Sa paghahangad ng mas mataas na kapasidad at mas mahabang distansya ng paghahatid sa modernong optical communication system, ang ingay, bilang pangunahing pisikal na limitasyon, ay palaging pinipigilan ang pagpapabuti ng pagganap.
Sa isang tipikalEDFAerbium-doped fiber amplifier system, ang bawat optical transmission span ay bumubuo ng humigit-kumulang 0.1dB ng accumulated spontaneous emission noise (ASE), na nakaugat sa quantum random na katangian ng light/electron interaction sa panahon ng proseso ng amplification.
Ang ganitong uri ng ingay ay nagpapakita bilang picosecond level timing jitter sa domain ng oras. Ayon sa hula ng jitter model, sa ilalim ng kondisyon ng isang dispersion coefficient na 30ps/(nm · km), ang jitter ay tumataas ng 12ps kapag nagpapadala ng 1000km. Sa frequency domain, humahantong ito sa pagbaba sa optical signal-to-noise ratio (OSNR), na nagreresulta sa pagkawala ng sensitivity na 3.2dB (@ BER=1e-9) sa 40Gbps NRZ system.
Ang mas matinding hamon ay nagmumula sa dynamic na coupling ng fiber nonlinear effects at dispersion - ang dispersion coefficient ng conventional single-mode fiber (G.652) sa 1550nm window ay 17ps/(nm · km), na sinamahan ng nonlinear phase shift na dulot ng self phase modulation (SPM). Kapag ang lakas ng input ay lumampas sa 6dBm, ang epekto ng SPM ay makabuluhang papangitin ang pulse waveform.
Sa 960Gbps PDM-16QAM system na ipinapakita sa figure sa itaas, ang pagbubukas ng mata pagkatapos ng 200km transmission ay 82% ng paunang halaga, at ang Q factor ay pinananatili sa 14dB (naaayon sa BER ≈ 3e-5); Kapag ang distansya ay pinalawig sa 400km, ang pinagsamang epekto ng cross phase modulation (XPM) at apat na wave mixing (FWM) ay nagiging sanhi ng pagbaba ng antas ng pagbubukas ng mata sa 63%, at ang rate ng error ng system ay lumampas sa mahirap na desisyon na limitasyon ng pagwawasto ng error ng FEC na 10 ^ -12.
Kapansin-pansin na lalala ang frequency chirp effect ng direct modulation laser (DML) - ang alpha parameter (linewidth enhancement factor) na halaga ng tipikal na DFB laser ay nasa hanay na 3-6, at ang instantaneous frequency change nito ay maaaring umabot sa ± 2.5GHz (naaayon sa chirp parameter C=2.5GHz/mA) sa isang malawak na modulation rate na 1mA8% na resulta ng modulation rate na 1mA. dispersion D · L=1360ps/nm) pagkatapos ng transmission sa pamamagitan ng 80km G.652 fiber.
Ang channel crosstalk sa wavelength division multiplexing (WDM) system ay bumubuo ng mas malalalim na mga hadlang. Kung isinasaalang-alang ang 50GHz channel spacing bilang isang halimbawa, ang interference power na dulot ng four wave mixing (FWM) ay may epektibong Leff na haba na humigit-kumulang 22km sa ordinaryong optical fibers.
Ang channel crosstalk sa wavelength division multiplexing (WDM) system ay bumubuo ng mas malalalim na mga hadlang. Kung isinasaalang-alang ang 50GHz channel spacing bilang halimbawa, ang epektibong haba ng interference power na nabuo ng apat na wave mixing (FWM) ay Leff=22km (naaayon sa fiber attenuation coefficient α=0.22 dB/km).
Kapag ang input power ay tumaas sa+15dBm, ang crosstalk level sa pagitan ng mga katabing channel ay tataas ng 7dB (relative sa -30dB baseline), na pinipilit ang system na taasan ang forward error correction (FEC) redundancy mula 7% hanggang 20%. Ang power transfer effect na dulot ng stimulated Raman scattering (SRS) ay nagreresulta sa pagkawala ng humigit-kumulang 0.02dB bawat kilometro sa mahabang wavelength channel, na humahantong sa power dip na hanggang 3.5dB sa C+L band (1530-1625nm) system. Kinakailangan ang real time slope compensation sa pamamagitan ng dynamic gain equalizer (DGE).
Ang limitasyon sa performance ng system ng pinagsama-samang pisikal na mga epektong ito ay maaaring ma-quantify sa pamamagitan ng bandwidth distance product (B · L): ang B · L ng isang tipikal na NRZ modulation system sa G.655 fiber (dispersion compensated fiber) ay humigit-kumulang 18000 (Gb/s) · km, habang sa PDM-QPSK modulation at coherent detection technology, ang indicator na ito2 ay maaaring mapabuti sa (0 km2/0) SD-FEC makakuha ng 9.5dB).
Ang cutting-edge na 7-core x 3-mode space division multiplexing fiber (SDM) ay nakamit ang transmission capacity na 15.6Pb/s · km (single fiber capacity na 1.53Pb/sx transmission distance na 10.2km) sa mga laboratory environment sa pamamagitan ng mahinang coupling inter core crosstalk control (<-40dB/km).
Upang lapitan ang limitasyon ng Shannon, ang mga modernong sistema ay kailangang magkasamang magpatibay ng probability shaping (PS-256QAM, pagkamit ng 0.8dB shaping gain), neural network equalization (NL compensation efficiency na pinahusay ng 37%), at ipinamahagi ang Raman amplification (DRA, makakuha ng slope accuracy ± 0.5dB) na mga teknolohiyang Q4 ng transmission ng PDM-4 ng carrier 2dB (mula 12dB hanggang 14dB), at i-relax ang OSNR tolerance sa 17.5dB/0.1nm (@ BER=2e-2).
Oras ng post: Hun-12-2025