Fiber`de PMD

advertisement
PMD-101
(Polarization Mode Dispersion)
Polarization (Polarizasyon)
Bir elektromagnetik dalganın
elektrik alan vektörünün
doğrultusu. Elektromagnetik dalgalar
yatay, düşey, dairesel ve eliptik
polarizasyonlu olabilirler.
Polarizasyon
Polarize Olmamış
Yarı Polarize Olmuş
Elektrik alan
içerisinde
etkiye
uğramamış
Tamamen Polarize Olmuş
PMD (Polarization Mode Dispersion)
Fiber veya cihazlar içerisinde
polarize edilmiş dalgaların ışık yayılma
hızının birefringence etkisinden dolayı
materyal içerisinde, ışık alıcı
tarafına farklı zamanlarda gelmesidir.
PMD depends on the fiber’s length, birefringence and
coupling length
 Approximation:
PMD 
3 variables to measure
 Birefringence
b [ps/km]
 Coupling length h [m]
 Length of Fiber L [km]
L
L
h
Birefringence
Işık fiber içerisinde yayılarak ilerler,
polarize olmuş bu ışık
dalgalarının yayılma hızının değişimi
kullanılan malzemenin yapısına bağlı
olarak değişir.
Small :
Small delay
Large :
Large delay
Coupling Length
Small h:
1
Small delay
2
3
Coupling Length
Large h:
1
Large delay
2
3
Fiberin içindeki Birefringence
Hızlı Eksen
PSP
Yavaş Eksen
PSP (Principal States of Polarization)
Prensipte varolduğu düşünülen Polarizasyon
Fiberin içindeki Birefringence
Hızlı Eksen
PSP
Yavaş Eksen
PSP (Principal States of Polarization)
Prensipte varolduğu düşünülen Polarizasyon
PDL (Polarization Dependent Loss)
Fiber veya cihaz içerisine giren ışığın
yayılımında oluşturduğu maksimum
ve minimum attenuation değerleri
arasındaki dB farkına denir
(Tipik WDM komponentleri için PDL
değeri 0.2dB veya altıdır).
Chromatic Dispersion
İletilen işaretin bozulumuna yol
açan yayılma parametresinin dalga
boyuna bağımlılığı
Örneğin
Fiber Optik’te attenuation ve chromatic
dispersion kontrol altına alınmasına
karşın diğer yandan Polarizasyon etkileri
örneğin PDL (Polarization Dependent
Loss) ve PMD (Polarization Mode
Dispersion) kriterlerinin tespit edilmesi
teknolojinin de gelişmesiyle birlikte
büyük bir handikap olarak karşımıza
çıkmaktadır
PMD
(Polarization Mode Dispersion)
Yüksek data yoğunluğu ve
hızın söz konusu olduğu
telekomünikasyon hatlarında
PMD değerinin önemi bir kat
daha artmaktadır.
Fiber Optik sistemlerin iki
tarafınında bir çok ara birim
ve sistemden oluşmaya
başladığı günden beri düşük
PMD değeri bile bütün sistem
içerisinde kapasitenin
yeterince kullanılamamasına
neden olmaktadır.
Bu nedenle PMD değerinin
10-100 fs (femtosecond)
aralıklarında 10 ps(pikosecond)
değerine yakın
veya üzerinde, 10Gb/s OC-192
transmisyonu içerisinde
ölçülmesi artan bir ihtiyaç
halini almıştır.
Bu tip testler komponent ve
sistem tasarımlarında,
laboratuvar,
fiber ve fiber optik kablo
üretiminde,
açık arazi ortamlarında
uygulanmaktadır.
TDM
(Time Division Multiplexing)
Zamana bağlı olarak sinyal pozisyonun ayarlanıp veri
gönderilmesi
Çok çeşitli sinyal, Tek Dalgaboyu (N x 1)
 Herbiri belirli zaman aralıklarına atanmış sinyaller

WDM
(Wavelength Division Multiplexing)
Bir veya daha fazla optik sinyalin optik yol üzerinde farklı dalga
boyları kullanılarak gönderilmesi

Çok çeşitli sinyal, taşıyıcı,Tek Fiber (N x M)
Geleceğin Ağları
=
Yüksek Hız
Oranı
+
+
Çok Fiber
Sayısı
=
Yüksek Kanal
Sayısı
Çok Yüksek Band Genişliği Kapasitesi
(Terabit)
Polarizasyon
Elektromagnetik dalganın yayılımının elektrik ve magnetik
vektör alanlarının durumu

Işık dikey olarak 2 tip polarizasyona sahiptir
Polarizasyon
X-Z ekseni boyunca alçalıp
yükselen sinüsoyidal eğri
Z ekseni boyunca burayı
merkez aralarak x-y eksenlerinde spiral yapan eğri
Y-Z eksenleri boyunca alçalıp yükselen sinüsoyidal
eğri
Fiber veya Komponent
Polarizasyonun Yayılımı
(İhmal Edilebilir Eşleşme)
Yavaş Eksen
PMD’siz
Yavaş Eksen
Hızlı Eksen
Kesin PMD
Hızlı Eksen
Retardance
 Retardance (Yavaş ve Hızlı eksenlerdeki ışığın
yayılımından dolayı oluşan faz kayması ’dır)
 Maksatlı yapılan Retardance
/4 ve /2 Düz Polarizatörlerinin Polarizasyon durumları üzerindeki etkisi
Giriş
/4 Düz Çıkış
/2 Düz Çıkış
45o Düz
-45o Düz
Sağ El Dairesel
Sol El Daieresel
Herhangi Açılı Düz
Sağ El Dairesel
Sol El Dairesel
-45o Düz
45o Düz
Elips Şekilli
-45o Düz
45o Düz
Sol El Dairesel
Sağ El Dairesel
-Düz Açılı
Fiber
Fiberin içindeki ışığın polarizasyonunu etkileyen durumlar
Fiberin kristal yapısının bozukluğu,
 Index of Refraction: Kırılma indeksi
 Fiberin fiziksel olarak ezilmesi, bükülmesi, zorlanması
 Fiberin dairesel diskler olarak bölündüğünde aynı çapı
sağlayamaması
 Hızlı ve yavaş eksenler

Fiber
Fiber
Dış etkiler
Kırılma indeksi
Normalde Dn < 10-5
Eksenler
Polarizasyon
Hızlı ve Yavaş
DGD (Differential Group Delay)
Hızlı ve yavaş eksenler üzerindeki gruplar
Arasında olan gecikme
Çıkış
DGD
Sonuç
Kilometrelerce fiber sonrasında
Dalga da genişleme
Polarizasyondan birindeki gecikme
Bu etkileri herbir renk, herbir 20.000
oscillation değeri ile düşününce sonuç: PMD
Sonuca etkisi
Düşük Bit Oranı
D
t
fast axis
z,t
D
slow axis
Sonuca etkisi
Yüksek Bit Oranı
D
t
fast axis
z,t
D
slow axis
Dijital Transmisyon
Amaçlanan %99,994 doğrusallıktaki PMD katsayısı (güç
kaybı 0.1 bit periyodu için 1 dB)
Bit Oranı
(Gb/s)
Maksimum PMD
(ps)
PMD Katsayısı
400 km fiber (ps/km½)
2.5
 10
40
10
 2.0
 0.5
20
5
 0.25
40
2.5
 0.125
PMD ne zaman ölçülür?
Fiber üretiminde
Fiber kablonun üretiminde
Fiber kablonun montajı sırasında (saha)
Fiber kablonun işletimi sırasında (saha)
Fiber PMD değeri, kablonun
üretiminden işletmesine kadar
her aşamada ölçülmelidir.
80 ’li yıllarda Fiber
80 milyon km eski fiberin arasında
 = 1550 nm
Kablo boyu = 27.55 km
PMD = 108 ps
PMD Katsayısı = 20.57 ps/ km1/2
90’lı yıllarda Fiber
Benzer Kaplamalı Fiber
- 110 km ve 80 km
- PMD Katsayısı = 0.06 to 0.07 ps/ km1/2
Zayıflatılmış Kaplamalı Fiber
- 20 km’den 85 km’ye
- PMD Katsayısı= 0.74 to 0.92 ps/ km1/2
Dağılımı Değişmiş Fiber
- 20 km ve 40 km
- PMD Katsayısı = 0.30 to 0.37 ps/ km1/2
Örnek (kablo içinde)
 = 1550 nm Kablo uzunluğu = 3.6 km
Fiber
#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
PMD PMD Katsayısı
(ps)
(ps/ km1/2)
0.08
0.04
0.16
0.09
0.39
0.20
0.32
0.17
0.69
0.36
0.32
0.17
0.40
0.21
2.84
1.50
0.11
0.06
1310, 1550, 1625...
Tanımlanan dalga boylarının birbirine göre
bağımsızlığı
Standardın dışına çıkıldığında ne kadar
doğrusal ve dengeliler
Ne kadar doğrusallar ?
PMD ’ye karşı Dalgaboyu
0.05 + 0.17 V PMD/N
PMD = 0.1, N = 1, kararsız = 0.103! (>100%)
PMD = 0.1, N = 10, kararsız = 0.067 (67%)
PMD = 5, N = 1, kararsız = 0.43 (8.6%)
PMD = 5, N = 10, kararsız = 0.17 (3.4%)
PMD Kararsızlığı
PMD (average DGD)
152
0
153
0
1540
Wavelength (nm)
155
0
156
0
157
0
PMD Kararsızlığı
Küçük Değerlerde
152
0
153
0
1540
Wavelength (nm)
155
0
156
0
157
0
Yüksek PMD

Dijital Sistemler
 Kısa mesafelerde iletim
 Her dalga boyunda düşük bit oranlarında iletim

Fiziksel Katman
PMD ’yi karşılayan cihazlar
 Yönlendirme tablosu değişiklikleri
 Tekrardan kablolama
 Düşük bit oranı
 Üretim sırasında kuvvetin, kablo üzerine kontrollü
uygulanması

PMD Test Uygulamaları
Fiber sertifikasyonu
Kablo kabul testi
Fiber montaj testi
Yönlendirme tablosu güncellemesi
Potansiyel Fiber bant genişliği
Endüstri tarafından
PMD kabul edilen bir standarttır
Üreticiler tarafından PMD kontrol edilmeye
çalışılmaktadır
Kablolar, fiberler ve komponentler PMD
değerleri belirtilerek satılmaktadır
Sakın bize gerekmez demeyin!!!
Gelecekte PMD ’ye eğilim
40 Gbp/s TDM (yaklaşık 0.125 ps/sqrt Km)
2.derece PMD, fiber chromatic dispersion
kontrolünü ve yönetimini zorlaştırabilir
10 Gb/s’deki planlı bir yerleşimde %70’lik
yükselme sağlanabilir
Performans ve Uygulama
Sahada




Yüksek dinamik sıralama
PMD  0.08 ps
Taşınabilir,dayanıklı ve ergonomik
Çok işlevli
 Üretim ve Labaratuvar Ortamında

Süratli ölçüm (Sürat para demektir)

Doğrusallık
0.003 ps  PMD  35 ps
2 kademeli kullanıcı seviyesi (superuser & operator)
Kullanımı kolay



EXFO FTB-5500 Modülü
 Üç-slotlu modül
 Interferometric Method (Çok küçük hareketlerin
değerlerini ölçebilme kabiliyeti)
 Bütün set:
 FTB-5800 CD Analyzer
 FTB-7xxx OTDR
 FTB-5240 OSA
Ölçme Teknikleri
LED
FUT
or
DUT
x
Analyzer
Polarisers
FUT (Fiber Under Test): Fiber testte
DUT (Device Under Test):Cihaz testte
Detector
Interferometric method
• Gecikmenin uygun (coherence) zamandan daha
az olduğu andaki karışma/çatışma
• Coherence zamanı ters çevrilmiş olarak
kaynağın genişliğinin bir parçası
• Daha geniş kaynak = daha az coherence
Interferometric method
PMD ’siz
Uzun geçikme
=
Karışma yok
Interferometric method
PMD ’siz
Kısa geçikme
=
Kısa karışma
Interferometric method
PMD ’siz
Gecikme yok
=
Yüksek karışma
Interferometric method
PMD ’siz
Kısa gecikme
=
Kısa karışma
Interferometric method
PMD ’siz
Uzun gecikme
=
Karışma yok
Interferometric method
PMD ’siz
• Sonuç
Interferometric Method
PMD ’siz
Interferometric method
Polarizasyonu korunmuş Fiber
Gecikme yok
=
Otomatik karışma
Interferometric method
Polarizasyonu korunmuş Fiber
Kısa gecikme
=
Karışma yok
Interferometric method
Polarizasyonu korunmuş Fiber
Orta gecikme
=
Karışma arası
Interferometric Method
Polarizasyonu korunmuş Fiber
PMD
Interferometric method
Normal Telco Fiber
• Çeşitli polarizasyon durumları
• Tanımlanan proses çeşitli pozisyonlarda
meydana gelmiştir.
Interferometric Method
Normal Telco Fiber
PMD
Interferometric Method
Birefringence değerinin dengeli dağılımı
PMD
Müşterilerimiz kim?
 Fiber optik üreticileri
 Optik kablo üreticileri

Telekomünikasyon şirketleri
 Sistem kurucuları
Uygulamaları nelerdir?
Fiber ve kablo üretim aşamasında PMD’nin
doğrulanması ve kontrolü
Ağların yüksek data iletim oranında kendi
içlerinde ve biribiri ile olan uyuşumunu test
etme
Teşekkür Ederiz
ORKUN SARLAK
ÜRÜN MÜDÜRÜ
osarlak@fotech.com.tr
FOTECH
Şubat 2006
Download