Optik tolada signalning dispersiyasini hisoblash

3 – amaliy mashg‘ulot
OPTIK TOLADA SIGNALNING DISPERSIYASINI HISOBLASH
Nazariy qism
Dispersiya jarayoni
Optik tolali kabellar bo‘ylab juda ham ko‘plab kanallarni uzoq masofalarga uzatish mumkin, lekin bunday uzatuvlar bir qancha cheklanishlardan holi emas. Aloqa liniyalarida optik tolalarni qo‘llash nuqtai nazaridan oladigan bo‘lsak, signallarni uzatishda cheklanishlardan biri dispersiya hisoblanadi. Dispersiya – spektral muhitda uzatilayotgan impulsni qabul qilgich tomonda vaqt bo‘yicha yoki optik impulsning moda tashkil etuvchilarining yoyilib ketishi, bu esa butun uzunlikdagi optik tola bo‘ylab xarakatlanuvchi uning davomiyligi kengligining oshishga olib keladi.
Liniyaga yuborilgan signal qabul qiluvchi tomoniga o‘zgargan va kengaygan xolda yetib boradigan bo‘lsa uzatilayotgan signal qabul qiluvchi tomoniga shunchalik ravishda kengaygan holda yetib boradi (5.1-rasm). Bunday holat dispersiya deb yuritiladi va u optik tola bo‘ylab xarakatlanuvchi impulslarning chastota bo‘yicha tashkil etuvchilarining turli tezlikda xarakatlanishi va yorug‘lik nurlanish manbai spektrining kengligi hisobiga hosil bo‘ladi.
5.1─rasm. Dispersiya hisobiga impulslarning kengayishi.
Dispersiya – τ deganda optik kabel bo‘ylab xarakatlanuvchi impulsning kengayishi tushuniladi. Dispersiya qiymati optik kabeldagi optik tolalardan chiqqan va qabul qiluvchi tomonga tushgan impulslar davomiyligi kvadratining ayirmasi orqali aniqlanadi:
(5.6.9)
bu formuladagi tchiq va tkir ─ optik kabeldan chiquvchi va optik kabelga kiritiluvchi impulslarning yarim amplituda satxidagi vaqti yoki impuls kengligi.
Dispersiya xolati raqamli signaldagi to‘g‘ri burchakli impulslar ketma-ketligi ma’lum bir uzunlikdagi optik tola bo‘ylab xarakatlanishida impulslar kengayib boradi, natijada ikkita qo‘shni impulslarni bir-biridan ajratib bo‘lmaydi va oxir oqibatda signallar uzatuvida xatoliklar ro‘y beradi. Shunday qilib, dispersiya tolali optik uzatish tizimining o‘tkazish qobiliyati yoki polosa kengligini va aloqa masofasini cheklaydigan asosiy faktorlardan biri bo‘lib hisoblanadi.
Dispersiyaning turlari
Optik tolaning uchta dispersiya mexanizmi mavjud:
- modalararo dispersiya;
- xromatik dispersiya;
- qutblangan – moda dispersiya.
Xromatik dispersiya material dispersiya, to‘lqin uzatish bilan bog‘liq dispersiya va profil dispersiyalardan tashkil topgan.
Dispersiyani kompensasiyalash usullari
Statistik ma’lumotlarga ko‘ra, eng ko‘p yotkazilgan kabellar bir modali standart SF (Standart Fiber) tolalardan iborat. Hozirda SF tolalarining so‘nish qiymatlari 0,16-0,22 dB/km gacha kamaytirilgan. Lekin bu tolalarda 1550 nm to‘lqin uzunligida dispersiya qiymati katta 17-20 ns/nm·km ni tashkil etadi. Dispersiyaning bunday katta qiymati axborotlarni yuqori (10 Gbit/s dan yuqori) tezlikda uzoq masofalarga uzatishni chegaralaydi.
Bir modali standart SF tolalari qo‘llanilganda, dispersiya qiymatini kamaytirish kerak. Tolali optik liniya traktida standart bir modali optik tolalardan foydalanilganda dispersiyani kamaytirish, regeneratsiyalash seksiyasi uzunligini oshirish, 2,5 Gbit/s tezlikdan yuqori 10 Gbit/s tezlikka o‘tish, shuningdek to‘lqin uzunligi bo‘yicha zichlashtirish texnologiyasini qo‘llash maqsadida dispersiyani kompensasiya qiluvchi- DCF (Dispersion Compensating Fiber) tolalarni yoki dispersiyani kompensasiya qiluvchi modullarni DCM (Dispersion Compensatinq Module) qo‘llash talab etiladi.
DCF - dispersiyani kompensasiyalovchi tolalardan asosan xromatik dispersiyani kamaytirishda qo‘llaniladi. DCF tolalarida dispersiya qiymati manfiy bo‘lib, katta qiymatlarga ega bo‘ladi. Dispersiyasi musbat ishchi tolaga dispersiyasi manfiy DCF tolalarini ulash natijasida dispersiya nolga yaqinlashadi, ya’ni kompensasiya qilinadi.
Dispersiyani kompensasiyalovchi modul manfiy ishorali dispersiyaga ega bo‘lgan dispersiyani kompensasiyalovchi tola DCF (dispersion compensating fibers) qirqimidan iborat. Ishchi tolaning musbat dispersiyasi DCF tolaning manfiy dispersiyasi bilan kompensasiyalanadi, natijaviy dispersiya nolga intiladi. Xromatik dispersiyani kompensasiyalash prinsipini quyidagi rasm tavsiflaydi.
Dispersiyani kompensasiyalash bloki (DCU – dispersion compensation unit)
DCU uzatuvchi tola dispersiyasini kompensasiyalaydi Uzatuvchi toladagi dispersiya holati harakati bo‘yicha “tarqalgan” (kengaygan) impulslarni kompensasiyalashda manfiy dispersiyali DCU dan foydalanamiz (5.2-rasm).
5.2-rasm. Dispersiyani kompensasiyalash bloki (DCU)
Uzatuvchi tolada manfiy xarakatlanuvchi dispersiya (to‘lqin uzunligi qisqaroq bo‘lgan “ko‘k” yorug‘lik “qizil” ga qaraganda sekinroq tarqaladi) musbat xarakatlanuvchi dispersiya bilan neytrallashadi, ya’ni chastota spektrining quyi va yuqori tashkil etuvchilarini bir xil tezlikda uzatilishini ta'minlaydi. Xromatik dispersiya katta ahamiyatga ega bo‘lgan biror uzunlikdagi tolada DCU dan foydalanamiz, chunki DCU uzatuvchi tolaga nisbatan dispersiyani ancha qisqartirish imkonini beradi.
|