PMD (Polarization Mode Dispersion)

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


Kısa geçikme

=

Kısa karışma



Gecikme yok

=

Yüksek karışma



Uzun gecikme

=

Karışma yok



• Sonuç


Interferometric MethodInterferometric MethodPMD ’sizPMD ’siz


Gecikme yok

=

Otomatik karışma

Polarizasyonu korunmuş FiberPolarizasyonu korunmuş Fiber


Kısa gecikme

=

Karışma yok



Orta gecikme

=

Karışma arası


Interferometric MethodInterferometric MethodPolarizasyonu korunmuş FiberPolarizasyonu korunmuş Fiber

PMD


• 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

Documents

PMD (Polarization Mode Dispersion)