ऑप्टिकल ट्रान्समिशन सिस्टीमसाठी शॅनन लिमिट भेदण्याचा मार्ग कोणता आहे?

वरील आकृतीत दाखवलेल्या 960Gbps PDM-16QAM प्रणालीमध्ये, 200 किमी प्रसारणानंतर आय ओपनिंग (eye opening) सुरुवातीच्या मूल्याच्या 82% असते आणि Q फॅक्टर 14dB वर राखला जातो (जो BER ≈ 3e-5 शी संबंधित आहे); जेव्हा अंतर 400 किमी पर्यंत वाढवले ​​जाते, तेव्हा क्रॉस फेज मॉड्युलेशन (XPM) आणि फोर वेव्ह मिक्सिंग (FWM) च्या एकत्रित परिणामामुळे आय ओपनिंगची पातळी 63% पर्यंत झपाट्याने कमी होते आणि प्रणालीचा त्रुटी दर (system error rate) 10^-12 च्या हार्ड डिसिजन FEC त्रुटी सुधारणा मर्यादेपेक्षा जास्त होतो.

हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की डायरेक्ट मॉड्युलेशन लेसरचा (DML) फ्रिक्वेन्सी चिर्प इफेक्ट अधिकच बिघडेल - एका सामान्य DFB लेसरचे अल्फा पॅरामीटर (लाइनविड्थ एन्हांसमेंट फॅक्टर) मूल्य 3-6 च्या श्रेणीत असते आणि 1mA च्या मॉड्युलेशन करंटवर त्याचा तात्कालिक फ्रिक्वेन्सी बदल ± 2.5GHz पर्यंत पोहोचू शकतो (चिर्प पॅरामीटर C=2.5GHz/mA शी संबंधित), ज्यामुळे 80km G.652 फायबरमधून प्रसारित झाल्यानंतर 38% पल्स ब्रॉडनिंग रेट (संचयी डिस्पर्शन D · L=1360ps/nm) मिळतो.

वेव्हलेंथ डिव्हिजन मल्टिप्लेक्सिंग (WDM) सिस्टीममधील चॅनल क्रॉसटॉक अधिक गंभीर अडथळे निर्माण करतो. ५०GHz चॅनल स्पेसिंगचे उदाहरण घेतल्यास, फोर वेव्ह मिक्सिंगमुळे (FWM) होणाऱ्या व्यत्यय शक्तीची सामान्य ऑप्टिकल फायबरमधील प्रभावी लांबी Leff सुमारे २२ किमी असते.

वेव्हलेंथ डिव्हिजन मल्टिप्लेक्सिंग (WDM) सिस्टीममधील चॅनल क्रॉसटॉक अधिक गंभीर अडथळे निर्माण करतात. 50GHz चॅनल स्पेसिंगचे उदाहरण घेतल्यास, फोर वेव्ह मिक्सिंग (FWM) द्वारे निर्माण होणाऱ्या हस्तक्षेप शक्तीची प्रभावी लांबी Leff=22km आहे (जी फायबर अॅटेन्युएशन कोएफिशिएंट α=0.22 dB/km शी संबंधित आहे).

जेव्हा इनपुट पॉवर +15dBm पर्यंत वाढवली जाते, तेव्हा लगतच्या चॅनेल्समधील क्रॉसटॉक पातळी 7dB ने वाढते (-30dB बेसलाइनच्या तुलनेत), ज्यामुळे सिस्टमला फॉरवर्ड एरर करेक्शन (FEC) रिडंडन्सी 7% वरून 20% पर्यंत वाढवावी लागते. स्टिम्युलेटेड रमन स्कॅटरिंगमुळे (SRS) होणाऱ्या पॉवर ट्रान्सफर परिणामामुळे लांब तरंगलांबीच्या चॅनेल्समध्ये प्रति किलोमीटर अंदाजे 0.02dB चे नुकसान होते, ज्यामुळे C+L बँड (1530-1625nm) सिस्टममध्ये 3.5dB पर्यंत पॉवर डिप (शक्ती घट) होतो. डायनॅमिक गेन इक्वलाइझर (DGE) द्वारे रिअल-टाइम स्लोप कॉम्पेन्सेशन आवश्यक आहे.

या एकत्रित भौतिक परिणामांच्या सिस्टम कार्यक्षमतेची मर्यादा बँडविड्थ डिस्टन्स प्रॉडक्ट (B · L) द्वारे मोजता येते: G.655 फायबर (डिस्पर्शन कॉम्पेन्सेटेड फायबर) मधील सामान्य NRZ मॉड्युलेशन सिस्टमचा B · L अंदाजे 18000 (Gb/s) · km असतो, तर PDM-QPSK मॉड्युलेशन आणि कोहेरेंट डिटेक्शन तंत्रज्ञानामुळे, हा निर्देशक 280000 (Gb/s) · km (@ SD-FEC गेन 9.5dB) पर्यंत सुधारला जाऊ शकतो.

अत्याधुनिक 7-कोर x 3-मोड स्पेस डिव्हिजन मल्टिप्लेक्सिंग फायबर (SDM) ने प्रयोगशाळेच्या वातावरणात कमकुवत कपलिंग इंटर कोर क्रॉसटॉक नियंत्रणाद्वारे (<-40dB/km) 15.6Pb/s · km (एकल फायबर क्षमता 1.53Pb/sx 10.2km प्रसारण अंतर) प्रसारण क्षमता प्राप्त केली आहे.

शॅनन मर्यादेपर्यंत पोहोचण्यासाठी, आधुनिक प्रणालींना सिंगल कॅरियर 400G PDM-64QAM ट्रान्समिशनचा Q फॅक्टर 2dB ने (12dB वरून 14dB पर्यंत) वाढवण्यासाठी आणि OSNR टॉलरन्स 17.5dB/0.1nm (@ BER=2e-2) पर्यंत शिथिल करण्यासाठी प्रोबॅबिलिटी शेपिंग (PS-256QAM, 0.8dB शेपिंग गेन साध्य करते), न्यूरल नेटवर्क इक्वलायझेशन (NL कॉम्पेन्सेशन कार्यक्षमता 37% ने सुधारली) आणि डिस्ट्रिब्युटेड रमन ॲम्प्लिफिकेशन (DRA, गेन स्लोप अचूकता ± 0.5dB) तंत्रज्ञान एकत्रितपणे वापरणे आवश्यक आहे.