Was ist Dispersion inGlasfaseroptik?
Wenn Sie einen weißen Lichtstrahl in ein Prisma richten, werden Sie sehen, dass das Licht aus Regenbogenbändern oder Spektren besteht. Dieses Phänomen ist ein Beispiel für Dispersion. Rotes Licht mit einer Wellenlänge von 700 nm und violettes Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm liegen am entgegengesetzten Ende des sichtbaren Spektrums. Doch was bewirkt, dass sich die unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts voneinander trennen?
Es ist Glas! Ganz gleich, ob es sich um ein Prisma aus Glas oder eine optische Faser mit einem Kern aus Quarzglas handelt, da Glas ein Dispersionsmedium ist, haben sie alle die Fähigkeit, Licht unterschiedlicher Wellenlängen in verschiedene Winkel zu biegen. Zur Charakterisierung von Glas oder anderen Arten von Medien, durch die Licht wandern kann, wird ein Parameter verwendet, der Brechungsindex (oder auch Brechungsindex) genannt wird. Diese Zahl gibt die Geschwindigkeit an, mit der sich Licht durch das Medium bewegt. Der typische Brechungsindex von Singlemode-Fasern beträgt etwa 1,461, was bedeutet, dass sich Licht im Vakuum 1,46-mal schneller ausbreitet als in Fasern. Allerdings variiert dieser Wert bei unterschiedlichen Wellenlängen leicht. Typischerweise ist in der Optik der Brechungsindex umso niedriger, je länger die Wellenlänge ist.
Die Definition der Lichtgeschwindigkeit lautet: Geschwindigkeit =Lichtgeschwindigkeit / Brechungsindex.
Während sich verschiedene Farben des Spektrums aufgrund des unterschiedlichen Brechungsindex mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ausbreiten, breitet sich rotes Licht im Bild oben aufgrund des niedrigeren Brechungsindex schneller aus als blaues. In einiger Entfernung sind Rot und Blau weiter voneinander entfernt, sodass das Signal breiter ist.
Wenn dies nicht bewältigt wird, kann dies zu ernsthaften Problemen in Netzwerkkommunikationssystemen führen, insbesondere bei Anwendungen mit hoher Bitrate. 40G-Systeme sind anfälliger für Streuung als 10G-Systeme, da die Signalimpulse an der Quelle dichter sind. Ein 10G-System kann bis zu 100 Kilometer ohne Ausfall laufen, während ein 40G-System ohne Dispersionskompensationslösung nur wenige Kilometer laufen kann.
(Es ist zu beachten, dass in den Spezifikationen für optische Fasern der Gruppenindexwert häufig als Gruppengeschwindigkeit und nicht als Phasengeschwindigkeit angegeben wird. Infolgedessen steigt der Indexwert mit der Wellenlänge. Dies kann beispielsweise durch Corning erreicht werden ® SMF-28® Ultra-Singlemode-Faser (siehe RFI bei 1310 nm 1,4676 und bei 1550 nm 1,4682)
Wie Dispersionskompensationsmodule die Dispersion reduzieren
Das Dispersionskompensationsmodul (oder DCM) wird verwendet, um die akkumulierte Dispersion in Singlemode-Fasern zu kompensieren, und der Dispersionskoeffizient wird zur Charakterisierung des Dispersionswerts verwendet. Die normale SMF beträgt etwa plus 16–17 ps/(nm*km) bei 1550 nm. Um dieses Problem richtig zu bewältigen, werden DCMs unter Verwendung einer speziellen Art von Dispersionskompensationsfaser im Inneren des Moduls gebaut, die einen negativen Dispersionskoeffizienten im Bereich von -30 bis -300 ps/(nm*km) aufweist.
Beispielsweise beträgt die kumulative Dispersion für eine Faserlänge von 10km plus 160–170 ps/nm. Um diesen Dispersionsgrad zu kompensieren, wird DCM in die Verbindung eingefügt, um die Gesamtdispersion nahezu zu reduzieren auf 0 ps mit der angegebenen und berechneten Faserlänge /(nm*km). Shenzhen Xianyitong Technology bietet hochwertige Dispersionskompensatoren für G652- und G655-Glasfasern, insbesondere für die Signalübertragung über große Entfernungen mit Raten über 10 G.
