In a ricerca di una capacità più alta è di una distanza di trasmissione più longa in i sistemi di cumunicazione ottica muderni, u rumore, cum'è limitazione fisica fundamentale, hà sempre limitatu u miglioramentu di e prestazioni.
In un tipicuEDFASistema di amplificatore à fibra dopata à l'erbiu, ogni span di trasmissione ottica genera circa 0,1 dB di rumore di emissione spontanea accumulatu (ASE), chì hè radicatu in a natura aleatoria quantica di l'interazione luce/elettrone durante u prucessu di amplificazione.
Stu tipu di rumore si manifesta cum'è un jitter di timing di livellu di picosecondi in u duminiu di u tempu. Sicondu a predizione di u mudellu di jitter, sottu a cundizione di un coefficientu di dispersione di 30ps/(nm · km), u jitter aumenta di 12ps quandu si trasmette 1000km. In u duminiu di frequenza, porta à una diminuzione di u rapportu segnale otticu à rumore (OSNR), risultendu in una perdita di sensibilità di 3,2dB (@ BER=1e-9) in u sistema NRZ 40Gbps.
A sfida più severa vene da l'accoppiamentu dinamicu di l'effetti non lineari di a fibra è a dispersione - u coefficientu di dispersione di a fibra monomodale cunvinziunale (G.652) in a finestra di 1550 nm hè 17 ps/(nm · km), cumminatu cù u sfasamentu di fase non lineare causatu da l'automodulazione di fase (SPM). Quandu a putenza d'ingressu supera i 6 dBm, l'effettu SPM distorcerà significativamente a forma d'onda di l'impulsu.
In u sistema PDM-16QAM di 960 Gbps mostratu in a figura sopra, l'apertura di l'ochju dopu à a trasmissione di 200 km hè 82% di u valore iniziale, è u fattore Q hè mantinutu à 14 dB (currispondente à BER ≈ 3e-5); Quandu a distanza hè estesa à 400 km, l'effettu cumminatu di a modulazione di fase incrociata (XPM) è di a miscelazione di quattru onde (FWM) face chì u gradu di apertura di l'ochju cala bruscamente à 63%, è u tassu d'errore di u sistema supera u limite di currezzione d'errore FEC di decisione dura di 10 ^ -12.
Hè da nutà chì l'effettu di chirp di frequenza di u laser à modulazione diretta (DML) peghjurerà - u valore di u parametru alfa (fattore di miglioramentu di a larghezza di linea) di un laser DFB tipicu hè in l'intervallu di 3-6, è u so cambiamentu di frequenza istantaneu pò ghjunghje à ± 2,5 GHz (currispondente à u parametru chirp C = 2,5 GHz / mA) à una corrente di modulazione di 1 mA, risultendu in una velocità di allargamentu di l'impulsu di 38% (dispersione cumulativa D · L = 1360 ps / nm) dopu a trasmissione attraversu una fibra G.652 di 80 km.
A diafonia di i canali in i sistemi di multiplexazione à divisione di lunghezza d'onda (WDM) custituisce ostaculi più profondi. Pigliendu cum'è esempiu a spaziatura di i canali di 50 GHz, a putenza d'interferenza causata da a miscelazione di quattru onde (FWM) hà una lunghezza effettiva Leff di circa 22 km in fibre ottiche ordinarie.
A diafonia di i canali in i sistemi di multiplexazione à divisione di lunghezza d'onda (WDM) custituisce ostaculi più profondi. Pigliendu cum'è esempiu a spaziatura di i canali di 50 GHz, a lunghezza effettiva di a putenza d'interferenza generata da a miscelazione di quattru onde (FWM) hè Leff = 22 km (currispondente à u coefficientu d'attenuazione di a fibra α = 0,22 dB / km).
Quandu a putenza d'entrata hè aumentata à +15dBm, u livellu di diafonia trà i canali adiacenti aumenta di 7dB (rispettu à a linea di basa di -30dB), furzendu u sistema à aumentà a ridondanza di currezzione di l'errore in avanti (FEC) da 7% à 20%. L'effettu di trasferimentu di putenza causatu da a diffusione Raman stimulata (SRS) si traduce in una perdita di circa 0,02dB per chilometru in i canali à lunghezza d'onda longa, purtendu à una diminuzione di putenza finu à 3,5dB in u sistema di banda C+L (1530-1625nm). A compensazione di a pendenza in tempu reale hè necessaria per mezu di un equalizzatore di guadagnu dinamicu (DGE).
U limite di prestazione di u sistema di sti effetti fisichi cumminati pò esse quantificatu da u pruduttu di distanza di larghezza di banda (B · L): u B · L di un sistema di modulazione NRZ tipicu in fibra G.655 (fibra compensata da dispersione) hè circa 18000 (Gb/s) · km, mentre chì cù a modulazione PDM-QPSK è a tecnulugia di rilevazione coerente, questu indicatore pò esse migliuratu à 280000 (Gb/s) · km (@ guadagnu SD-FEC 9.5dB).
A fibra multiplexante à divisione spaziale (SDM) d'avanguardia à 7 core x 3 modi hà ottenutu una capacità di trasmissione di 15,6 Pb/s · km (capacità di fibra unica di 1,53 Pb/s x distanza di trasmissione di 10,2 km) in ambienti di laburatoriu attraversu un debule cuntrollu di diafonia intercore di accoppiamentu (<-40 dB/km).
Per avvicinassi à u limite di Shannon, i sistemi muderni anu bisognu di aduttà inseme a furmazione di probabilità (PS-256QAM, ottenendu un guadagnu di furmazione di 0,8 dB), l'equalizazione di a rete neurale (efficienza di compensazione NL migliorata di 37%), è e tecnulugie di amplificazione Raman distribuita (DRA, precisione di pendenza di guadagnu ± 0,5 dB) per aumentà u fattore Q di a trasmissione 400G PDM-64QAM à portante unica di 2 dB (da 12 dB à 14 dB), è rilassà a tolleranza OSNR à 17,5 dB / 0,1 nm (@ BER = 2e-2).
Data di publicazione: 12 di ghjugnu di u 2025