POLARIZATION MODE DISPERSION COMPENSATOR BASED ON ANISOTROPIC OPTICAL FIBER

Abstract

In this paper, a new method of polarization mode dispersion (PMD), which can significantly limit the speed and range of transmission of fiber optic transmission systems (FOTS), compensation was developed and analyzed. In contrast to the existing types of PMD compensators, in which the optical fiber is subjected to mechanical stresses to create a photoelastic anisotropy, in this work the use of alternative method of creating photoelasticity in optical fiber (OF) by creating a helical ordered rotation of the glass microstructure (ORMG) is proposed. The helical orientation of the microstructure of the OF glass is achieved by acting on the fiber in the process of manufacture (drawing), when it is in a hot state, electromagnetic field, the power lines of which are directed in a circle. I am not sure what this sentence is trying to say. The result is an asymmetry of the dielectric constant of the fiber glass material and therefore the anisotropy of the optical properties. When the optical signal propagates in such OF, there is a double refraction, which is the cause of artificial PMD in the compensator fiber. Compensation is achieved by performing the equality of the modulus and the sign-opposite between the linear path PMD and the PMD of the anisotropic OF with the ORMG. The expression of the calculation of the PMD of the compensator, which depends on the rotation step of the microstructure of the glass, the chemical composition of the OF, the length of the line, the width of the radiation spectrum and the wavelength of the optical signal, and the optical characteristics of the OF, is analyzed, as well as the spectral dependence of polarization mode dispersion for different chemical compositions of the OF. The expression of determining the length of the OF with the ORMG is presented to compensate for the set value of the PMD in the line. The results of the studies made it possible to determine the lengths of the segments of OF with ORMG, which will provide partial or complete compensation of PMD over a wide range of wavelengths and create passive compensators for dispersion. У даній статті розроблено та проаналізовано новий спосіб компенсації поляризаційної модової дисперсії (ПМД), яка може суттєво обмежувати швидкість та дальність передавання волоконно-оптичних систем передачі (ВОСП). На відміну від існуючих видів компенсаторів ПМД, в яких оптичне волокно піддане впливу механічних навантажень для створення фотопружної анізотропії, в даній роботі запропоновано використати альтеративний спосіб створення фотопружності в ОВ за рахунок створення спіральної впорядкованої орієнтації мікроструктури скла (ВОМС) волокна. Спіральна орієнтація мікроструктури скла ОВ досягається шляхом дії на волокно в процесі виготовлення (витяжки), коли воно знаходиться в гарячому стані електромагнітного поля, силові лінії якого направлені по колу. В результаті має місце асиметрія діелектричної проникності матеріалу скла волокна і, як наслідок, анізотропія оптичних властивостей. При розповсюдженні оптичного сигналу в такому ОВ спостерігається подвійне променезаломлення, яке є причиною виникнення штучної ПМД у волокні компенсатора. Компенсація досягається шляхом виконання рівності за модулем та протилежності за знаком між ПМД лінійного тракту та ПМД анізотропного ОВ з ВОМС. У статті отримано вираз розрахунку ПМД компенсатора, яка залежить від кроку обертання мікроструктури скла, хімічного складу ОВ, довжини лінії, ширини спектра випромінювання та довжини робочої хвилі оптичного сигналу, оптичних характеристик ОВ, а також проаналізовано спектральну залежність поляризаційної модової дисперсії для різних хімічних складів ОВ. Надано вираз для визначення довжини ОВ з ВОМС для компенсації заданої величини ПМД в лінії. Результати проведених досліджень дозволили встановити довжини відрізків ОВ з ВОМС, які забезпечать часткову або повну компенсацію ПМД в широких межах довжин хвиль та створити пасивні компенсатори дисперсії.В данной статье разработан и проанализирован новый способ компенсации поляризационной модовой дисперсии (ПМД), которая может существенно ограничивать скорость и дальность передачи волоконно-оптических систем передачи (ВОСП). В отличие от существующих видов компенсаторов ПТД, в которых оптическое волокно подвергнуто воздействию механических нагрузок для создания фотоупругих анизотропии, в данной статье предложено использовать альтернативный способ создания фотоупругости в ОВ за счет создания спиральной упорядоченной ориентации микроструктуры стекла (ВОТС) волокна. Спиральная ориентация микроструктуры стекла ОВ достигается путем воздействия на волокно в процессе изготовления (вытяжки), когда оно находится в горячем состоянии электромагнитного поля, силовые линии которого направлены по кругу. В результате имеет место асимметрия диэлектрической проницаемости материала стекла волокна и, как следствие, анизотропия оптических свойств. При распространении оптического сигнала в таком ОВ наблюдается двойное лучепреломление, которое является причиной возникновения искусственной ПМД в волокне компенсатора. Компенсация достигается путем выполнения равенства по модулю и противоположности по знаку между ПМД линейного тракта и ПМД анизотропного ОВ с ВОТС. В статье получено выражение расчета ПМД компенсатора, которая зависит от шага вращения микроструктуры стекла, химического состава ОВ, длины линии, ширины спектра излучения и длины рабочей волны оптического сигнала, оптических характеристик ОВ, а также проанализировано спектральную зависимость поляризационной модовой дисперсии для различных химических составов ОВ. Представлено выражение для определения длины ОВ с ВОТС для компенсации заданной величины ПМП в линии. Результаты проведенных исследований позволили установить длины отрезков ОВ с ВОТС, которые обеспечат частичную или полную компенсацию ПТД в широких пределах длин волн и создать пассивные компенсаторы дисперсии.