광 통신에서 색 분산을 처리하는 방법은 무엇입니까?

300여 년 전 어느 화창한 오후에 Newton은 그러한 게임을 선보였습니다.

그림 1: 프리즘에 의한 빛의 굴절

그는 태양이 프리즘에 비치도록 했습니다. 프리즘을 투과한 빛은 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 파랑, 자주색 빛으로 구성된 리본 모양으로 퍼져 방의 커튼에 투영됩니다. 이렇게 투명해 보이는 햇빛이 프리즘을 통해 놀라운 색상 띠로 바뀝니다.

그 후 뉴턴은 커튼 중앙에 세로 슬릿을 열고 커튼 뒤에 두 번째 프리즘과 두 번째 커튼을 설정했습니다. 그는 첫 번째 프리즘을 돌려 일곱 개의 리본을 첫 번째 커튼의 틈에 차례로 투사한 다음 두 번째 프리즘을 통해 두 번째 커튼에 그것을 투사했습니다. 기적이 일어났습니다. 빛이 다양한 단색으로 분리되어 두 번째 커튼에 나타났습니다. 회로도는 아래와 같습니다.

그림 2: 빛의 두 번째 굴절

뉴턴은 프리즘을 사용하여 미스터리를 발견했습니다. 빛은 분산될 수 있습니다! 그것이 우리가 이제 빛의 색분산이라고 부르는 것입니다.

어떻게 색채 분산이 발생합니까?

삼각형 프리즘 실험에서 태양광(복합광)은 공기에서 유리로 들어온 다음 두 번 굴절되는 다른 유리에서 공기로 들어갑니다. 모든 것은 이익을 추구하는 경향이 있는 것으로 알려져 있습니다. 굴절이 발생하면 빛은 에너지 손실을 최소화하면서 최단 경로를 선택하고 앞으로 이동합니다. Newton의 프리즘 실험에서 우리는 합성 조명이 서로 다른 색상의 여러 단일 조명으로 구성되어 있음을 알고 있습니다. 이 빛은 파장이 다르며 파장이 다른 빛의 에너지는 고르지 않습니다. 파장이 다른 빛도 굴절 후 경로를 선택하는 방법이 다르기 때문에 프리즘을 빠져나온 후 '갈라졌다'.

그렇다면 빛이 산란되는 이유는 무엇일까요? 색 분산을 일으키는 것은 빛의 파장이라는 것이 밝혀졌습니다. 서로 다른 파장의 빛은 서로 다른 매질에서 굴절률과 전파 속도(경로)가 다르기 때문에 필연적으로 빛이 분산되어 분산이 형성됩니다.

빛의 분산은 매질에서 빛의 전파 속도가 굴절률과 큰 관계가 있음을 보여줍니다. 굴절률이 클수록 빛의 속도는 작아집니다. 공식은 다음과 같습니다.

V=C/N, C는 진공에서 빛의 전파 속도(300,000km/s에서 일정함)입니다. N은 빛에 대한 매질의 굴절률입니다.

효과 색채 분산

분산은 우리를 다채로운 세계로 이끌 수 있지만, 분산은 커뮤니케이션의 영역에서 그렇게 아름답지 않습니다. 색 분산은 광섬유에서 광 신호 전송 시 손실을 유발하는 중요한 요소 중 하나입니다. 그 이유는 빛의 굴절률이 분산을 일으키고 분산으로 인해 광 펄스가 기호 간 간섭을 발생시켜 출력단에서 넓어지기 때문입니다.

넓히다?

확장은 다른 전파 속도를 유도하는 굴절률이 다르기 때문에 매질에서 파장이 다른 빛의 스펙트럼 폭이 증가하는 것입니다. 즉, 빛의 광선이 매질을 투과할 때 일부 광파는 굴절률이 커서 활주로에서 심하게 벗어나게 됩니다.

일부 광파는 굴절률이 작아 구부러져도 주어진 방향으로 움직일 수 있습니다. 광파의 부조화로 인해 이 광선의 폭이 매체에 들어가기 전보다 넓어져 결과적으로 넓어집니다.

색 분산의 경우 광 신호 전송 거리가 길수록 확산이 더 심각합니다. 그 결과 신호 왜곡 및 비트 오류율 성능 저하가 발생하여 정보 전송 품질에 심각한 영향을 미칩니다. 분산이 의사소통에 미치는 영향을 피하려면 어떻게 해야 합니까?

의 영향을 피하는 방법 색채 분산?

오랜 기간의 탐색과 연구 끝에 사람들은 분산 손실의 균형을 맞추기 위한 보상 방법을 찾았습니다. 분산보상섬유(DCF) 기술은 다양한 방식 중 분산보상 방식으로 높은 평가를 받고 있다.

일반적인 단일 모드 광섬유 시스템에서 광섬유는 1550nm의 작동 파장에서 높은 양의 분산을 갖습니다. 포지티브 분산의 특성: 파장이 증가함에 따라 굴절률이 점차 감소합니다. 전체 섬유 라인의 총 분산이 대략 XNUMX이 되도록 보상을 위해 이러한 섬유에 음의 분산을 추가할 필요가 있습니다. 분산 보상 섬유(DCF)은 주로 1550nm의 파장을 위해 설계된 새로운 유형의 단일 모드 광섬유입니다. DCF는 1550nm에서 높은 음의 분산을 가지며(음의 분산은 양의 분산과 반대 특성을 가짐) 단일 모드 광섬유 시스템에서 분산 보상에 사용할 수 있습니다. 아래 그림과 같이 보상된 양의 분산과 음의 분산의 합은 1550nm에서 XNUMX에 가까워집니다.

그림 3: DCF의 분산 보상 개략도

다음은 단일 모드 광섬유에 적용되는 DCF의 공식입니다.

D(λs)L +Dc(λs)L c=0

D(λ s)는 작동 파장 λ s에서 단일 모드 광섬유의 분산 계수입니다.

Dc( λ s)는 작동 파장 λ s에서 DCF의 분산 계수입니다.

L 및 LC는 각각 기존 단일 모드 광섬유 및 DCF의 길이입니다.

실제 적용에서 DCF와 단일 모드 광섬유는 1550nm에서 단일 모드 광섬유의 양의 분산을 보상하기 위해 전송 라인에서 직렬로 연결됩니다. 이렇게 하면 중계 거리가 확장되고 손실이 감소하며 고속, 대용량, 장거리 통신이 가능합니다. 아래 그림과 같이:

그림 4: DCF 및 단일 모드 광섬유가 직렬로 연결됨

DCF에는 다음과 같은 장점이 있습니다.

• 보상 효과가 현저하고 시스템이 안정적으로 작동합니다.
• 작동하기 쉽고 보상 광섬유는 전송 시스템에 직접 연결하여 보상을 실현할 수 있습니다.
• 분산 보상량은 필요에 따라 제어 가능하며 전송 시스템에서 요구하는 실제 보상량에 따라 조정 가능

광 신호가 전송 라인에서 더 오래 이동함에 따라 라인 감쇠와 같은 다른 손실이 발생합니다. 라인 감쇠를 피하기 위해 EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier) ​​사용을 고려해야 합니다.