En la strebado al pli alta kapacito kaj pli longa dissendodistanco en modernaj optikaj komunikaj sistemoj, bruo, kiel fundamenta fizika limigo, ĉiam limigis plibonigon de rendimento.
En tipaEDFAEn erbio-dopita fibra amplifilsistemo, ĉiu optika transmisia interspaco generas proksimume 0.1dB da akumulita spontanea eliga bruo (ASE), kiu devenas de la kvante hazarda naturo de la lumo/elektrona interago dum la amplifilprocezo.
Ĉi tiu speco de bruo manifestiĝas kiel tempiga jitter je pikosekunda nivelo en la tempa domajno. Laŭ la prognozo de la jitter-modelo, sub la kondiĉo de dispersa koeficiento de 30 ps/(nm · km), la jitter pliiĝas je 12 ps dum dissendo de 1000 km. En la frekvenca domajno, ĝi kondukas al malpliiĝo de la optika signalo-bruo-rilatumo (OSNR), rezultante en sentemo-perdo de 3,2 dB (@ BER=1e-9) en la 40 Gbps NRZ-sistemo.
La pli severa defio venas de la dinamika kuplado de fibro-nelinearaj efikoj kaj disperso - la dispersa koeficiento de konvencia unu-reĝima fibro (G.652) en la 1550nm-fenestro estas 17ps/(nm · km), kombinita kun la nelineara fazoŝovo kaŭzita de memfazomodulado (SPM). Kiam la enira potenco superas 6dBm, la SPM-efiko signife distordos la pulsan ondformon.
En la 960Gbps PDM-16QAM sistemo montrita en la supra figuro, la okulmalfermo post 200km dissendo estas 82% de la komenca valoro, kaj la Q-faktoro estas konservata je 14dB (korespondante al BER ≈ 3e-5); Kiam la distanco estas etendita ĝis 400km, la kombinita efiko de krucfaza modulado (XPM) kaj kvaronda miksado (FWM) kaŭzas, ke la okulmalfermo-grado akre falas al 63%, kaj la sistema erarofteco superas la malfacilan decidan FEC-erarkorekto-limon de 10^-12.
Indas rimarki, ke la frekvenca ĉirpa efiko de rekta modulada lasero (DML) plimalboniĝos - la alfa-parametro (linilarĝa plifortiga faktoro) de tipa DFB-lasero estas en la intervalo de 3-6, kaj ĝia tuja frekvenca ŝanĝo povas atingi ± 2.5 GHz (korespondante al ĉirpa parametro C = 2.5 GHz/mA) ĉe modulada kurento de 1 mA, rezultante en pulsa plilarĝiga indico de 38% (akumula disperso D · L = 1360 ps/nm) post dissendo tra 80 km longa G.652-fibro.
Kanala krucparolado en ondolongdividaj multipleksaj (WDM) sistemoj konsistigas pli profundajn obstaklojn. Prenante la 50GHz-kanalan interspacon kiel ekzemplon, la interferpotenco kaŭzita de kvaronda miksado (FWM) havas efikan longon Leff de ĉirkaŭ 22km en ordinaraj optikaj fibroj.
Kanala interparolado en ondolong-dividaj multipleksaj (WDM) sistemoj konsistigas pli profundajn obstaklojn. Prenante la 50GHz-kanalan interspacon kiel ekzemplon, la efika longo de interfera potenco generita per kvar-onda miksado (FWM) estas Leff = 22km (korespondante al fibra atenuiĝa koeficiento α = 0.22 dB/km).
Kiam la enira potenco estas pliigita al +15dBm, la nivelo de interparolo inter apudaj kanaloj pliiĝas je 7dB (relative al la bazlinio de -30dB), devigante la sistemon pliigi la redundon de antaŭa erarkorekto (FEC) de 7% al 20%. La potenco-transdona efiko kaŭzita de stimulita Raman-disĵeto (SRS) rezultas en perdo de proksimume 0.02dB po kilometro en longaj ondolongaj kanaloj, kondukante al potenco-falo de ĝis 3.5dB en la C+L-bendo (1530-1625nm) sistemo. Realtempa dekliva kompenso estas necesa per dinamika gajno-ekvalizilo (DGE).
La limo de sistema rendimento de ĉi tiuj fizikaj efikoj kombinitaj povas esti kvantigita per la produkto de bendolarĝo kaj distanco (B · L): la B · L de tipa NRZ-modulada sistemo en G.655-fibro (dispers-kompensita fibro) estas proksimume 18000 (Gb/s) · km, dum per PDM-QPSK-modulado kaj kohera detektoteknologio, ĉi tiu indikilo povas esti plibonigita ĝis 280000 (Gb/s) · km (@ SD-FEC-gajno 9.5dB).
La pintnivela 7-kerna x 3-reĝima spacdivida multipleksa fibro (SDM) atingis dissendokapaciton de 15.6 Pb/s · km (unuopa fibra kapacito de 1.53 Pb/s x dissendodistanco de 10.2 km) en laboratoriomedioj per malforta kuplado interkerna krucparolikontrolo (<-40 dB/km).
Por alproksimiĝi al la limo de Shannon, modernaj sistemoj bezonas komune adopti teknologiojn de probabloformado (PS-256QAM, atingante gajnon de 0.8dB), neŭralan retan egaligon (NL-kompensa efikeco plibonigita je 37%), kaj distribuitan Raman-amplifon (DRA, precizeco de gajno-deklivo ± 0.5dB) por pliigi la Q-faktoron de unu-portanta 400G PDM-64QAM-dissendo je 2dB (de 12dB ĝis 14dB), kaj malstreĉigi la OSNR-toleremon al 17.5dB/0.1nm (@ BER=2e-2).
Afiŝtempo: 12-a de junio 2025