Mitä on dispersiokuituoptiikka?
Kun loistat valkoisen valonsäteen prismaan, näet valon koostuvan sateenkaarikaistaleista tai spektreistä. Tämä ilmiö on esimerkki hajoamisesta. Punainen valo, jonka aallonpituus on 700 nm, ja violetti valo, jonka aallonpituus on 400 nm, ovat näkyvän spektrin vastakkaisissa päissä. Mutta mikä aiheuttaa valon eri aallonpituuksien erottamisen toisistaan?
Se on lasia! Olipa kyseessä lasiprisma tai optinen kuitu, jossa on sulatettu piidioksidilasiydin, koska lasi on dispersioväliaine, niillä kaikilla on kyky taivuttaa eri valon aallonpituuksia eri kulmiin. Lasin tai muun tyyppisten väliaineiden, joiden läpi valo voi kulkea, karakterisoimiseksi käytetään parametria, jota kutsutaan taitekertoimeksi (tai jota kutsutaan myös taitekertoimeksi). Tämä luku tarkoittaa nopeutta, jolla valo kulkee väliaineen läpi. Yksimuotokuidun tyypillinen taitekerroin on noin 1,461, mikä tarkoittaa, että valo kulkee tyhjiössä 1,46 kertaa nopeammin kuin kuidussa. Tämä arvo kuitenkin vaihtelee hieman eri aallonpituuksilla. Optiikassa tyypillisesti mitä pidempi aallonpituus, sitä pienempi taitekerroin.
Valonnopeuden määritelmä on: nopeus =valon nopeus / taitekerroin.
Tämän seurauksena, kun spektrin eri värit kulkevat eri nopeuksilla taitekertoimen eron vuoksi, yllä olevassa kuvassa punainen valo kulkee nopeammin kuin sininen alhaisemman taitekertoimen vuoksi. Etäisyydellä punainen ja sininen ovat kauempana toisistaan, joten signaali on leveämpi.
Jos sitä ei hallita, se voi aiheuttaa vakavia ongelmia verkkoviestintäjärjestelmissä, erityisesti nopean bittinopeuden sovelluksissa. 40G-järjestelmät ovat hajaantumisalttiimpia kuin 10G-järjestelmät, koska signaalipulssit ovat tiheämpiä lähteellä. 10G-järjestelmä voi ajaa jopa 100 kilometriä ilman häiriötä, kun taas 40G-järjestelmä voi ajaa vain muutaman kilometrin ilman hajontakompensointiratkaisua.
(Huomaa, että optisten kuitujen spesifikaatioissa ryhmäindeksin arvo ilmoitetaan usein ryhmän nopeudella eikä vaihenopeudella. Tämän seurauksena indeksiarvo kasvaa aallonpituuden mukana. Tämä voidaan saavuttaa esimerkiksi Corningilla ® SMF-28® Ultra yksimuotokuitu, katso missä RFI @ 1310nm on 1,4676 ja @ 1550 nm on 1,4682)
Kuinka dispersion kompensointimoduulit vähentävät dispersiota
Dispersion kompensointimoduulia (tai DCM) käytetään kompensoimaan kertyneen dispersion yksimuotokuidusta, ja dispersiokerrointa käytetään karakterisoimaan dispersioarvoa. Tavallinen SMF on noin plus 16-17 ps/(nm*km) 1550 nm:ssä. Tämän ongelman hallitsemiseksi oikein DCM:t rakennetaan käyttämällä moduulin sisällä olevaa erityistä dispersiota kompensoivaa kuitua, jonka negatiivinen dispersiokerroin vaihtelee välillä -30 - -300 ps/(nm*km).
Esimerkiksi kumulatiivinen dispersio 10km kuidun pituudella on plus 160-170 ps/nm, joten tämän hajoamismäärän kompensoimiseksi linkkiin lisätään DCM:n kokonaisdispersion vähentämiseksi. 0 ps:iin määritellyllä ja lasketulla kuidun pituudella /(nm*km). Shenzhen Xianyitong Technology tarjoaa korkealaatuisia dispersion kompensoijia G652- ja G655-optisille kuiduille, erityisesti pitkän matkan signaalin siirtoon yli 10 Gt:n nopeuksilla.
