आधुनिक ऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टीममध्ये उच्च क्षमता आणि जास्त अंतराच्या ट्रान्समिशनच्या शोधात, आवाज, एक मूलभूत भौतिक मर्यादा म्हणून, नेहमीच कामगिरी सुधारण्यास अडथळा आणतो.
सामान्यतःईडीएफएएर्बियम-डोपेड फायबर अॅम्प्लिफायर सिस्टीम वापरून, प्रत्येक ऑप्टिकल ट्रान्समिशन स्पॅन अंदाजे 0.1dB संचित स्वयंचलित उत्सर्जन आवाज (ASE) निर्माण करतो, जो प्रवर्धन प्रक्रियेदरम्यान प्रकाश/इलेक्ट्रॉन परस्परसंवादाच्या क्वांटम यादृच्छिक स्वरूपामध्ये रुजलेला असतो.
या प्रकारचा आवाज वेळेच्या क्षेत्रात पिकोसेकंद पातळीच्या वेळेच्या जिटर म्हणून प्रकट होतो. जिटर मॉडेलच्या अंदाजानुसार, ३०ps/(nm · km) च्या फैलाव गुणांकाच्या स्थितीत, १००० किमी प्रसारित करताना जिटर १२ps ने वाढतो. फ्रिक्वेन्सी डोमेनमध्ये, यामुळे ऑप्टिकल सिग्नल-टू-नॉइज रेशो (OSNR) कमी होतो, परिणामी ४०Gbps NRZ सिस्टीममध्ये ३.२dB (@ BER=1e-9) ची संवेदनशीलता कमी होते.
फायबर नॉनलाइनर इफेक्ट्स आणि डिस्पर्शनच्या डायनॅमिक कपलिंगमुळे अधिक गंभीर आव्हान येते - १५५०nm विंडोमध्ये पारंपारिक सिंगल-मोड फायबर (G.652) चा डिस्पर्शन कोएन्शियंट १७ps/(nm · km) आहे, जो सेल्फ फेज मॉड्युलेशन (SPM) मुळे होणाऱ्या नॉनलाइनर फेज शिफ्टसह एकत्रित केला जातो. जेव्हा इनपुट पॉवर ६dBm पेक्षा जास्त असते, तेव्हा SPM इफेक्ट पल्स वेव्हफॉर्मला लक्षणीयरीत्या विकृत करेल.
वरील आकृतीत दाखवलेल्या 960Gbps PDM-16QAM सिस्टीममध्ये, 200km ट्रान्समिशननंतर डोळा उघडणे हे सुरुवातीच्या मूल्याच्या 82% आहे आणि Q फॅक्टर 14dB वर राखला जातो (BER ≈ 3e-5 शी संबंधित); जेव्हा अंतर 400km पर्यंत वाढवले जाते, तेव्हा क्रॉस फेज मॉड्युलेशन (XPM) आणि फोर वेव्ह मिक्सिंग (FWM) च्या एकत्रित परिणामामुळे डोळा उघडण्याची डिग्री झपाट्याने 63% पर्यंत कमी होते आणि सिस्टम एरर रेट 10 ^ -12 च्या हार्ड डिसिजन FEC एरर करेक्शन मर्यादेपेक्षा जास्त होतो.
हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की डायरेक्ट मॉड्युलेशन लेसर (DML) चा फ्रिक्वेन्सी चिरप इफेक्ट आणखी खराब होईल - सामान्य DFB लेसरचे अल्फा पॅरामीटर (लाइनविड्थ एन्हांसमेंट फॅक्टर) मूल्य 3-6 च्या श्रेणीत असते आणि त्याचा तात्काळ फ्रिक्वेन्सी बदल 1mA च्या मॉड्युलेशन करंटवर ± 2.5GHz (चिरप पॅरामीटर C=2.5GHz/mA शी संबंधित) पर्यंत पोहोचू शकतो, परिणामी 80km G.652 फायबरमधून ट्रान्समिशननंतर पल्स ब्रॉडनिंग रेट 38% (संचयी फैलाव D · L=1360ps/nm) होतो.
वेव्हलेंथ डिव्हिजन मल्टिप्लेक्सिंग (WDM) सिस्टीममध्ये चॅनल क्रॉसटॉकमध्ये खोल अडथळे निर्माण होतात. ५०GHz चॅनल स्पेसिंगचे उदाहरण घेतल्यास, फोर वेव्ह मिक्सिंग (FWM) मुळे होणाऱ्या हस्तक्षेप शक्तीची सामान्य ऑप्टिकल फायबरमध्ये प्रभावी लांबी सुमारे २२ किमी असते.
तरंगलांबी विभाग मल्टीप्लेक्सिंग (WDM) प्रणालींमध्ये चॅनेल क्रॉसस्टॉक हे अधिक खोल अडथळे निर्माण करतात. उदाहरण म्हणून 50GHz चॅनेल स्पेसिंग घेतल्यास, फोर वेव्ह मिक्सिंग (FWM) द्वारे निर्माण होणाऱ्या इंटरफेरन्स पॉवरची प्रभावी लांबी Leff=22km (फायबर अ‍ॅटेन्युएशन कोएन्शियंट α=0.22 dB/km शी संबंधित) आहे.
जेव्हा इनपुट पॉवर +१५dBm पर्यंत वाढवली जाते, तेव्हा लगतच्या चॅनेलमधील क्रॉसस्टॉक पातळी ७dB ने वाढते (-३०dB बेसलाइनच्या सापेक्ष), ज्यामुळे सिस्टमला फॉरवर्ड एरर करेक्शन (FEC) रिडंडन्सी ७% वरून २०% पर्यंत वाढवावी लागते. उत्तेजित रमन स्कॅटरिंग (SRS) मुळे होणाऱ्या पॉवर ट्रान्सफर इफेक्टमुळे लांब तरंगलांबी चॅनेलमध्ये प्रति किलोमीटर अंदाजे ०.०२dB नुकसान होते, ज्यामुळे C+L बँड (१५३०-१६२५nm) सिस्टममध्ये ३.५dB पर्यंत पॉवर डिप होते. डायनॅमिक गेन इक्वेलायझर (DGE) द्वारे रिअल टाइम स्लोप कॉम्पेन्सेशन आवश्यक आहे.
या भौतिक प्रभावांची एकत्रित प्रणाली कार्यक्षमता मर्यादा बँडविड्थ अंतर उत्पादन (B · L) द्वारे मोजली जाऊ शकते: G.655 फायबर (डिस्पर्शन कॉम्पेन्सेड फायबर) मधील सामान्य NRZ मॉड्युलेशन सिस्टमचा B · L अंदाजे 18000 (Gb/s) · किमी आहे, तर PDM-QPSK मॉड्युलेशन आणि सुसंगत शोध तंत्रज्ञानासह, हे निर्देशक 280000 (Gb/s) · किमी (@ SD-FEC गेन 9.5dB) पर्यंत सुधारले जाऊ शकते.
अत्याधुनिक ७-कोर x ३-मोड स्पेस डिव्हिजन मल्टीप्लेक्सिंग फायबर (SDM) ने प्रयोगशाळेच्या वातावरणात कमकुवत कपलिंग इंटर कोर क्रॉसटॉक कंट्रोल (<-४०dB/km) द्वारे १५.६Pb/s · किमी (१.५३Pb/sx ट्रान्समिशन अंतर १०.२ किमी) ची ट्रान्समिशन क्षमता गाठली आहे.
शॅनन मर्यादेपर्यंत पोहोचण्यासाठी, आधुनिक प्रणालींना एकत्रितपणे संभाव्यता आकार देणे (PS-256QAM, 0.8dB आकार वाढवणे), न्यूरल नेटवर्क समीकरण (NL भरपाई कार्यक्षमता 37% ने सुधारली), आणि वितरित रमन प्रवर्धन (DRA, उतार अचूकता वाढवा ± 0.5dB) तंत्रज्ञानाचा अवलंब करावा लागेल जेणेकरून सिंगल कॅरियर 400G PDM-64QAM ट्रान्समिशनचा Q घटक 2dB ने वाढेल (12dB वरून 14dB पर्यंत), आणि OSNR सहनशीलता 17.5dB/0.1nm (@ BER=2e-2) पर्यंत कमी होईल.
पोस्ट वेळ: जून-१२-२०२५