Fiber-Mart Dispersionskompensationsmodul-Lösung

Mit dem exponentiellen Wachstum der Kommunikation, vor allem durch die breite Akzeptanz des Internets, steigen auch die Anforderungen der Menschen an Bandbreite und große Datenkapazitäten. Aus technischer Sicht können jedoch Dämpfung, Dispersion und Nichtlinearität der Glasfaser die Bitrate und die Reichweite der optischen Kommunikation erheblich einschränken. Mit der Verbesserung der Glasfaserherstellung und der Erfindung des EDFA (Erbium-dotierter Faserverstärker) wurde der Kampf gegen die Dämpfung gewonnen, während Dispersion und Nichtlinearität in modernen optischen Hochgeschwindigkeitskommunikationssystemen weiterhin eine zentrale Rolle spielen. Wir erläutern heute hauptsächlich die Dispersion in der Glasfaser und die Dispersionskompensation und stellen die Dispersionskompensationsmodullösung von Fiber-Mart vor.

Dispersion in optischen Fasern

Die Verbreiterung von Lichtimpulsen, die sogenannte Dispersion, ist ein kritischer Faktor, der die Qualität der Signalübertragung über optische Verbindungen begrenzt. Dispersion ist eine Folge der physikalischen Eigenschaften des Übertragungsmediums. Im Allgemeinen gibt es drei Hauptarten der Dispersion in einer Faser:

Modale Dispersion – Modale Dispersion tritt nur in Multimode-Fasern auf . In einer Multimode-Faser mit einem Stufenprofil des Brechungsindex breiten sich alle Strahlen mit der gleichen Geschwindigkeit aus – die Strahlen, die sich entlang der Faserachse ausbreiten, haben die gleiche Geschwindigkeit wie die Strahlen, die sich in der Nähe der Kern-Mantel-Grenzfläche ausbreiten. Da sie die unterschiedlich langen optischen Pfade mit der gleichen Geschwindigkeit zurücklegen, erreichen sie den Detektor zu unterschiedlichen Zeiten. Dies führt zu einer zeitlichen Impulsverbreiterung am Ende der Faser. Diese Art der zeitlichen Verbreiterung wird als modale Dispersion bezeichnet. Polarisationsmodendispersion (PMD) ist eine Form der modalen Dispersion, bei der zwei verschiedene Polarisationen von Licht in einem Wellenleiter, die sich normalerweise mit der gleichen Geschwindigkeit ausbreiten, aufgrund von zufälligen Unvollkommenheiten und Asymmetrien mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten wandern, was eine zufällige Ausbreitung der optischen Impulse verursacht.

Wellenleiterdispersion – Wellenleiterdispersion ist eine chromatische Dispersion, die durch Wellenleitereffekte entsteht: Die dispersiven Phasenverschiebungen einer Welle in einem Wellenleiter unterscheiden sich von denen, die die Welle in einem homogenen Medium erfahren würde. Wellenleiterdispersion ist wichtig in Wellenleitern mit kleinen effektiven Modenflächen. Bei Fasern mit großen Modenflächen ist die Wellenleiterdispersion jedoch normalerweise vernachlässigbar, und die Materialdispersion dominiert.

Materialdispersion – Materialdispersion ist das Phänomen, bei dem Materialien ein Lichtbündel während der Ausbreitung ausbreiten. Es handelt sich auch um eine Art chromatische Dispersion. Materialdispersion ist in der optischen Kommunikation nicht hilfreich, da sie die Datenmenge begrenzt, da sich die Impulse überlappen und Informationen verloren gehen.

Sowohl die Wellenleiterdispersion als auch die Materialdispersion gehören zur chromatischen Dispersion.

Dispersionskompensation

Bei faseroptischen Übertragungssystemen mit hoher Bitrate (z. B. 10G oder 40Gbit/s) über lange Strecken ist die Dispersionskompensation einer der wichtigsten Aspekte, die bei der Entwicklung berücksichtigt werden müssen. Für photonische Netzwerke, d. h. für Fasern, Repeater und optische Schnittstellen, ist die Verwaltung oder Optimierung der Restdispersion erforderlich. Darüber hinaus ist insbesondere für Systeme mit 40Gbit/s oder höheren Bitraten über lange Strecken eine PMD-Kompensation erforderlich. Kurz gesagt: Die Dispersionskompensation ist ein wichtiges Thema für Glasfaserverbindungen. Heutzutage gibt es viele Lösungen zur Dispersionskompensation in der Glasfaser, wie z. B. Dispersionskompensationsmodule (DCM), Dispersionskompensationsfasern (DCF), typische Bragg-Gitter-Operationen und gechirpte Faser-Bragg-Gitter usw.

In der Glasfaserkommunikation können Dispersionskompensationsmodule (DCM) zur Kompensation der chromatischen Dispersion eines langen Übertragungsfaserabschnitts eingesetzt werden. Typischerweise bietet ein solches Modul eine feste Dispersion (z. B. Normaldispersion im 1,6-μm-Spektralbereich), es sind jedoch auch abstimmbare Dispersionsmodule erhältlich. Ein Modul lässt sich problemlos in eine Glasfaserverbindung einfügen, da es über Glasfaseranschlüsse für Ein- und Ausgang verfügt. Die Einfügungsverluste können mit einem Faserverstärker, z. B. einem EDFA in einem 1,5-μm-Telekommunikationssystem, kompensiert werden. Ein Dispersionskompensationsmodul wird häufig zwischen zwei Faserverstärkern platziert.

Fiber-Mart Dispersionskompensationsmodul-Lösung

Die Dispersionskompensationsmodule (DCMs) sind Bausteine des optischen Transportsystems Fiber-Mart CWDM&DWDM und dienen an optischen Kommunikationsknoten dazu, eine negative chromatische Dispersion bereitzustellen, die als Impulsspreizphänomen bekannt ist und die hohe Bitrate und die maximale Übertragungsdistanz von Daten entlang optischer Fasern begrenzt.

Die Module der FS-DCM-Serie basieren auf der ausgereiften und zuverlässigen DCF-Technologie (Dispersion Compensation Fiber) und sind für die 19-Zoll-Rackmontage konzipiert. Sie dienen der Kompensation chromatischer Dispersion bei allen Datenraten, einschließlich 10 Gbit/s, 40 Gbit/s und sogar 100 Gbit/s in kohärenten Ultralangstreckennetzen wie SDH-Hochbitübertragungssystemen, DWDM-Netzen und CATV-Langstreckenübertragungssystemen. Diese Module erreichen Dispersionswerte von -10 bis -2100 ps/nm bei einer Wellenlänge von 1550 nm und bieten eine breitbandige Dispersionskompensation für Standard-Singlemode-Fasern (SMF28 – G.652-Faser) über das gesamte C-Band bei gleichzeitig extrem geringer Einfügungsdämpfung und geringer Latenz.

Die FS-DCM-Serie ist ein Einsteckmodul, das typischerweise an die Mittelstufe eines optischen Fiber-Mart-Verstärkers, z. B. EDFA, in einem Langstrecken-Übertragungssystem angeschlossen wird. Das optische Budget wird nicht beeinträchtigt, wenn die FS-DCM-Serie mit einem optischen Verstärker mit Mittelstufe verbunden wird. Darüber hinaus ist eine Kompensationsdistanz von 10 km bis 140 km möglich.

Produktfamilie

Typische Anwendungsfälle der FS-DCM-Serie