CC BY
8INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND TECHNICAL CONFERENCE "DIGITAL TECHNOLOGIES: PROBLEMS AND SOLUTIONS OF PRACTICAL IMPLEMENTATION IN THE SPHERES" APRIL 27-28, 2023
ВЫБОР МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ МОДОВОЙ ДИСПЕРСИИ
Нуштаева Озода
Ташкентский университет информационных технологий имени Мухаммада аль-Хорезми, старший преподаватель кафедры «Электроника и радиотехника» https://doi.org/10.5281/zenodo.7856952
Abstract. The national segment of TAEFOCL of Uzbekistan is constructed with use of standard single-mode fibers. Due to the increase in number of services with high speed and transition to the DWDM technology, PMD becomes a most strongly factor limiting the maximum speed of data transmission which can support fiber.
It means, operators need additional methods of testing of existing cable highways for definition of the fibers providing the demanded capacity.
Keywords: Polarization mode dispersion, PMD test methods, interferrometry.
ВВЕДЕНИЕ
Существует мнение, что проблема поляризационной модовой дисперсии (PMD) связана с волокнами, которые эксплуатируются более 10 лет. Для поддержания работоспособности системы, имеющей скорость, превышающую 2,5 Гбит/с, в волокне следует регулярно измерять PMD. Это касается не только старых трасс, но и новых, потому что даже недавно проложенное волокно может иметь высокое значение PMD из-за воздействия внешних условий. Это позволит распределять менее качественные волокна на услуги с более низкой скоростью передачи данных (до OC-48, SDH-16 или OTN1); лучшие волокна могут использоваться для скорости 10 Гбит/с; и наиболее эффективные волокна могут быть зарезервированы для работы со скоростью 40 Гбит/с или даже более высокой скоростью передачи данных.
Для получения такой информации необходимо измерить PMD каждого волокна в каждом кабеле. Такое тестирование PMD является обязательным требованием в рамках комплексного исследования характеристик волокна.
Поэтому, необходимо выбрать эффективный метод определения PMD.
Стандарт IEC 61280-4-4 определяет шесть основных методов тестирования эксплуатируемых волоконно-оптических линий. Поскольку все методы имеют свои достоинства и области применения, нет предпочтительного «эталонного тестового метода». Однако некоторые из этих шести методов можно реализовать только в лабораторных условиях, часто с использованием большого, дорогостоящего и деликатного в обслуживании оборудования. Измерение PMD каждого волокна является затратным с экономической и временной позиции, поэтому выбор правильной тестовой платформы является одной из наиболее важных задач.
Рассмотрим три метода тестирования PMD, которые были практически реализованы рядом производителей измерительного оборудования в портативных, надежных полевых тестовых платформах. Часто эти платформы являются модульными и могут выполнять множество различных оптических тестов.
Метод A. Применение приборов, основанных на методе фиксированного анализатора. В оптическое волокно вводится поляризованный свет и на приемной стороне исследуют, как изменяется мощность через фиксированный поляризационный анализатор
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND TECHNICAL CONFERENCE "DIGITAL TECHNOLOGIES: PROBLEMS AND SOLUTIONS OF PRACTICAL IMPLEMENTATION IN THE SPHERES" APRIL 27-28, 2023
в зависимости от длины волны. Чем выше PMD, тем больше будет изменение принимаемой мощности в зависимости от длины волны.
На рис. 1 показано изменение для реализации метода с использованием перестраиваемого лазера в качестве источника излучения.
Рис. 1. Пример использования измерительной платформы
Для волокна длиной 144 км общая величина PMD составила 4,2 пс.
Другая реализация метода использует поляризованный широкополосный источник света на одном конце системы и анализатор спектра на приемном конце. Анализатор спектра выполняет два измерения: один с применением и один без применения фиксированного анализатора на оптическом пути. Затем вычисляется результирующий след отношения этих двух сканирований и проводится анализ Фурье для определения частотного содержания следа для получения PMD.
В этом случае широкополосный источник света, охватывающий все 0-, E-, S-, C- и L-диапазоны; в приемном блоке размещается анализатор оптического спектра с встроенным фиксированным анализатором, который автоматически включается. Эта настройка имеет то преимущество, что одно и то же аппаратное обеспечение также может использоваться для измерения спектрального затухания (потери в волокне в зависимости от длины волны во всем диапазоне длин волн от 1250 до 1650 нм), а также проведение измерений на CWDM и DWDM системы.
Метод B: Интерферометрия. Для измерения в качестве источника излучения используется широкополосный светодиод с линейно поляризованным выходом. В приемном блоке размещается другой поляризатор, а затем свет переходит в интерферометр Майкельсона. Сканирование выполняется в момент, когда движущееся зеркало интерферометра проходит через контрольное положение. Наличие PMD при измерении вызывает помеху - смещение положения зеркала от эталонного положения.
Для типичной волоконной линии эта интерферограмма будет иметь характеристическое гауссовское распределение.
PMD рассчитывается по ширине этой гауссовой формы (рис. 1).
Очень немного методов приспособлено к полевым измерениям PMD. Фактически организация стандартов признает лишь интерференционные методы, которые формируют
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND TECHNICAL CONFERENCE "DIGITAL TECHNOLOGIES: PROBLEMS AND SOLUTIONS OF PRACTICAL IMPLEMENTATION IN THE SPHERES" APRIL 27-28, 2023
две технологии: TINTY - традиционный интерференсный и усовершенствованный GUNTY - обобщенный интерференционный методы.
Система GINTY добавляет поляризационные скремблеры до и после тестируемого волокна, а также более сложную систему обнаружения, которая помещает на излучение интерферометра Майкельсона поляризационный светоделитель так, что две интерферограммы генерируются с использованием ортогональных поляризаций. Затем эти две интерферограммы обрабатывают, чтобы исключить пик автокорреляции.
GINTY также использует другой анализ, который устраняет предположение, что интерферограмма следует за гауссовским распределением. EXFO использует эту технику на многоцелевой тестовой платформе FTB400.
Приемный модуль GINTY размещен в трехслотовом модуле, что делает необходимым использовать семи- или восьмислотовый задний конец. Отдельный автономный источник света используется как для измерения PMD, так и для хроматической дисперсии; он содержит широкополосный, поляризованный светодиод с модулированным выходом.
Такой прибор способен работать при низких оптических мощностях с высокой точностью отсчета. Работа при низких оптических мощностях гарантирует реальное измерение PMD, а не кажущегося отсчета, т.к. при повышенных мощностях (более 10 dBm) в ОВ наблюдаются такие нежелательные явления, как нелинейные искажения (например, Бриллюэновское рассеяние), приводящие к ложным показаниям
С точки зрения экономической эффективности желательно выполнить как можно меньше измерений. Однако, если измеренное значение близко к пороговому значению, то для определения распределения значений рекомендуется принимать больше измерений. Другим подходом применения интерферометрического метод, является использование скремблирования режима поляризации во время измерения.
Необходимо иметь в виду, что PMD имеет тенденцию изменяться во времени, в силу чего необходим периодический контроль ее значения, хотя локализация неисправностей с помощью тестового оборудования и является непростой задачей.
Несмотря на кажущиеся сложности, в настоящее время на рынке начинают появляться компенсаторы PMD. Стационарный компенсатор PMD устанавливается в точке приема, непосредственно перед оптическим приемником. Потери такого компенсатора не превышают 1,5 dB. Однако, необходимо помнить, что такие компенсаторы стоят дорого и работают только на фиксированной длине волны. Фактически это означает, что для систем CWDM/DWDM такие компенсаторы являются неприемлемыми в силу своей ценовой политики (по крайней мере, не сегодняшний момент).
REFERENCES
1. Гладышевский М.А., Щербаткин Д.Д. Поляризационная модовая дисперсия в оптическом волокне. " Lightwave ", 2005г., № 1 , с. 4 8- 51.
2. Френсис Оде. ПМД, ее источники и измерение в полевых условиях. " Lightwave ", 2004г., №2, с.38-40.
3. Гладышевский М.А., Щербаткин Д.Д. Чем опасна поляризационная модовая дисперсия? " Lightwave ", 2004г., №4, с.33-34.
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND TECHNICAL CONFERENCE "DIGITAL TECHNOLOGIES: PROBLEMS AND SOLUTIONS OF PRACTICAL IMPLEMENTATION IN THE SPHERES" APRIL 27-28, 2023
4. Derickson, D., Fiber Optic Test and Measurement (Prentice Hall, New Jersey, 1998).
5. Gordon, J. P. and H.Kogelnik, "PMD Fundamentals: Polarization mode dispersion in opticalfibers," Proc. Natl. Acad. Sci. USA. (2000).
6. Heffner, B. L., "Automated measurement of polarization mode dispersion using Jones matrixeigenanalysis," IEEE Photon. Technol. Lett.
