong kênh truyền thông để bù cho sự suy giảm tín hiệu do môi trường truyền dẫn gây ra. Việc bù phân tán điện tử thường được thực hiện bởi một bộ lọc ngang, có đầu ra là tổng trọng số của một loạt các đầu vào bị trễ, có thể tự động điều chỉnh trọng số bộ lọc theo đặc tính của tín hiệu nhận được, nghĩa là thích ứng. Bù tán sắc điện tử có thể được sử dụng trong hệ thống sợi đơn mode và hệ thống sợi đa mode. Ngoài ra, nó có thể kết hợp với các chức năng khác để sử dụng trên mạch tích hợp bộ thu 10Gbit / s.

Lựa chọn các sản phẩm nổi bật cho hệ thống cáp quang của bạn

Dây cáp quang
Cáp quang multimode Cáp quang single-mode
Cáp quang multimode 2 core Cáp quang single-mode 2 sợi
Cáp quang multimode 4 core Cáp quang single-mode 4 sợi
Cáp quang multimode 6 core Cáp quang single-mode 24 sợi
Cáp quang multimode 8 core Cáp quang single-mode 8 sợi
Cáp quang multimode 12 core Cáp quang single-mode 12 sợi
Thiết bị quang
Hộp phối quang ODF Bộ chuyển đổi quang điện
Adapter quang Module quang
Dây nhảy quang Dây hàn nối quang
Các tin bài khác