PMD-101 (Polarization Mode Dispersion)

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

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. b h • PMD depends on the fiber’s length, birefringence and coupling length • Approximation: • 3 variables to measure • Birefringence b [ps/km] • Coupling length h [m] • Length of Fiber L [km]

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

7. Smalldelay Small b:

8. Largedelay Large b:

9. Smalldelay Coupling Length Small h: b1 b2 b3

10. Largedelay Coupling Length Largeh: b1 b2 b3

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

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

13. 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).

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

16. Örneğin

17. 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) kriterlerinintespit edilmesi teknolojinin de gelişmesiyle birlikte büyük bir handikap olarak karşımıza çıkmaktadır

18. PMD (Polarization Mode Dispersion)

19. Yüksek data yoğunluğu ve hızın söz konusu olduğu telekomünikasyon hatlarında PMD değerinin önemi bir kat dahaartmaktadır.

20. 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.

21. Bu nedenle PMD değerinin 10-100 fs (femtosecond) aralıklarında 10 ps(pikosecond) değerine yakın veya üzerinde, 10Gb/s OC-192 transmisyonu içerisinde ölçülmesi artan bir ihtiyaç halini almıştır.

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

23. TDM (Time Division Multiplexing) Zamana bağlı olarak sinyal pozisyonun ayarlanıp veri gönderilmesi • Çok çeşitli sinyal, Tek Dalgaboyu (N x 1) • Herbiri belirli zaman aralıklarına atanmış sinyaller

24. WDM (Wavelength Division Multiplexing) Bir veya daha fazla optik sinyalin optik yol üzerinde farklı dalga boyları kullanılarak gönderilmesi • Çok çeşitli sinyal, taşıyıcı,Tek Fiber (N x M)

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

26. PolarizasyonElektromagnetik dalganın yayılımının elektrik ve magnetik vektör alanlarının durumu • Işık dikey olarak 2 tip polarizasyona sahiptir

27. 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

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

29. Retardance • Retardance (Yavaş ve Hızlı eksenlerdeki ışığın yayılımından dolayı oluşan faz kayması ’dır) • Maksatlı 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

30. FiberFiberin içindeki ışığın polarizasyonunu etkileyen durumlar • Fiberin kristal yapısının bozukluğu, • Index of Refraction: Kırılma indeksi • Fiberin fiziksel olarak ezilmesi, bükülmesi, zorlanması • Fiberin dairesel diskler olarak bölündüğünde aynı çapı sağlayamaması • Hızlı ve yavaş eksenler

31. Fiber

32. Fiber • Dış etkiler • Kırılma indeksi • Normalde Dn < 10-5

33. Eksenler Polarizasyon Hızlı ve Yavaş Çıkış DGD DGD (Differential Group Delay) Hızlı ve yavaş eksenler üzerindeki gruplar Arasında olan gecikme

34. Sonuç • Kilometrelerce fiber sonrasında • Dalga da genişleme • Polarizasyondan birindeki gecikme • Bu etkileri herbir renk, herbir 20.000 oscillation değeri ile düşününce sonuç: PMD

35. t fast axis slow axis Sonuca etkisi Düşük Bit Oranı z,t

36. t fast axis slow axis Sonuca etkisi Yüksek Bit Oranı z,t

37. Dijital Transmisyon Amaçlanan %99,994 doğrusallıktaki PMD katsayısı (güç 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  10 10  0.5 20 5  0.25 40 2.5  0.125

38. PMD ne zaman ölçülür? • Fiber üretiminde • Fiber kablonun üretiminde • Fiber kablonun montajı sırasında (saha) • Fiber kablonun işletimi sırasında (saha) Fiber PMD değeri, kablonun üretiminden işletmesine kadar her aşamada ölçülmelidir.

39. 80’li yıllarda Fiber 80 milyon km eski fiberin arasında  = 1550 nm Kablo boyu = 27.55 km PMD = 108 ps PMD Katsayısı = 20.57 ps/ km1/2

40. 90’lı yıllarda Fiber 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

41. Örnek (kablo içinde)  = 1550 nm Kablo uzunluğu = 3.6 km Fiber PMD PMD Katsayısı # (ps) (ps/ km1/2) 1 0.08 0.04 2 0.16 0.09 3 0.39 0.20 4 0.32 0.17 5 0.69 0.36 6 0.32 0.17 7 0.40 0.21 8 2.84 1.50 9 0.11 0.06

42. 1310, 1550, 1625... • Tanımlanan dalga boylarının birbirine göre bağımsızlığı • Standardın dışına çıkıldığında ne kadar doğrusal ve dengeliler • Ne kadar doğrusallar ?

43. 0.05 + 0.17 V PMD/N PMD’ye karşı Dalgaboyu • PMD = 0.1, N = 1, kararsız = 0.103! (>100%) • PMD = 0.1, N = 10, kararsız = 0.067 (67%) • PMD = 5, N = 1, kararsız = 0.43 (8.6%) • PMD = 5, N = 10, kararsız = 0.17 (3.4%)

44. 1540 Wavelength (nm) 1550 1560 1570 1520 1530 PMD Kararsızlığı PMD (average DGD)

45. PMD KararsızlığıKüçük Değerlerde 1540 Wavelength (nm) 1520 1530 1550 1560 1570

46. Yüksek PMD • Dijital Sistemler • Kısa mesafelerde iletim • Her dalga boyunda düşük bit oranlarında iletim • Fiziksel Katman • PMD’yi karşılayan cihazlar • Yönlendirme tablosu değişiklikleri • Tekrardan kablolama • Düşük bit oranı • Üretim sırasında kuvvetin, kablo üzerine kontrollü uygulanması

47. PMD Test Uygulamaları • Fiber sertifikasyonu • Kablo kabul testi • Fiber montaj testi • Yönlendirme tablosu güncellemesi • Potansiyel Fiber bant genişliği

48. Endüstri tarafından • PMD kabul edilen bir standarttır • Üreticiler tarafından PMD kontrol edilmeye çalışılmaktadır • Kablolar, fiberler ve komponentler PMD değerleri belirtilerek satılmaktadır • Sakın bize gerekmez demeyin!!!

49. GelecektePMD’ye eğilim • 40 Gbp/s TDM (yaklaşık 0.125 ps/sqrt Km) • 2.derece PMD, fiber chromatic dispersion kontrolünü ve yönetimini zorlaştırabilir • 10 Gb/s’deki planlı bir yerleşimde %70’lik yükselme sağlanabilir

50. Performans ve Uygulama • Sahada • Yüksek dinamik sıralama • PMD  0.08 ps • Taşınabilir,dayanıklı ve ergonomik • Çok işlevli • Üretim ve Labaratuvar Ortamında • Süratli ölçüm (Sürat para demektir) • Doğrusallık • 0.003 ps  PMD  35 ps • 2 kademeli kullanıcı seviyesi(superuser & operator) • Kullanımı kolay