Welcome to PMD-101
advertisement
PMD (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. Birefringence PMD L L h difference between smallest and largest index of refraction (« Bi » means 2 and « refringence » stands for Refraction) fast fast fast slow slow slow Birefringence PMD L L h h Distance between significant change in orientation fast fast fast slow slow slow 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 ‘NİN (Polarization Mode Dispersion) TEKNOLOJİK ÖNEMİ 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) xWDM Teknolojisi Dense WDM (DWDM) 0,8 nm • Hassas kanal aralığı tipik 0.8 nm • Yüksek hassasiyete sahip ve istikrarlı Lazer • Yüksek komponent maliyeti /nm 1550 Coarse WDM (CWDM) 20 nm 1470 1490 1510 1530 1550 1570 1590 1610 • Geniş kanal aralığı, tipik 20 nm • Düşük hassasiyete sahip lazer • Belirgin şekilde düşük komponent maliyeti /nm 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 Measurement of DGD over wavelength and time 127km buried DSF 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 1310, 1550, 1625... Tanımlanan dalga boylarının birbirine göre bağımsızlığı Standardın dışına çıkıldığında ne kadar doğrusal ve dengeliler Ne kadar doğrusallar ? 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 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 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 İhtiyacı olanlar 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
