Dağılım o kadar güzel ki, optik fiberler bunu neden beğenmiyor?

Üç yüz yılı aşkın bir süre önce Avrupa'da güneşli bir öğleden sonra Newton böyle bir plan ortaya koydu.

Güneş ışığının prizma üzerinde parlamasına izin verin. Işık prizmadan geçtikten sonra kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi ve mordan oluşan rengarenk şeritler halinde yayılıyor ve odadaki bir perdeye yansıtılıyor. Böylece şeffaf gibi görünen güneş ışığı, prizma yardımıyla inanılmaz renk bantlarına dönüşüyor.

Bunun üzerine Newton perdenin ortasında dikey bir çatlak açarak perdenin arkasına ikinci bir prizma ve ikinci bir perde yerleştirdi.

İlk prizmayı çevirdiğini ve kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi ve mordan oluşan yedi renkli şeridi birinci perdedeki çatlaklara, ardından ikinci prizmadan ikinci perdeye yansıttığını gördüm. Bir mucize gerçekleşti. İkinci perdede tek renkli bir ışık belirdi. Şematik diyagram aşağıdaki gibidir:

Bu noktada güneş ışığı birden fazla tek renge ayrılarak ikinci perdede sunulur. Lord Niu sırrı çözmek için bir prizma kullanıyor: ışık dağılabilir! Güneş ışığı mühürlenmiş gibi görünüyor ve sıradan görünümün altında renkli bir çekirdek var. Buna genellikle ışığın dağılımı adını veriyoruz.

1. Dispersiyon nasıl üretilir?

Bileşik ışığın üç renge ayrışması olayına ışığın dağılması denir.

Prizma deneyinde güneş ışığı (yani kompozit ışık) havadan cama girer ve daha sonra camdan havaya girer ve burada iki kez kırılır. Her şeyin faydalı olduğunu bilmelisiniz. Kırılma meydana geldiğinde ışık doğal olarak en kısa yolu seçecek ve enerji kaybını en aza indirerek ilerleyecektir. Newton'un yukarıdaki prizma deneyinden, bileşik ışığın aslında farklı renklerdeki birçok tek ışıktan oluştuğunu biliyoruz. Bu ışıklar farklı dalga boylarına sahiptir ve farklı dalga boylarındaki ışığın enerjisi çok farklıdır. Görüşleri uzlaştırmak zordur ve farklı dalga boylarındaki ışığın kırılma sonrası yolun nasıl seçileceği konusunda farklı görüşleri vardır. Bu nedenle prizmadan çıktıktan sonra "yollarını ayırdılar".

Peki ışık neden dağılıyor? Bu dağılıma neden olan şeyin ışığın dalga boyu olduğu ortaya çıktı. Farklı dalga boylarındaki ışığın ortamda farklı kırılma indisleri ve farklı yayılma hızları (yolları) vardır, bu da kaçınılmaz olarak ışık(lar)ın yayılıp yayılmasına ve dispersiyonun oluşmasına neden olur.

Işığın dağılma olgusu, ışığın ortamda yayılma hızının kırılma indisi ile büyük bir ilişkiye sahip olduğunu göstermektedir. Kırılma indisi ne kadar büyük olursa ışığın hızı o kadar küçük olur. Aşağıdaki formüle bakın:

V=C/N

C ışığın boşlukta yayılma hızıdır,

sabit 300,000 km/s

N, ortamın ışığa kırılma indisidir

2. Dağılımın etkisi

Dağılım renkli bir dünyaya girmemizi sağlasa da iletişim alanında dağılım aslında o kadar da güzel değil.

Optik fiberlerde optik sinyallerin iletimi sırasında dispersiyon, kayba neden olan önemli faktörlerden biridir.

Bunun nedeni, ışığın kırılma indisinin dağılmaya neden olması, bunun da ışık darbesinde kodlar arası girişime neden olması ve dolayısıyla çıkış ucunun genişlemesidir.

Esnemek nedir?

Genişleme, farklı dalga boylarındaki ışığın, farklı kırılma indisleri nedeniyle ortamda farklı hızlarda hareket etmesi ve bunun sonucunda spektral genişlikte bir artışa yol açması anlamına gelir. Başka bir deyişle, bir ışık demeti bir ortamda iletildiğinde, bazı ışık dalgalarının kırılma indisi büyük olur ve pistten ciddi şekilde sapar.

Bazı ışık dalgalarının kırılma indisi küçüktür ve eğri olmalarına rağmen yine de önceden belirlenmiş bir yönde hareket edebilirler.

Işık dalgalarının uyumsuzluğu, bu ışık ışınının genişliğinin ortama girmeden öncekinden daha büyük olmasına neden olarak bir genişleme oluşturur.

Dağılım durumunda optik sinyal iletim mesafesi ne kadar uzun olursa genişleme de o kadar ciddi olacaktır. Sonuç olarak sinyal bozulması ve bit hata oranı performansının bozulması, bilgi aktarımının kalitesini ciddi şekilde etkiler.

Dağılımın iletişim üzerindeki etkisi nasıl önlenir?

3. Dağılım etkisinden nasıl kaçınılır?

Uzun bir araştırma ve keşif döneminden sonra insanlar, dağılım kaybını dengelemek için telafiyi kullanmanın bir yolunu buldular. Çeşitli dengeleme yöntemleri arasında, dağılım dengeleme fiber teknolojisi oldukça tanınan bir dağılım dengeleme yöntemidir.

Dağılım dengeleme yöntemlerinden biri: dağılım dengeleme fiberi DCF

Sıradan tek modlu optik fiber sistemlerinde, optik fiberin çalışma dalga boyu 1550nm'de yüksek pozitif dağılıma sahiptir.

Pozitif dispersiyonun özellikleri: Dalga boyu arttıkça kırılma indisi giderek azalır.

Telafi fikrine göre, tüm optik fiber hattının toplam dağılımının yaklaşık olarak sıfır olmasını sağlamak için dağılım dengelemesi için bu optik fiberlere negatif dağılımın eklenmesi gerekir. Dispersiyon telafi edici fiber (DCF), esas olarak 1550nm dalga boyu için tasarlanmış yeni bir tek modlu fiber türüdür. 1550nm'de yüksek negatif dağılıma sahiptir (negatif dağılım ve pozitif dağılım özellikleri zıttır) ve sıradan tek modlu fiber optik kablolarda kullanılabilir. Dağılım dengelemesi fiber optik sistemde gerçekleştirilir. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi telafi edilmiş pozitif ve negatif dağılımların toplamı 1550nm'de sıfıra yaklaşmaktadır.

Tek modlu fibere uygulanan dağılım dengeleme fiberinin formülü aşağıdadır.

D(As)L+Dc(As)Lc=0

D( λ s), tek modlu fiberin λ s çalışma dalga boyundaki dağılım katsayısıdır

Dc( λ s), λ s çalışma dalga boyunda DCF'nin dağılım katsayısıdır.

L ve LC sırasıyla geleneksel tek modlu fiber ve D CF'nin uzunluklarıdır.

Pratik uygulamalarda, DCF ve tek modlu fiber, 1550nm optik dalga boyunda tek modlu fiberin pozitif dağılımını telafi etmek için iletim hattında seri olarak kullanılır, böylece röle mesafesini uzatır ve kaybı azaltır, böylece yüksek performans elde edilir. hız, büyük kapasite ve uzun mesafeli iletişim. Aşağıda gösterildiği gibi:

Dağılım telafisi olarak DCF'nin aşağıdaki avantajları vardır:

Telafi etkisi dikkat çekicidir ve sistem kararlı bir şekilde çalışır.

İşlem basittir ve dengeleme fiberi, dengelemeyi gerçekleştirmek için doğrudan iletim sistemine bağlanabilir.

Dağılım telafisi miktarı ihtiyaç halinde kontrol edilebilir ve iletim sisteminin gerektirdiği fiili telafi miktarına göre ihtiyaç halinde ayarlanabilir.

Fark etme:

Optik sinyal iletim hattında daha uzağa ilerledikçe hat zayıflaması gibi başka kayıplar meydana gelecektir. Hat zayıflamasını önlemek için EDFA (Erbiyum Katkılı Fiber Amplifier) ​​erbiyum katkılı fiber amplifikatör kullanmayı düşünmek gerekir.