Օպտիկական մոդուլի փոխանցման հեռավորությունը սահմանափակող գործոնների վերլուծություն

Օպտիկական մոդուլների փոխանցման հեռավորությունը սահմանափակվում է ֆիզիկական և ինժեներական գործոնների համադրությամբ, որոնք միասին որոշում են առավելագույն հեռավորությունը, որի վրայով օպտիկական ազդանշանները կարող են արդյունավետորեն փոխանցվել օպտիկական մանրաթելի միջոցով: Այս հոդվածը բացատրում է ամենատարածված սահմանափակող գործոններից մի քանիսը:

Նախ,օպտիկական լույսի աղբյուրի տեսակը և որակըորոշիչ դեր են խաղում։ Կարճ հասանելիության կիրառությունները սովորաբար օգտագործում են ավելի ցածր գնովLED կամ VCSEL լազերներ, մինչդեռ միջին և երկար հեռավորության փոխանցումները հիմնված են ավելի բարձր արդյունավետության վրաDFB կամ EML լազերներԵլքային հզորությունը, սպեկտրալ լայնությունը և ալիքի երկարության կայունությունը անմիջականորեն ազդում են փոխանցման հնարավորության վրա։

Երկրորդ,մանրաթելային թուլացումփոխանցման հեռավորությունը սահմանափակող հիմնական գործոններից մեկն է։ Երբ օպտիկական ազդանշանները տարածվում են մանրաթելի միջով, դրանք աստիճանաբար թուլանում են նյութի կլանման, Ռելեյի ցրման և ծռման կորուստների պատճառով։ Միամոդ մանրաթելի համար բնորոշ թուլացումը մոտավորապես0.5 դԲ/կմ 1310 նմ-ումև կարող է լինել այնքան ցածր, որքան0.2–0.3 դԲ/կմ 1550 նմ-ումԻ տարբերություն դրա, բազմամոդ մանրաթելը ցուցաբերում է շատ ավելի բարձր մարում3–4 դԲ/կմ 850 նմ-ում, այդ իսկ պատճառով բազմամոդ համակարգերը սովորաբար սահմանափակվում են կարճ հեռավորության վրա գտնվող կապով՝ մի քանի հարյուր մետրից մինչև մոտավորապես 2 կմ։

Բացի այդ,ցրման էֆեկտներզգալիորեն սահմանափակում են բարձր արագությամբ օպտիկական ազդանշանների փոխանցման հեռավորությունը: Դիսպերսիան, ներառյալ նյութական դիսպերսիան և ալիքատարի դիսպերսիան, առաջացնում է օպտիկական իմպուլսների լայնացում փոխանցման ընթացքում, ինչը հանգեցնում է միջխորհրդանիշային միջամտության: Այս ազդեցությունը հատկապես ուժեղ է դառնում տվյալների փոխանցման արագությունների դեպքում:10 Գբ/վ և ավելիՑրումը մեղմելու համար երկար հեռավորությունների համակարգերը հաճախ օգտագործում ենցրման փոխհատուցող մանրաթել (DCF)կամ օգտագործելնեղ գծի լայնությամբ լազերներ՝ համակցված առաջադեմ մոդուլյացիայի ձևաչափերի հետ.

Միևնույն ժամանակ,Գործող ալիքի ժամանակի տևողությունըօպտիկական մոդուլի աշխատանքը սերտորեն կապված է փոխանցման հեռավորության հետ։850 նմ հաճախականության գոտիհիմնականում օգտագործվում է բազմամոդ մանրաթելով կարճ հեռավորության վրա փոխանցման համար։1310 նմ հաճախականության գոտի, որը համապատասխանում է միամոդ մանրաթելի զրոյական դիսպերսիայի պատուհանին, հարմար է միջին հեռավորության կիրառությունների համար10–40 կմ. Այն1550 նմ հաճախականության գոտիառաջարկում է ամենացածր մարումը և համատեղելի էԷրբիումով լեգիրված մանրաթելային ուժեղացուցիչներ (EDFA), ինչը այն լայնորեն կիրառում է դարձնում երկար և գերերկար հեռավորությունների փոխանցման սցենարներում՝ դրանից այն կողմ40 կմ, օրինակ՝80 կմ կամ նույնիսկ 120 կմհղումներ։

Փոխանցման արագությունն ինքնին նաև հակադարձ սահմանափակում է սահմանում հեռավորության վրա: Ավելի բարձր տվյալների փոխանցման արագությունները պահանջում են ավելի խիստ ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցություն ընդունիչում, ինչը հանգեցնում է ընդունիչի զգայունության նվազմանը և ավելի կարճ առավելագույն հասանելիությանը: Օրինակ, օպտիկական մոդուլը, որը աջակցում է40 կմ 1 Գբ/վ արագությամբկարող է սահմանափակվել10 կմ-ից պակաս՝ 100 Գբ/վ արագությամբ.

Ավելին,շրջակա միջավայրի գործոններ—օրինակ՝ ջերմաստիճանի տատանումները, մանրաթելի չափազանց ծռումը, միակցիչի աղտոտումը և բաղադրիչների ծերացումը՝ կարող են առաջացնել լրացուցիչ կորուստներ կամ անդրադարձումներ, ինչը հետագայում նվազեցնում է արդյունավետ փոխանցման հեռավորությունը։ Նաև հարկ է նշել, որ օպտիկամանրաթելային կապը միշտ չէ, որ «որքան կարճ, այնքան լավ» է։ Հաճախ կափոխանցման նվազագույն հեռավորության պահանջը(օրինակ՝ միառեժիմ մոդուլները սովորաբար պահանջում են ≥2 մետր)՝ լազերի աղբյուրը անկայունացնող չափազանց օպտիկական անդրադարձումը կանխելու համար։