pmd (polarization mode dispersion)
DESCRIPTION
PMD (Polarization Mode Dispersion). Polarization (Polarizasyon) Bir elektromagnetik dalganın elektrik alan vektörünün doğrultusu. Elektromagnetik dalgalar yatay, düşey, dairesel ve eliptik polarizasyonlu olabilirler. Polarize Olmamış. Yarı Polarize Olmuş. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
PMD(Polarization Mode Dispersion)
Polarization (Polarizasyon)Bir elektromagnetik dalganın
elektrik alan vektörünün
doğrultusu. Elektromagnetik dalgalar
yatay, düşey, dairesel ve eliptik
polarizasyonlu olabilirler.
Polarize Olmamış Yarı Polarize Olmuş
Tamamen Polarize Olmuş
Elektrik alan içerisinde etkiye uğramamış
Polarizasyon
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 PMD depends on the fiber’s lengthlength, , birefringencebirefringence and and coupling lengthcoupling length
Approximation:Approximation:
3 variables to measure 3 variables to measure Birefringence Birefringence bb [ps/km] [ps/km] Coupling length Coupling length hh [m] [m] Length of FiberLength of Fiber LL [km] [km]
hL
LPMD
hh
BirefringenceIşık fiber içerisinde yayılarak ilerler,
polarize olmuş bu ışıkdalgalarının yayılma hızının değişimi kullanılan malzemenin yapısına bağlı
olarak değişir.
Birefringence
fast
fast
fast
slowslow
slow
difference between smallest and
largest index of refraction(« Bi » means 2 and
« refringence » stands for Refraction)
hL
LPMD
Birefringence
fast
fast
fast
slowslow
slow
h Distance between significant change
in orientation
hL
LPMD
SmalldelaySmall
Largedelay
Large
Smalldelay
Coupling Length
Small h
Largedelay
Coupling Length
Largeh
PSPSPP
Yavaş EksenYavaş Eksen
Hızlı EksenHızlı Eksen
Fiberin içindeki Birefringence
PSP (Principal States of Polarization)Prensipte varolduğu düşünülen Polarizasyon
PSP
Yavaş Eksen
Hızlı Eksen
Fiberin içindeki Birefringence
PSP (Principal States of Polarization)Prensipte varolduğu düşünülen Polarizasyon
PDL (Polarization Dependent Loss)Fiber veya cihaz içerisine giren ışığınyayılımında oluşturduğu maksimum ve minimum attenuation değerleri
arasındaki dB farkına denir(Tipik WDM komponentleri için PDL
değeri 0.2dB veya altıdır).
Chromatic Dispersionİletilen 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-192transmisyonu 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.
Çok çeşitli sinyal, Tek Dalgaboyu (N x 1Çok çeşitli sinyal, Tek Dalgaboyu (N x 1)) Herbiri belirli zaman aralıklarına atanmış sinyallerHerbiri belirli zaman aralıklarına atanmış sinyaller
TDMTDM(Time Division Multiplexing)(Time Division Multiplexing)
Zamana bağlı olarak sinyal pozisyonun ayarlanıp veri Zamana bağlı olarak sinyal pozisyonun ayarlanıp veri gönderilmesigönderilmesi
Çok çeşitli sinyal, taşıyıcı,Tek Fiber (N x MÇok çeşitli sinyal, taşıyıcı,Tek Fiber (N x M))
WDMWDM(Wavelength Division Multiplexing)(Wavelength Division Multiplexing)
Bir veya daha fazla optik sinyalin optik yol üzerinde farklı dalga boyları Bir veya daha fazla optik sinyalin optik yol üzerinde farklı dalga boyları kullanılarak gönderilmesikullanılarak gönderilmesi
xWDM Teknolojisi
Dense WDM (DWDM)
1550
1570
1590
1610
1470
1490
1510
1530
Coarse WDM (CWDM)
1550
20 nm
0,8 nm
• Hassas kanal aralığı tipik 0.8 nm
• Yüksek hassasiyete sahip ve istikrarlı Lazer
• Yüksek komponent maliyeti
• Geniş kanal aralığı, tipik 20 nm
• Düşük hassasiyete sahip lazer
• Belirgin şekilde düşük komponent maliyeti
/nm
/nm
Geleceğin AğlarıGeleceğin Ağları==
+ +
=Çok Yüksek Band Genişliği Kapasitesi
(Terabit)
Çok Fiber Sayısı
Yüksek Hız Oranı
Yüksek Kanal Sayısı
PolarizasyonElektromagnetik dalganın yayılımının elektrik ve magnetik
vektör alanlarının durumu Işık dikey olarak 2 tip polarizasyona sahiptirIşık dikey olarak 2 tip polarizasyona sahiptir
Polarizasyon
X-Z ekseni boyunca alçalıp yükselen sinüsoyidal eğri
Z ekseni boyunca burayı merkez aralarak x-y eksen-lerinde spiral yapan eğri
Y-Z eksenleri boyunca al-çalıp yükselen sinüsoyidal eğri
Fiber veya Komponent Polarizasyonun Yayılımı
(İhmal Edilebilir Eşleşme)
Hızlı EksenHızlı Eksen
Yavaş EksenYavaş Eksen Yavaş EksenYavaş Eksen
Hızlı EksenHızlı EksenPMD’sizPMD’siz Kesin PMD
Retardance Retardance (Yavaş ve Hızlı eksenlerdeki ışığın Retardance (Yavaş ve Hızlı eksenlerdeki ışığın
yayılımından dolayı oluşan faz kaymasıyayılımından dolayı oluşan faz kayması ’dır ’dır)) Maksatlı yapılan RetardanceMaksatlı yapılan Retardance
/4 ve /2 Düz Polarizatörlerinin Polarizasyon durumları üzerindeki etkisi Giriş /4 Düz Çıkış /2 Düz Çıkış
45o Düz Sağ El Dairesel -45o Düz-45o Düz Sol El Dairesel 45o Düz
Sağ El Dairesel -45o Düz Sol El Dairesel Sol El Daieresel 45o Düz Sağ El Dairesel
Herhangi Açılı Düz Elips Şekilli -Düz Açılı
FiberFiberin içindeki ışığın polarizasyonunu etkileyen durumlar
Fiberin kristal yapısının bozukluğu,Fiberin kristal yapısının bozukluğu, Index of Refraction: Kırılma indeksiIndex of Refraction: Kırılma indeksi Fiberin fiziksel olarak ezilmesi, bükülmesi, zorlanmasıFiberin fiziksel olarak ezilmesi, bükülmesi, zorlanması Fiberin dairesel diskler olarak bölündüğünde aynı çapı Fiberin dairesel diskler olarak bölündüğünde aynı çapı
sağlayamamasısağlayamaması Hızlı ve yavaş eksenlerHızlı ve yavaş eksenler
Fiber
127kmburiedDSF
Measurement of DGD over wavelength and time
Fiber
Dış etkilerDış etkiler Kırılma indeksiKırılma indeksi
Normalde Normalde n < 10n < 10-5-5
Eksenler
PolarizasyonPolarizasyon Hızlı ve YavaşHızlı ve Yavaş Çıkış Çıkış
DGDDGD
DGD (Differential Group Delay)Hızlı ve yavaş eksenler üzerindeki gruplarArasında olan gecikme
Sonuç
Kilometrelerce fiber sonrasındaKilometrelerce fiber sonrasında
Dalga da genişlemeDalga da genişleme Polarizasyondan birindeki gecikmePolarizasyondan birindeki gecikme Bu etkileri herbir renk, herbir 20.000 Bu etkileri herbir renk, herbir 20.000
oscillation değeri ile düşününce sonuç: oscillation değeri ile düşününce sonuç: PMDPMD
fast axisfast axis
z,t
t
slow axisslow axis
Sonuca etkisi Düşük Bit Oranı
fast axisfast axis
z,t
t
slow axisslow axis
Sonuca etkisi Yüksek Bit Oranı
Dijital TransmisyonAmaçlanan %99,994 doğrusallıktaki PMD katsayısı (güç Amaçlanan %99,994 doğrusallıktaki PMD katsayısı (güç kaybı 0.1 bit periyodu için 1 dB) kaybı 0.1 bit periyodu için 1 dB)
Bit Oranı Maksimum PMD PMD Katsayısı
(Gb/s) (ps) 400 km fiber (ps/km½)
2.5 40 2.0 1010 10 10 0.5 0.5
20 5 0.25
40 2.5 0.125
PMD ne zaman ölçülür?PMD ne zaman ölçülür? Fiber üretimindeFiber üretiminde Fiber kablonun üretimindeFiber kablonun üretiminde Fiber kablonun montajı sırasında (saha)Fiber kablonun montajı sırasında (saha) Fiber kablonun işletimi sırasında (saha)Fiber kablonun işletimi sırasında (saha)
Fiber PMD değeri, Fiber PMD değeri, kablonun kablonun üretiminden işletmesine kadar üretiminden işletmesine kadar
her aşamada ölçülmher aşamada ölçülmelidelidir. ir.
80 ’li yıllarda Fiber
= 1550 nm
Kablo boyu = 27.55 km
PMD = 108 ps
PMD Katsayısı = 20.57 ps/ km1/2
80 milyon km eski fiberin arasında
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
90’lı yıllarda Fiber
1310, 1550, 1625...
Tanımlanan dalga boylarının birbirine göre Tanımlanan dalga boylarının birbirine göre bağımsızlığı bağımsızlığı
Standardın dışına çıkıldığında ne kadar Standardın dışına çıkıldığında ne kadar doğrusal ve dengelilerdoğrusal ve dengeliler
Ne kadar doğrusallar ?Ne kadar doğrusallar ?
PMD Kararsızlığı
PMD (average DGD)PMD (average DGD)
1520
1530
1540Wavelength (nm)
1560
1570
1550
PMD KararsızlığıKüçük Değerlerde
1540Wavelength (nm)
1520
1530 156
01570
1550
Yüksek PMDYüksek PMD Dijital SistemlerDijital Sistemler
Kısa mesafelerde iletimKısa mesafelerde iletim Her dalga boyunda düşük bit oranlarında iletimHer dalga boyunda düşük bit oranlarında iletim
Fiziksel KatmanFiziksel Katman PMDPMD ’’yyi karşılayan cihazlari karşılayan cihazlar Yönlendirme tablosu değişiklikleriYönlendirme tablosu değişiklikleri Tekrardan kablolamaTekrardan kablolama Düşük bit oranıDüşük bit oranı Üretim sırasında kuvvetinÜretim sırasında kuvvetin,, kablo üzerine kontrollü kablo üzerine kontrollü
uygulanması uygulanması
PMD Test Uygulamaları Fiber sertifikasyonuFiber sertifikasyonu Kablo kabul testiKablo kabul testi Fiber montaj testiFiber montaj testi Yönlendirme tablosu güncellemesiYönlendirme tablosu güncellemesi Potansiyel Fiber bant genişliğiPotansiyel Fiber bant genişliği
Endüstri tarafından
PMD kabul edilen bir standarttırPMD kabul edilen bir standarttır
Üreticiler tarafından PMD kontrol edilmeye Üreticiler tarafından PMD kontrol edilmeye
çalışılmaktadırçalışılmaktadır
Kablolar, fiberler ve komponentler PMD Kablolar, fiberler ve komponentler PMD
değerleri belirtilerek satılmaktadır değerleri belirtilerek satılmaktadır
Sakın bize gerekmez demeyin!!!Sakın bize gerekmez demeyin!!!
GelecekteGelecekte PMDPMD ’ye eğilim’ye eğilim 40 Gbp/s TDM (yaklaşık 0.125 ps/sqrt Km)40 Gbp/s TDM (yaklaşık 0.125 ps/sqrt Km)
2.derece PMD, fiber chromatic dispersion 2.derece PMD, fiber chromatic dispersion
kontrolünü ve yönetimini zorlaştırabilirkontrolünü ve yönetimini zorlaştırabilir
10 Gb/s’deki planlı bir yerleşimde %70’lik yükselme 10 Gb/s’deki planlı bir yerleşimde %70’lik yükselme
sağlanabilirsağlanabilir
Performans ve Uygulama SahadaSahada
Yüksek dinamik sıralamaYüksek dinamik sıralama PMD PMD 0.08 ps 0.08 ps Taşınabilir,dayanıklı Taşınabilir,dayanıklı veve ergonomik ergonomik Çok işlevliÇok işlevli
Üretim ve Labaratuvar OrtamındaÜretim ve Labaratuvar Ortamında SüratliSüratli ölçüm ( ölçüm (SüratSürat para demektir) para demektir) DoğrusallıkDoğrusallık 0.003 ps 0.003 ps PMD PMD 35 ps 35 ps 2 kademeli kullanıcı seviyesi2 kademeli kullanıcı seviyesi (superuser & operator)(superuser & operator) Kullanımı kolayKullanımı kolay
Ölçme TeknikleriLED
x
FUT or
DUT
Detector
AnalyzerPolariser
s
FUT (Fiber Under Test): Fiber testteDUT (Device Under Test):Cihaz testte
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
Uzun geçikme
=
Karışma yok
PMD ’sizPMD ’siz
Interferometric method
Kısa geçikme
=
Kısa karışma
PMD ’sizPMD ’siz
Interferometric method
Gecikme yok
=
Yüksek karışma
PMD ’sizPMD ’siz
Interferometric method
Uzun gecikme
=
Karışma yok
PMD ’sizPMD ’siz
Interferometric method
• Sonuç
PMD ’sizPMD ’siz
Interferometric MethodInterferometric MethodPMD ’sizPMD ’siz
Interferometric method
Gecikme yok
=
Otomatik karışma
Polarizasyonu korunmuş FiberPolarizasyonu korunmuş Fiber
Interferometric method
Kısa gecikme
=
Karışma yok
Polarizasyonu korunmuş FiberPolarizasyonu korunmuş Fiber
Interferometric method
Orta gecikme
=
Karışma arası
Polarizasyonu korunmuş FiberPolarizasyonu korunmuş Fiber
Interferometric MethodInterferometric MethodPolarizasyonu korunmuş FiberPolarizasyonu korunmuş Fiber
PMD
Interferometric method
• Çeşitli polarizasyon durumları
• Tanımlanan proses çeşitli pozisyonlarda meydana gelmiştir.
Normal Telco FiberNormal Telco Fiber
Interferometric MethodInterferometric MethodNormal Telco FiberNormal Telco Fiber
PMD
Interferometric MethodInterferometric Method
Birefringence değerinin dengeli dağılımı Birefringence değerinin dengeli dağılımı
PMDPMD
İhtiyacı olanlar kim?
Fiber optik üreticileriFiber optik üreticileri Optik kablo üreticileriOptik kablo üreticileri TelekomünikasyonTelekomünikasyon şirketleri şirketleri Sistem kurucularıSistem kurucuları
Uygulamaları nelerdir?
Fiber ve kablo üretim aşamasında PMD’nin Fiber ve kablo üretim aşamasında PMD’nin doğrulanması ve kontrolü doğrulanması ve kontrolü
Ağların yüksek data iletim oranında kendi Ağların yüksek data iletim oranında kendi içlerinde ve biribiri ile olan uyuşumunu test içlerinde ve biribiri ile olan uyuşumunu test etmeetme
Teşekkür EderizORKUN SARLAKORKUN SARLAKÜRÜN MÜDÜRÜÜRÜN MÜDÜRÜ
[email protected]@fotech.com.trFFOOTECH TECH
ŞubatŞubat 200 20066