Në ndjekje të kapacitetit më të lartë dhe distancës më të gjatë të transmetimit në sistemet moderne të komunikimit optik, zhurma, si një kufizim themelor fizik, gjithmonë ka kufizuar përmirësimin e performancës.
Në një mënyrë tipikeEDFANë një sistem amplifikatori me fibra të dopuar me erbium, çdo hapësirë transmetimi optik gjeneron afërsisht 0.1dB zhurmë të akumuluar të emetimit spontan (ASE), e cila është e rrënjosur në natyrën kuantike të rastësishme të bashkëveprimit dritë/elektron gjatë procesit të amplifikimit.
Ky lloj zhurme manifestohet si luhatje kohore në nivel pikosekondesh në domenin kohor. Sipas parashikimit të modelit të luhatjes, në kushtet e një koeficienti të shpërndarjes prej 30ps/(nm · km), luhatja rritet me 12ps kur transmetohet 1000 km. Në domenin e frekuencës, kjo çon në një ulje të raportit sinjal-zhurmë optik (OSNR), duke rezultuar në një humbje të ndjeshmërisë prej 3.2dB (@ BER=1e-9) në sistemin NRZ 40Gbps.
Sfida më e madhe vjen nga çiftëzimi dinamik i efekteve jolineare të fibrave dhe shpërndarjes - koeficienti i shpërndarjes së fibrës konvencionale me një modalitet (G.652) në dritaren 1550nm është 17ps/(nm · km), i kombinuar me zhvendosjen jolineare të fazës të shkaktuar nga modulimi i vetëfazës (SPM). Kur fuqia hyrëse tejkalon 6dBm, efekti SPM do ta shtrembërojë ndjeshëm formën e valës së pulsit.
Në sistemin 960Gbps PDM-16QAM të treguar në figurën e mësipërme, hapja e syrit pas transmetimit prej 200 km është 82% e vlerës fillestare, dhe faktori Q mbahet në 14dB (që korrespondon me BER ≈ 3e-5); Kur distanca zgjatet në 400 km, efekti i kombinuar i modulimit të fazës kryq (XPM) dhe përzierjes së katër valëve (FWM) bën që shkalla e hapjes së syrit të bjerë ndjeshëm në 63%, dhe shkalla e gabimit të sistemit tejkalon limitin e korrigjimit të gabimit FEC të vendimit të vështirë prej 10 ^ -12.
Vlen të përmendet se efekti i cicërimës së frekuencës së lazerit të modulimit të drejtpërdrejtë (DML) do të përkeqësohet - vlera e parametrit alfa (faktori i rritjes së gjerësisë së vijës) të një lazeri tipik DFB është në rangun 3-6, dhe ndryshimi i menjëhershëm i frekuencës së tij mund të arrijë ± 2.5 GHz (që korrespondon me parametrin cicërimës C=2.5 GHz/mA) në një rrymë modulimi prej 1mA, duke rezultuar në një shkallë zgjerimi të pulsit prej 38% (shpërndarje kumulative D · L=1360ps/nm) pas transmetimit përmes një fibre G.652 prej 80 km.
Ndërlidhja e kanaleve në sistemet e multipleksimit me ndarje vale (WDM) përbën pengesa më të thella. Duke marrë si shembull hapësirën e kanaleve 50 GHz, fuqia e interferencës e shkaktuar nga përzierja e katër valëve (FWM) ka një gjatësi efektive Leff prej rreth 22 km në fibrat optike të zakonshme.
Ndërlidhja e kanaleve në sistemet e multipleksimit me ndarje gjatësie vale (WDM) përbën pengesa më të thella. Duke marrë si shembull hapësirën e kanaleve 50 GHz, gjatësia efektive e fuqisë së ndërhyrjes së gjeneruar nga përzierja me katër valë (FWM) është Leff=22 km (që korrespondon me koeficientin e dobësimit të fibrave α=0.22 dB/km).
Kur fuqia hyrëse rritet në +15dBm, niveli i ndërveprimit midis kanaleve ngjitur rritet me 7dB (në krahasim me nivelin bazë -30dB), duke e detyruar sistemin të rrisë redundancën e korrigjimit të gabimit përpara (FEC) nga 7% në 20%. Efekti i transferimit të fuqisë i shkaktuar nga shpërndarja e stimuluar e Ramanit (SRS) rezulton në një humbje prej afërsisht 0.02dB për kilometër në kanalet me gjatësi vale të gjata, duke çuar në një rënie të fuqisë deri në 3.5dB në sistemin e bandave C+L (1530-1625nm). Kompensimi i pjerrësisë në kohë reale kërkohet përmes një barazuesi dinamik të fitimit (DGE).
Kufiri i performancës së sistemit të këtyre efekteve fizike të kombinuara mund të përcaktohet nga produkti i distancës së gjerësisë së brezit (B · L): B · L e një sistemi tipik modulimi NRZ në fibër G.655 (fibër e kompensuar me shpërndarje) është afërsisht 18000 (Gb/s) · km, ndërsa me modulimin PDM-QPSK dhe teknologjinë e zbulimit koherent, ky tregues mund të përmirësohet në 280000 (Gb/s) · km (@ fitimi SD-FEC 9.5dB).
Fibra multipleksuese hapësinore me ndarje 7-bërthamëshe x 3-modëshe (SDM) e teknologjisë së fundit ka arritur një kapacitet transmetimi prej 15.6Pb/s · km (kapacitet transmetimi prej 1.53Pb/sx me një fibër të vetme prej 10.2 km) në mjedise laboratorike nëpërmjet kontrollit të kryqëzimit midis bërthamave me çiftëzim të dobët (<-40dB/km).
Për t'iu afruar limitit Shannon, sistemet moderne duhet të miratojnë së bashku teknologjitë e formësimit të probabilitetit (PS-256QAM, duke arritur një fitim formësimi prej 0.8dB), barazimit të rrjetit nervor (efikasiteti i kompensimit NL është përmirësuar me 37%), dhe amplifikimit të shpërndarë Raman (DRA, saktësia e pjerrësisë së fitimit ± 0.5dB) për të rritur faktorin Q të transmetimit 400G PDM-64QAM me një bartës të vetëm me 2dB (nga 12dB në 14dB), dhe për të zbutur tolerancën OSNR në 17.5dB/0.1nm (@ BER=2e-2).
Koha e postimit: 12 qershor 2025