Podręcznik

Światłowody z przesuniętą dyspersją (ang. dispersion shifted fibers) mają mniejsze średnice rdzenia niż standardowe jednomodowe, np. 5 μm. Odpowiedni dobór współczynników załamania rdzenia i wielowarstwowego płaszcza pozwala uzyskać spłaszczenie charakterystyki dyspersji (ang. dispersion flattened fiber), aby przechodziła przez zero w obu oknach transmisji.

W poniższej tabeli podane zostały podstawowe parametry stosowanych w telekomunikacji włókien światłowodowych.

Tabela 1 Podstawowe parametry włókien stosowanych w telekomunikacji w łączach lądowych

Odrębną grupą włókien są światłowody wykorzystywane w łączach transoceanicznych, przykładowe modele i ich parametry przedstawiono w poniższej tabeli.

Tabela 2 Podstawowe parametry włókien stosowanych w telekomunikacji w łączach oceanicznych dla =1550 nm

Często w obliczeniach potrzebne są nam wartości współczynnika dyspersji dla innej długości fali niż podana przez producenta, wtedy można skorzystać z wykresów zamieszczonych w kartach katalogowych lub obliczyć z poniżej podanej zależności, wystarczy że znamy dwie dowolne wartości. Przykładowo dla włókna Leaf®Optical Fiber podano wartość współczynników załamania dla długości fali 1550 nm i 1625 nm, co umożliwia obliczenie wartości współczynnika dyspersji dla dowolnej długości fali z zakresu 1550-1625 nm.

$D(\lambda) = \left( \frac{D(1625~nm) - D(1550~nm)}{75} * (\lambda - 1625) \right) + D(1625~nm) \qquad$(5.1)

Poza kontrolowaniem dyspersji można jeszcze ją kompensować. Do najpopularniejszych metod należą:

• światłowód o ujemnym współczynniku dyspersji;
• światłowodowa siatka Bragga; kompensator na bazie etalonu Fabry-Perot.

Rysunek 20 Zasada kompensacji dyspersji w łączu światłowodowym przy użyciu światłowodu kompensującego

Najczęściej stosowaną spośród wyżej wymienionych metod jest zastosowanie światłowodu kompensującego DCF (ang. Dispersion Compensation Fiber), który można kupić w odcinkach o dowolnej długości lub w gotowych modułach – DCM (ang. Dispersion Compensation Modules), ale tu nie ma dowolności. Zaletą stosowania tej metody jest to, że światłowód zawsze kompensuje sygnał dla wielu długości fali świetlnej. Jeżeli początkowo łącze będzie obsługiwało np. cztery kanały, a po jakimś czasie dołączymy kolejne to nie będzie problemu z kompensacją. Światłowody kompensujące umieszcza się w łączach lądowych zwykle w „puszkach” i nie są one rozwijane. Rozwiązanie to umożliwia łatwą rozbudowę i modernizację łącza. Można je kupić na metry lub w postaci gotowego modułu. Moduły są wykonywane dla standardowej długości włókna SMF i głównym ich parametrem jest długość odcinka kompensowanego, dyspersja oraz tłumienność. Ponadto na rynku istnieje wiele światłowodów kompensujących dyspersję, jednym z bardziej popularnych jest włókno DCF38 dedykowane do kompensacji dyspersji pochodzącej z włókna Corning SMF-28+. Podstawowe parametry włókien i modułów kompensujących dyspersję i przedstawiono w poniższych tabelach.

Tabela 3 Podstawowe parametry włókien kompensujących dyspersję

Tabela 4 Podstawowe parametry modułów kompensujących dyspersję (wartości dla pasma 1525-1565 nm)

Kolejną zaletą stosowania światłowodów DCF czy modułów DCM jest prostota ich podłączenia, są to elementy transmisyjne wyposażone w złączki LC/PC, SC/PC lub FC/PC. Jedyną wadą jest duże tłumienie, oczywiście można ograniczyć długość medium kompensującego poprzez zastosowanie włókien o niskim współczynniku dyspersji, wielu producentów ma w swojej ofercie światłowody, których współczynnik dyspersji mieści się w zakresie 2,5 – 6 ps/km/nm. Elementy nadają się zarówno do łącz DWDM, jak i CATV.

Rysunek 21 Charakterystyka współczynnika dyspersji chromatycznej w funkcji długości fali dla światłowodu DCF

Chcąc wyznaczyć długość światłowodu potrzebnego do kompensacji dyspersji w torze światłowodowym należy skorzystać z następującej zależności:

$\Sigma_i L_i \cdot D_i = 0 \qquad$(5.2)

gdzie

L_i – długość światłowodu

D_i – współczynnik dyspersji

W pierwszym przypadku wyznaczmy zależność dla toru składającego się ze światłowodu SMF i światłowodu kompensującego DCF.

$L_{DCF} = - \frac{L_{SMF} \cdot D_{SMF}}{D_{DCF}} \qquad$(5.3)

gdzie:

L_DCF – długość światłowodu kompensującego,

D_DCF – współczynnik dyspersji światłowodu kompensującego,

L_SMF – długość światłowodu SMF – współczynnik dyspersji światłowodu SMF.