Sa paghahangad ng mas mataas na kapasidad at mas mahabang distansya ng transmisyon sa mga modernong sistema ng komunikasyong optikal, ang ingay, bilang isang pangunahing pisikal na limitasyon, ay palaging pumipigil sa pagpapabuti ng pagganap.
Sa isang tipikal naEDFASa sistemang erbium-doped fiber amplifier, ang bawat optical transmission span ay bumubuo ng humigit-kumulang 0.1dB ng naipon na spontaneous emission noise (ASE), na nakaugat sa quantum random na katangian ng interaksyon ng liwanag/elektron sa panahon ng proseso ng amplification.
Ang ganitong uri ng ingay ay nagpapakita bilang picosecond level timing jitter sa time domain. Ayon sa hula ng jitter model, sa ilalim ng kondisyon ng dispersion coefficient na 30ps/(nm · km), ang jitter ay tumataas ng 12ps kapag nagpapadala ng 1000km. Sa frequency domain, humahantong ito sa pagbaba ng optical signal-to-noise ratio (OSNR), na nagreresulta sa sensitivity loss na 3.2dB (@ BER=1e-9) sa 40Gbps NRZ system.
Ang mas matinding hamon ay nagmumula sa dynamic coupling ng fiber nonlinear effects at dispersion - ang dispersion coefficient ng conventional single-mode fiber (G.652) sa 1550nm window ay 17ps/(nm · km), kasama ang nonlinear phase shift na dulot ng self phase modulation (SPM). Kapag ang input power ay lumampas sa 6dBm, ang SPM effect ay makabuluhang magpapabago sa pulse waveform.
Sa 960Gbps PDM-16QAM system na ipinapakita sa pigura sa itaas, ang pagbukas ng mata pagkatapos ng 200km na transmisyon ay 82% ng paunang halaga, at ang Q factor ay pinapanatili sa 14dB (katumbas ng BER ≈ 3e-5); Kapag ang distansya ay pinalawig sa 400km, ang pinagsamang epekto ng cross phase modulation (XPM) at four wave mixing (FWM) ay nagiging sanhi ng matinding pagbaba ng antas ng pagbukas ng mata sa 63%, at ang system error rate ay lumampas sa limitasyon ng hard decision FEC error correction na 10 ^ -12.
Mahalagang tandaan na ang epekto ng frequency chirp ng direct modulation laser (DML) ay lalala - ang halaga ng alpha parameter (linewidth enhancement factor) ng isang tipikal na DFB laser ay nasa hanay na 3-6, at ang agarang pagbabago ng frequency nito ay maaaring umabot sa ± 2.5GHz (katumbas ng chirp parameter na C=2.5GHz/mA) sa modulation current na 1mA, na magreresulta sa pulse broadening rate na 38% (cumulative dispersion D · L=1360ps/nm) pagkatapos ng transmission sa pamamagitan ng isang 80km G.652 fiber.
Ang channel crosstalk sa mga wavelength division multiplexing (WDM) system ay bumubuo ng mas malalalim na balakid. Kung kukunin ang 50GHz channel spacing bilang halimbawa, ang interference power na dulot ng four wave mixing (FWM) ay may epektibong haba na Leff na humigit-kumulang 22km sa mga ordinaryong optical fiber.
Ang channel crosstalk sa mga sistemang wavelength division multiplexing (WDM) ay bumubuo ng mas malalalim na balakid. Kung gagamitin ang 50GHz channel spacing bilang halimbawa, ang epektibong haba ng interference power na nalilikha ng four wave mixing (FWM) ay Leff=22km (katumbas ng fiber attenuation coefficient na α=0.22 dB/km).
Kapag ang input power ay tinaasan sa +15dBm, ang crosstalk level sa pagitan ng mga katabing channel ay tumataas ng 7dB (kung ikukumpara sa -30dB baseline), na pumipilit sa sistema na pataasin 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 mga long 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 isang dynamic gain equalizer (DGE).
Ang limitasyon ng pagganap ng sistema ng mga pisikal na epektong ito na pinagsama ay maaaring masukat 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 pamamagitan ng PDM-QPSK modulation at coherent detection technology, ang indicator na ito ay maaaring mapabuti sa 280000 (Gb/s) · km (@ SD-FEC gain 9.5dB).
Ang makabagong 7-core x 3-mode space division multiplexing fiber (SDM) ay nakamit ang kapasidad ng transmisyon na 15.6Pb/s · km (single fiber capacity na 1.53Pb/sx transmission distance na 10.2km) sa mga kapaligirang laboratoryo sa pamamagitan ng mahinang coupling inter core crosstalk control (<-40dB/km).
Upang marating ang limitasyon ng Shannon, kailangang sama-samang gamitin ng mga modernong sistema ang probability shaping (PS-256QAM, na nakakamit ng 0.8dB shaping gain), neural network equalization (bumuti ang NL compensation efficiency ng 37%), at mga teknolohiya ng distributed Raman amplification (DRA, gain slope accuracy ± 0.5dB) upang mapataas ang Q factor ng single carrier 400G PDM-64QAM transmission ng 2dB (mula 12dB hanggang 14dB), at paluwagin ang OSNR tolerance sa 17.5dB/0.1nm (@ BER=2e-2).
Oras ng pag-post: Hunyo-12-2025