섬유 분산이란 무엇입니까?
광섬유에서 전송되는 다른 주파수 성분 또는 다른 모드 성분 (펄스)은 다른 속도로 전파되며, 특정 거리에 도달하면 불가피하게 신호 왜곡 (펄스 확장)이 발생합니다. 이 현상을 광섬유의 분산 또는 분산이라고합니다. 광섬유에서 전송되는 광 신호는 특정 스펙트럼 폭을 가지고 있습니다. 즉, 광 신호는 다양한 주파수 성분을 가지고 있습니다. 동시에, 다중 모드 광섬유에서 광 신호는 여러 모드로 구성 될 수있다. 즉, 각 주파수 성분은 또한 여러 모드 성분으로 구성 될 수있다.
광섬유 분산은 서로 다른 주파수 구성 요소와 서로 다른 전송 속도를 가진 서로 다른 모드 구성 요소로 인해 발생하는 신호 왜곡을 나타냅니다. 디지털 광섬유 통신 시스템에서 분산은 광 펄스를 넓 힙니다. 분산이 심각하면 광 펄스가 서로 겹치므로 심볼 간 간섭이 발생하고 비트 오류율이 증가합니다. 따라서 광섬유의 분산은 광섬유의 전송 용량에 영향을 줄뿐만 아니라 광섬유 통신 시스템의 중계 거리를 제한합니다.
광이 광섬유에서 전파 될 때 그 주파수는 단일 주파수가 아니기 때문에 작동 모드는 단일 작동 모드가 아니므로 전파 속도가 약간 다르며이를 분산이라고합니다. 변조 파가 디지털 펄스 인 경우 복조 된 신호의 폭이 확장되어 비트 오류가 발생하고 전송 속도가 향상되지 않습니다. 변조 파형이 아날로그 신호 인 경우 신호 주파수의 증가에 따라 검출 후 레벨이 감소하여 비선형 왜곡이 나타나고 기본 파의 고조파 성분이 증가합니다. 광섬유 네트워크에서 CATV 신호를 전송하면 CSO 및 CTB 인덱스가 저하됩니다. 이러한 현상을 광섬유의 분산 특성이라고하고 후자의 분산 특성을 대역폭 특성 (또는 주파수 특성)이라고도합니다.
광섬유 분산은 광섬유에서 입력 신호의 전파 상태를 보여 주며, 이는 서로 다른 속도로 전파되는 광 신호의 서로 다른 주파수 구성 요소 또는 서로 다른 모드 구성 요소로 인한 신호 왜곡을 나타냅니다. 주로 intermodal 분산, 색 분산 및 편광 모드 분산이 포함됩니다.
복합 분산
Intermodal 분산은 다중 모드 광섬유 및 기타 도파관에서 일종의 신호 왜곡 메커니즘입니다. 다중 모드 광섬유에서 서로 다른 입사각으로 광섬유에 들어오는 광선은 경로 또는 모드로 정의됩니다. 각 모드의 전송 경로가 다르기 때문에 전송 속도 (그룹 속도)도 다르기 때문에 광섬유 단말로의 모드 간 신호 전송 시간차가 발생합니다. 일반적으로 일부 광선은 코어 (축 모드)를 직접 통과하고 다른 광선은 클래딩 / 코어 경계 사이에서 앞뒤로 반사되어 아래 그림의 스텝 인덱스 다중 모드 광섬유에 표시된 것처럼 지그재그 도파관을 따라 전파됩니다. 사실 빛이 굴절되면 모드 분산 / 모드 분산이 발생합니다. IMD와 전송 경로 사이에는 양의 상관 관계가 있습니다. 즉, 고차 모드 (광선이 더 큰 각도로 들어올 때 경로가 더 길다)로 인한 IMD가 하위 모드 (광선이 더 작은 곳으로 들어올 때 경로가 더 짧음)로 인한 IMD보다 높습니다. 각도).
다중 모드 광섬유는 동시에 최대 17 개의 광 전파 모드를 수용 할 수 있으며, 모드 간 분산은 단일 모드 광섬유보다 훨씬 높습니다. 이는 단일 모드 광섬유가 단일 전파 모드를 갖기 때문입니다. 즉, 빛이 클래딩 경계에 반사되지 않고 코어 (축 모드)를 따라 전파되므로 모드 간 분산이 없습니다.
그러나 등급별 인덱스 다중 모드 광섬유를 사용하는 경우 상황이 다릅니다. 빛은 다른 모드에서도 전파되지만 코어의 굴절률이 고르지 않기 때문에 빛의 경로는 더 이상 직선이 아니라 곡선이며 빛의 전파 속도도 변경됩니다. 따라서 적절한 굴절률 분포를 선택하여 인터 모드 분산을 크게 줄일 수 있습니다.
색 분산
색 분산은 재료 분산 및 도파관 분산을 포함하여 광섬유에서 서로 다른 파장 구성 요소의 서로 다른 그룹 속도로 인해 발생하는 광 펄스 확장 현상을 나타냅니다.
재료 분산은 코어 재료에 대한 굴절률의 파장 의존성에 의해 발생하는 반면, 도파관 분산은 섬유 매개 변수 (코어 반경, 코어와 클래딩 간의 굴절률 차이) 및 신호 파장에 대한 모드 전파 상수의 의존성에 의해 발생합니다. 특정 주파수에서 물질 분산과 도파관 분산은 서로 상쇄되어 색 분산이 0에 가까운 파장을 얻을 수 있습니다.
사실 색채 분산이 항상 불리한 것은 아닙니다. 빛은 서로 다른 파장이나 재료에서 서로 다른 속도로 전파되어 광섬유의 광 펄스가 넓어 지거나 압축되므로 굴절률 프로필을 사용자 정의하여 서로 다른 목적으로 섬유를 생산할 수 있습니다. G. 652 섬유가 그 예입니다.
편광 모드 분산
PMD (편광 모드 분산)는 광섬유에서 광파 전파의 편광 의존성을 반영합니다. 실제 광섬유에는 서로 수직 인 두 가지 편광 모드가 있습니다. 이상적으로 두 편광 모드는 동일한 광파 전파 특성을 가져야하지만 일반적으로 다른 편광 모드에서는 약간의 차이가 있습니다. 이는 전파 과정에서 온도, 압력 및 기타 요인의 변화 또는 교란으로 인해 두 편광 모드의 전송 속도가 달라져 지연 및 편광 모드 분산이 발생합니다.
분산을 보상하는 방법은 무엇입니까?
광섬유 분산은 신호를 약화시키지 않지만 광섬유 내부 신호의 전파 거리를 단축시켜 신호 왜곡을 유발합니다. 예를 들어 송신기의 1 나노초 광 펄스는 수신기에서 10 나노초로 확장되어 신호를 정상적으로 수신하고 디코딩 할 수 없습니다. 따라서 DWDM 및 기타 장거리 전송 시스템에서 광섬유 분산을 줄이거 나 분산을 보상하는 것이 매우 중요합니다. 다음은 일반적으로 사용되는 세 가지 분산 보상 전략 및 방법을 소개합니다.
분산 보상 섬유
분산 보상 광섬유 (DCF) 기술을 사용하여 기존 광섬유에 네거티브 분산 광섬유를 추가 할 수 있습니다. 분산 보상 섬유에 비해 기존 섬유의 분산 값이 매우 크고 분산이 양수이므로 이러한 종류의 섬유에서 광 분포가 감소하거나 사라지게됩니다. 음의 분산 보상 광섬유를 추가하면 전체 광섬유 라인의 총 분산이 거의 0이 될 수 있으므로 고속, 대용량 및 장거리 통신이 가능합니다. 분산 보상 광섬유에는 사전 보상, 사후 보상 및 대칭 보상을 포함하여 세 가지 보상 메커니즘이 있습니다. 분산 보상 광섬유는 1310nm 광섬유 링크의 업그레이드에 널리 사용되며 1550nm에서 실행됩니다.
섬유 브래그 격자
Fiber Bragg Grating (FBG)은 광섬유로 구성된 일종의 반사 장치로, 특정 거리 내에서 코어 굴절률을 조절할 수 있습니다. 100km 전송 시스템에서이 장치를 사용하면 분산 효과를 크게 줄일 수 있습니다. 빔이 광섬유 브래그 격자를 통과하면 변조 조건을 충족하는 파장이 반사되고 나머지 파장은 광섬유를 따라 광섬유 브래그 격자를 계속 통과합니다. 분산 보상을 위해 광섬유 브래그 격자를 사용하는 것은 큰 장점이 있습니다. 광섬유 브래그 격자는 낮은 삽입 손실과 낮은 비용으로 다른 수동 광섬유 장치와 통합 될 수 있기 때문입니다. 또한 Fiber Bragg Grating은 분산 보상 필터뿐만 아니라 센서, 펌프 레이저의 파장 안정기 및 협 대역 파장 분할 다중화 가산 / 감산 필터로도 사용할 수 있습니다.
전자 분산 보상
전자 분산 보상 (EDC)은 전자 필터링 (이퀄라이제이션이라고도 함)을 사용하여 광통신 링크에서 분산 보상하는 방법입니다. 즉, 전송 매체로 인해 발생하는 신호 감쇠를 보상하기 위해 통신 채널에서 필터링합니다. 전자 분산 보상은 일반적으로 횡 필터에 의해 실현되며, 출력은 일련의 지연 입력의 가중치 합입니다. 수신 된 신호의 특성, 즉 적응성에 따라 필터 가중치를 자동으로 조정할 수 있습니다. 전자 분산 보상은 단일 모드 광섬유 시스템 및 다중 모드 광섬유 시스템에서 사용할 수 있습니다. 또한 10Gbit / S 수신기 IC의 다른 기능과 결합 할 수 있습니다. 단일 모드 광섬유 시스템의 송신기 비용을 크게 줄일 수 있으며 수신기 비용 손실을 줄이면서 다중 모드 광섬유 시스템의 전송 거리를 늘릴 수 있습니다.
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