Araştırmacılar Fiber Optik Zayıflama ve Dağılım Sorunlarını Ele Alıyor

Verileri bir bilgi otobanında yarışan araçlar olarak düşünün. Fiber optikler yolun kendisi olarak hizmet ediyor.Eğer yol yüzeyi düz değilse (açıklama) veya şeritler kötü tasarlanmışsa (dışarında dağılım), en hızlı araçlar bile verilerin güvenli ve verimli bir şekilde varış noktasına ulaşmasını garanti edemez.Performansı etkileyen çeşitli faktörlere tabi, zayıflama ve dağılım en kritik olanlardan ikisidir.Bu makale, bu faktörlerin fiber optik iletişim bağlantılarını nasıl etkilediğini inceliyor ve güvenilir ve verimli veri aktarımını sağlamak için optimizasyon stratejilerini araştırıyor.

Fiber optik kablolar, çekirdek çaplarına ve ışık iletim modlarına göre iki ana türe ayrılır: multimodlu fiber (MMF) ve tek modlu fiber (SMF).Bu lifler ışık kaynaklarında önemli ölçüde farklılık gösterir., iletim özellikleri ve uygulamalar.

• Çekirdek çapı:Bu çok yönlü yayılım, "multimod" adını verir.
• Işık kaynağı:Tipik olarak maliyetli olan, ancak birden fazla dalga boyuna ve farklı ışınlara sahip tutarlı olmayan ışık üreten ışık yayıcı diyotları (LED) kullanır.
• Transmisyon özellikleri:Farklı ışık yolları, iletim mesafesini ve bant genişliğini sınırlayan modal dağılımı yaratır.
• Uygulamalar:En iyi kısa mesafe, düşük bant genişliği kullanımları için uygundur, örneğin bina ağları ve veri merkezi bağlantıları, düşük maliyetinin avantaj sağladığı yerler.

• Çekirdek çapı:Çok küçük, çekirdeğin içinden tek bir ışık yoluna izin verir, moda dağılımı ortadan kaldırır.
• Işık kaynağı:Uzun mesafe iletileri için ideal olan yoğunlaşmış ışınlarla tutarlı, tek dalga boyu ışık üreten lazerler kullanır.
• Transmisyon özellikleri:Daha yüksek bant genişliği ve daha uzun mesafeler, ancak küçük çekirdek nedeniyle daha hassas bağlantılar ve bakım gerektirir.
• Uygulamalar:Metropol alanı ağları, omurilik ağları ve denizaltı kabloları dahil olmak üzere uzun mesafe, yüksek bant genişliği uygulamaları için tercih edilen seçim.

Zayıflama, sinyaller lif üzerinden geçerken optik gücün kaybına atfeder ve iletişim mesafesini ve sistem performansını önemli ölçüde etkiler.

• Absorpsiyon kaybı:Fiber malzemeleri doğal olarak belirli ışık dalga boylarını emer ve optik enerjiyi ısıya dönüştürür.
• Dağınıklık Kaybı:Mikroskopik yoğunluk değişiklikleri ve kirlilikler ışığı yolundan uzaklaştırır, özellikle daha kısa dalga boylarını etkiler.
• Bükme kaybı:Aşırı lif bükülmesi, yansıma koşulları karşılanmadığında ışığın çekirdekten kaçmasına neden olur.
• Bağlantı kaybı:Kusurlu hizalamalar, kirlilik veya bağlantı noktalarındaki hava boşlukları güç kaybına katkıda bulunur.

• Alıcıda sinyal gücünü ve sinyali gürültü oranını azaltır
• Maksimum iletim mesafelerinin sınırları
• Sistem hatalarına neden olabilecek bit hata oranlarını arttırır

• Düşük zayıflama dalga boylarında çalışmak (1310nm veya 1550nm)
• Yüksek kaliteli, düşük kayıplı lif malzemeleri kullanın
• Düzgün bağlantı kurulumunu ve bakımını uygulayın
• Uzun mesafeli bağlantılar için optik güçlendirici (EDFA veya SOA) kullanmak
• Sistem tasarımı sırasında kapsamlı optik güç bütçeleri yürütmek

Dağınıklık, farklı ışık dalga boyları veya modlarının değişen hızlarda seyahat etmesi, sinyal darbelerinin yayılmasına ve iletim hızlarını ve mesafelerini sınırlamasına neden olduğunda ortaya çıkar.

• Modal dağılım:Sadece MMF için, farklı ışık yollarının farklı hızlarda hareket etmesinden kaynaklanır.
• Renk dağılımı:Dalga boyuna bağlı hız değişimlerinden (malzeme ve dalga kılavuzu dağılımı) kaynaklanan tüm lifleri etkiler.
• Polarizasyon Modu Dağınıklığı (PMD):SMF'de ortogonal ışık kutuplaşımlarının farklı hızlarda hareket ettiği zaman ortaya çıkar.

• Sinyal darbelerini genişletir, semboller arasındaki müdahaleye neden olur.
• Maksimum iletim hızlarını ve mesafelerini kısıtlar
• Bit hata oranlarını yükseltir

• Karşıt dağılım özelliklerine sahip dağılım telafi lifleri (DCF)
• Dalga boylarını seçici olarak yansıtan fiber bragg ızgaraları (FBG)
• Alıcılarda Elektronik Dağınıklık Telafi (EDC)
• Çırpılmış nabız sıkıştırma teknikleri

Sistem tasarımcıları, alıcıların güvenilir iletişim için yeterli optik güç elde etmesini sağlamak için tüm potansiyel kayıpları hesaba katmalıdır.

• İletici çıkış gücü
• Alıcı hassasiyet gereksinimleri
• Toplam bağlantı kayıpları (fiber, konektörler, bağlantılar)
• Yaşlanma ve çevresel değişiklikler için sistem marjı
• Uygulanabilirse, dağıtım gücü cezası

• Gerekli iletim mesafesi ve veri hızı
• Uygun bir lif türü seçimi
• En iyi verici/alıcı bileşenleri
• Optik güçlendiricilere ihtiyaç
• Dağınıklık tazminatı gereklilikleri

Fiber optik sistemleri, aşağıdakiler de dahil olmak üzere belirlenmiş standartlara uymaktadır:

• Telcordia GR-253-CORE genel sistem gereksinimleri için
• Optik arayüz parametreleri için ITU G.957
• IEEE 802.3 fiber üzerinden Ethernet protokolleri için

Zayıflama ve dağılım, optik fiber iletişim güvenilirliğini ve verimliliğini temel olarak etkiler. Through comprehensive understanding of these phenomena and implementation of appropriate mitigation strategies—combined with careful power budgeting and system design—engineers can develop high-performance optical networksFiber malzemelerinde, bileşenlerinde ve telafi teknolojilerinde devam eden ilerlemeler, optik iletişim sistemlerinin yeteneklerini daha da artırmayı vaat ediyor.