PMD-101 (Polarization Mode Dispersion)

Transkript

1 PMD-101 (Polarization Mode Dispersion)

2 Polarization (Polarizasyon) Bir elektromagnetik dalganın elektrik alan vektörünün doğrultusu. Elektromagnetik dalgalar yatay, düşey, dairesel ve eliptik polarizasyonlu olabilirler.

3 Polarizasyon Polarize Olmamış Yarı Polarize Olmuş Elektrik alan içerisinde etkiye uğramamış Tamamen Polarize Olmuş

4 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.

5 Birefringence Işık fiber içerisinde yayılarak ilerler, polarize olmuş bu ışık dalgalarının yayılma hızının değişimi kullanılan malzemenin yapısına bağlı olarak değişir.

6 Fiberin içindeki Birefringence Hızlı Eksen PSP Yavaş Eksen PSP (Principal States of Polarization) Prensipte varolduğu düşünülen Polarizasyon

7 Fiberin içindeki Birefringence Hızlı Eksen PSP Yavaş Eksen PSP (Principal States of Polarization) Prensipte varolduğu düşünülen Polarizasyon

8 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).

9 Chromatic Dispersion İletilen işaretin bozulumuna yol açan yayılma parametresinin dalga boyuna bağımlılığı

10

11 Örneğin

12 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

13 PMD (Polarization Mode Dispersion)

14 Yüksek data yoğunluğu ve hızın söz konusu olduğu telekomünikasyon hatlarında PMD değerinin önemi bir kat daha artmaktadır.

15 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.

16 Bu nedenle PMD değerinin fs (femtosecond) aralıklarında 10 ps(pikosecond) değerine yakın veya üzerinde, 10Gb/s OC-192 transmisyonu içerisinde ölçülmesi artan bir ihtiyaç halini almıştır.

17 Bu tip testler komponent ve sistem tasarımlarında, laboratuvar, fiber ve fiber optik kablo üretiminde, açık arazi ortamlarında uygulanmaktadır.

18 TDM (Time Division Multiplexing) Zamana bağlı olarak sinyal pozisyonun ayarlanıp veri gönderilmesi Çok çeşitli sinyal, Tek Dalgaboyu (N x 1λ) 1 Herbiri belirli zaman aralıklar klarına atanmış sinyaller

19 WDM (Wavelength Division Multiplexing) Bir veya daha fazla optik sinyalin optik yol üzerinde farklı dalga boyları kullanılarak larak gönderilmesi Çok çeşitli sinyal, taşı şıyıcı,tek Fiber (N x Mλ) M

20 Geleceğin Ağları = Yüksek Hız Oranı + + Çok Fiber Sayısı Yüksek Kanal Sayısı = Çok Yüksek Band Genişliği Kapasitesi (Terabit)

21 Polarizasyon Elektromagnetik dalganın yayılımının elektrik ve magnetik vektör alanlarının durumu Işık dikey olarak 2 tip polarizasyona sahiptir

22 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

23 Yavaş Eksen Fiber veya Komponent Polarizasyonun Yayılımı (İhmal Edilebilir Eşleşme) Yavaş Eksen PMD siz Hızlı Eksen Kesin PMD Hızlı Eksen

24 Retardance Retardance (Yavaş ve Hızlı eksenlerdeki ışığın yayılımından dolayı oluşan faz kayması dır) Maksatlı yapılan Retardance λ/4 ve λ/2 Düz Polarizatörlerinin Polarizasyon durumları üzerindeki etkisi Giriş λ/4 Düz Çıkış λ/2 Düz Çıkış 45 o Düz Sağ El Dairesel -45 o Düz -45 o Düz Sol El Dairesel 45 o Düz Sağ El Dairesel -45 o Düz Sol El Dairesel Sol El Daieresel 45 o Düz Sağ El Dairesel Herhangi Açılı Düz Elips Şekilli -Düz Açılı

25 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 bölündüğündende aynı çapı sağlayamamas layamaması Hızlı ve yavaş eksenler

26 Fiber

27 Fiber Dış etkiler Kırılma indeksi NormaldeNormalde n < 10-5

28 Polarizasyon Eksenler Hızlı ve Yavaş Çıkışış DGD DGD (Differential Group Delay) Hızlı ve yavaş eksenler üzerindeki gruplar Arasında olan gecikme

29 Sonuç Kilometrelerce fiber sonrasında nda DalgaDalga da genişleme Polarizasyondan birindeki gecikme Bu etkileri herbir renk, herbir oscillation değeri eri ile düşününcence sonuç: PMD

30 Sonuca etkisi Düşük Bit Oranı τ t fast axis z,t slow axis τ

31 Sonuca etkisi Yüksek Bit Oranı τ t fast axis z,t slow axis τ

32 Dijital Transmisyon Amaçlanan %99,994 doğrusall rusallıktaki PMD katsayısı (güç kaybı 0.1 bit periyodu içinin 1 db) Bit Oranı Maksimum PMD PMD Katsayısı (Gb/s) (ps) 400 km fiber (ps/km ½ )

33 PMD ne zaman ölçülür? Fiber Fiber üretiminde Fiber Fiber kablonun üretiminde Fiber Fiber kablonun montajı sırasında (saha) Fiber Fiber kablonun işletimi sırasında (saha) Fiber PMD değeri eri, kablonun üretiminden işletmesine kadar her aşamadaamada ölçülmelidir.

34 80 li yıllarda Fiber 80 milyon km eski fiberin arasında λ = 1550 nm Kablo boyu = km PMD = 108 ps PMD Katsayısı = ps/ km 1/2

35 90 lı yıllarda Fiber Benzer Kaplamalı Fiber km ve 80 km - PMD Katsayısı = 0.06 to 0.07 ps/ km 1/2 Zayıflatılmış Kaplamalı Fiber - 20 km den 85 km ye - PMD Katsayısı= 0.74 to 0.92 ps/ km 1/2 Dağılımı Değişmiş Fiber - 20 km ve 40 km - PMD Katsayısı = 0.30 to 0.37 ps/ km 1/2

36 Örnek (kablo içinde) λ = 1550 nm Kablo uzunluğu = 3.6 km Fiber PMD PMD Katsayısı # (ps) (ps/ km 1/2 )

37 1310, 1550, Tanımlanan dalga boylarının birbirine göre bağı ğımsızlığı Standardın dışına çıkıldığında ne kadar doğrusal ve dengeliler Ne kadar doğrusallar?

38 PMD ye karşı Dalgaboyu V PMD/N PMD PMD = 0.1, N = 1, kararsız = 0.103! (>100%) PMD PMD = 0.1, N = 10, kararsız = (67%) PMD PMD = 5, N = 1, kararsız = 0.43 (8.6%) PMD PMD = 5, N = 10, kararsız = 0.17 (3.4%)

39 PMD Kararsızlığı PMD (average DGD) Wavelength (nm)

40 PMD Kararsızlığı Küçük Değerlerde Wavelength (nm)

41 Dijital Sistemler Yüksek PMD Kısa mesafelerde iletim Her dalga boyunda düşük bit oranlarında nda iletim Fiziksel Katman PMD yi karşı şılayan cihazlar Yönlendirme tablosu değişiklikleri iklikleri Tekrardan kablolama Düşük bit oranı Üretim sırasında kuvvetin, kablo üzerine kontrollü uygulanması

42 PMD Test Uygulamaları FiberFiber sertifikasyonu KabloKablo kabul testi FiberFiber montaj testi Yönlendirmenlendirme tablosu güncellemesi PotansiyelPotansiyel Fiber bant genişli liği

43 Endüstri tarafından PMD PMD kabul edilen bir standarttır Üreticilerreticiler tarafından PMD kontrol edilmeye çalışılmaktadır Kablolar, fiberler ve komponentler PMD değerleri erleri belirtilerek satılmaktad lmaktadır Sakın bize gerekmez demeyin!!!

44 Gelecekte PMD ye eğilim 40 Gbp/s TDM (yakla( yaklaşık ps/sqrt Km) 2.derece 2.derece PMD, fiber chromatic dispersion kontrolünü ve yönetimini zorlaştırabilir rabilir 10 Gb/s deki planlı bir yerleşimde %70 lik yükselme sağlanabilir

45 SahadaSahada Performans ve Uygulama Yüksek dinamik sıralama PMD 0.08 ps Taşı şınabilir,dayanıklı ve ergonomik Çok işlevli Üretim ve Labaratuvar Ortamında Süratli ölçüm (Sürat para demektir) Doğrusall rusallık ps PMD 35 ps 2 kademeli kullanıcı seviyesi (superuser & operator) Kullanımı kolay

46 EXFO FTB-5500 Modülü Üç-slotlu modül Interferometric Method (Çok( küçük hareketlerin değerlerini erlerini ölçebilme kabiliyeti) Bütün set: FTB-5800 CD Analyzer FTB-7xxx OTDR FTB-5240 OSA

47 Ölçme Teknikleri LED FUT or DUT Detector x Polarisers Analyzer FUT (Fiber Under Test): Fiber testte DUT (Device Under Test):Cihaz testte

48 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

49 Interferometric method PMD siz Uzun geçikme = Karışma yok

50 Interferometric method PMD siz Kısa geçikme = Kısa karışma

51 Interferometric method PMD siz Gecikme yok = Yüksek karışma

52 Interferometric method PMD siz Kısa gecikme = Kısa karışma

53 Interferometric method PMD siz Uzun gecikme = Karışma yok

54 Sonuç Interferometric method PMD siz

55 Interferometric Method PMD siz

56 Interferometric method Polarizasyonu korunmuş Fiber Gecikme yok = Otomatik karışma

57 Interferometric method Polarizasyonu korunmuş Fiber Kısa gecikme = Karışma yok

58 Interferometric method Polarizasyonu korunmuş Fiber Orta gecikme = Karışma arası

59 Interferometric Method Polarizasyonu korunmuş Fiber PMD

60 Interferometric method Normal Telco Fiber Çeşitli polarizasyon durumları Tanımlanan proses çeşitli pozisyonlarda meydana gelmiştir.

61 Interferometric Method Normal Telco Fiber PMD

62 Interferometric Method Birefringence değerinin erinin dengeli dağı ğılımı PMD

63 Müşterilerimiz kim? Fiber optik üreticileri Optik kablo üreticileri Telekomünikasyon şirketleri Sistem kurucuları

64 Uygulamaları nelerdir? Fiber Fiber ve kablo üretim aşamasında PMD nin doğrulanmas rulanması ve kontrolü Ağların yüksek data iletim oranında nda kendi içlerinde ve biribiri ile olan uyuşumunu umunu test etme

65 Teşekkür Ederiz ORKUN SARLAK ÜRÜN N MÜDÜRÜM [email protected] FOTECH Şubat 2006