Polarization Mode Dispersion Threatens Fiber Optic Networks

تصور کنید که خودروها در یک بزرگراه هستند که باید به آرامی در کنار هم حرکت کنند، اما سطح مسطح جاده باعث می شود که برخی از آنها سرعت خود را کاهش دهند و در نهایت باعث ازدحام ترافیک شوند.یک پدیده مشابه در ارتباطات فیبر نوری رخ می دهد، که در آن "سطح های نابرابر" به عنوان پراکندگی حالت قطبی (PMD) نشان داده می شود. اگرچه اغلب نامشخص است، PMD می تواند عملکرد سیستم های فیبر نوری را به طور قابل توجهی کاهش دهد.

Polarization mode dispersion (PMD) occurs when imperfections in optical fibers—such as irregular core shapes or uneven stress distribution—cause transmitted light signals to split into two orthogonal polarization modesاین حالت ها با سرعت های مختلف حرکت می کنند و باعث ایجاد تفاوت تاخیر زمانی در انتهای دریافت می شوند که به عنوان تاخیر گروه تفاوتی (DGD) شناخته می شود.

DGD را می توان به عنوان یک مقدار لحظه ای که به صورت تصادفی با طول موج و زمان تغییر می کند، درک کرد و ویژگی های آماری را نشان می دهد.PMD متوسط چندین اندازه گیری مستقل DGD است.، نشان دهنده سطح DGD معمولی در یک لینک فیبر است. مقادیر بالاتر PMD نشان دهنده تحریف سیگنال بیشتر است.

PMD باعث گسترش پالس های سیگنال می شود، که منجر به تداخل بین علامت (ISI) می شود که کیفیت سیگنال را کاهش می دهد و نرخ خطا بیت (BER) را افزایش می دهد.PMD به طور خاص مشکل ساز می شودبا افزایش سرعت انتقال، پهنای پالس باریک می شود، که سیگنال ها را به تاخیر زمان کمتر تحمل می کند. بنابراین PMD به عنوان یک تنگنویسی حیاتی برای ارتباطات نوری با سرعت بالا ظاهر می شود.محدود کردن فاصله انتقال و ظرفیت.

پیامدهای کلیدی عبارتند از:

• فاصله انتقال کوتاه:تحریف سیگنال در نهایت از آستانه تحمل گیرنده فراتر می رود.
• کاهش ظرفیت سیستم:کاهش PMD ممکن است نیاز به کاهش سرعت انتقال یا پیاده سازی تکنیک های گونشی پیچیده داشته باشد.
• افزایش هزینه ها:جبران کننده های تخصصی PMD و راه حل های دیگر هزینه های زیرساخت را افزایش می دهند.

PMD عمدتا از دو منبع ناشی می شود:

1نقص های تولیدی:در حالی که فیبر های ایده آل کاملاً تقارن دارند، تغییرات میکروسکوپی در هندسه هسته و توزیع شاخص شکستگی در طول تولید اجتناب ناپذیر است.

2فشار نصب:خم کردن، کشش یا فشرده سازی در طول انتشار فیبر، خواص قطبی شدن را تغییر می دهد و PMD را تشدید می کند.

روش های مختلفی برای مدیریت PMD وجود دارد:

1اندازه گیری دقیق PMD:مشخصه سازی دقیق با استفاده از روش های تجزیه و تحلیل خود متریک یا متریک جونز، داده های اولیه ضروری را فراهم می کند.

2جبران فعال:تعویض کننده های PMD برای خنثی کردن اثرات ناشی از فیبر، ضد پراکندگی را معرفی می کنند.

3. بهینه سازی طراحی لینک:انتخاب فیبرهای کم PMD و تکنیک های نصب کمترین استرس (مانند کابل کشی لوله گشاده) پراکندگی ذاتی را کاهش می دهد.

4-تعدیل پیشرفته:چندگانه سازی قطبی و تعدیل دامنه مربع (QAM) انعطاف پذیری سیگنال را افزایش می دهد.

5جبران سازگاری:ردیابی PMD در زمان واقعی امکان تنظیم پویا پارامترهای جبران کننده را با تغییر شرایط فراهم می کند.

• سیستم های هوشمند نظارت و تشخیص PMD در زمان واقعی
• الگوریتم های پیشرفته قادر به جبران PMD درجه بالا
• استراتژی های مدیریت با توجه به زمینه ای که عملکرد و بهره وری هزینه را متعادل می کند

در حالی که شبکه های فیبر تکامل می یابند تا از تقاضای همیشه در حال افزایش پهنای باند پشتیبانی کنند، کاهش موثر PMD برای حفظ کیفیت و قابلیت اطمینان انتقال بسیار مهم است.نوآوری مداوم در تکنیک های اندازه گیری و فن آوری های جبران نقش حیاتی در امکان ایجاد نسل بعدی سیستم های ارتباطات نوری خواهد داشت.