Komunikazio optikoko sistema modernoetan ahalmen handiagoa eta transmisio-distantzia luzeagoa lortzeko ahaleginean, zarata, oinarrizko muga fisiko gisa, beti mugatu izan du errendimenduaren hobekuntza.
Tipiko batean.EDFAErbioz dopatutako zuntz optikozko anplifikadore sisteman, transmisio optiko bakoitzak gutxi gorabehera 0,1 dB metatutako igorpen espontaneoko zarata (ASE) sortzen du, eta hori anplifikazio prozesuan zehar argiaren/elektroiaren interakzioaren izaera kuantiko ausazkoan oinarritzen da.
Zarata mota hau pikosegundo mailako denbora-dardara gisa agertzen da denbora-domeinuan. Dardara-ereduaren iragarpenaren arabera, 30ps/(nm · km) dispertsio-koefizientearen baldintzapean, dardara 12ps handitzen da 1000km transmititzean. Maiztasun-domeinuan, seinale optikoaren eta zarataren arteko erlazioaren (OSNR) jaitsiera eragiten du, eta ondorioz, 3,2dB-ko sentikortasun-galera (@ BER=1e-9) gertatzen da 40Gbps-ko NRZ sisteman.
Erronka larriena zuntz-efektu ez-linealen eta dispertsioaren akoplamendu dinamikotik dator: ohiko zuntz monomodalaren (G.652) dispertsio-koefizientea 1550nm-ko leihoan 17ps/(nm · km) da, autofase-modulazioa (SPM) eragindako fase-desplazamendu ez-linealarekin konbinatuta. Sarrera-potentzia 6dBm-tik gorakoa denean, SPM efektuak pultsu-uhinaren forma nabarmen distortsionatuko du.
Goiko irudian erakusten den 960Gbps-ko PDM-16QAM sisteman, 200 km-ko transmisioaren ondoren begiaren irekiera hasierako balioaren % 82 da, eta Q faktorea 14dB-tan mantentzen da (BER ≈ 3e-5-ri dagokiona); Distantzia 400 km-ra luzatzen denean, fase gurutzatuaren modulazioaren (XPM) eta lau uhinen nahasketaren (FWM) efektu konbinatuak begiaren irekiera maila nabarmen % 63ra jaistea eragiten du, eta sistemaren errore-tasak 10 ^ -12ko erabaki gogorreko FEC errore-zuzenketa muga gainditzen du.
Azpimarratzekoa da modulazio zuzeneko laserraren (DML) maiztasun-txirbil efektua okerrera egingo duela - DFB laser tipiko baten alfa parametroaren (lerro-zabalera hobetzeko faktorea) balioa 3-6 tartean dago, eta bere maiztasun-aldaketa berehalakoa ± 2,5 GHz-ra irits daiteke (C=2,5 GHz/mA txirbil parametroari dagokiona) 1 mA-ko modulazio-korronte batean, eta horrek % 38ko pultsu-zabaltze-tasa eragiten du (D · L=1360 ps/nm dispertsio metatua) 80 km-ko G.652 zuntz baten bidez transmititu ondoren.
Uhin-luzera zatitzeko multiplexazio (WDM) sistemetan kanal-diafonia oztopo sakonagoak dira. 50 GHz-ko kanal-tartea adibide gisa hartuta, lau uhinen nahasketak (FWM) eragindako interferentzia-potentzia 22 km inguruko Leff luzera eraginkorra du ohiko zuntz optikoetan.
Uhin-luzera zatitzeko multiplexazio (WDM) sistemetan kanal-diafoniak oztopo sakonagoak sortzen ditu. 50 GHz-ko kanal-tartea adibide gisa hartuta, lau uhinen nahasketak (FWM) sortutako interferentzia-potentziaren luzera eraginkorra Leff=22 km da (zuntz optikoen atenuazio-koefizienteari dagokiona, α=0,22 dB/km).
Sarrerako potentzia +15dBm-ra igotzen denean, ondoz ondoko kanalen arteko diafonia maila 7dB handitzen da (-30dB-ko oinarrizko mailarekin alderatuta), eta horrek sistema behartzen du aurreranzko errore zuzenketaren (FEC) erredundantzia % 7tik % 20ra handitzera. Raman sakabanaketa estimulatuak (SRS) eragindako potentzia transferentzia efektuak kilometroko 0,02dB inguruko galera eragiten du uhin-luzera luzeko kanaletan, eta horrek 3,5dB-ko potentzia jaitsiera eragiten du C+L bandan (1530-1625nm) sisteman. Denbora errealeko malda konpentsazioa behar da irabazi berdintzaile dinamiko (DGE) baten bidez.
Efektu fisiko hauen konbinazioaren sistemaren errendimendu-muga banda-zabalera-distantziaren produktuaren bidez kuantifika daiteke (B · L): G.655 zuntzetan (dispertsio konpentsatutako zuntza) ohiko NRZ modulazio-sistema baten B · L gutxi gorabehera 18000 (Gb/s) · km da, eta PDM-QPSK modulazioarekin eta detekzio koherentearen teknologiarekin, adierazle hau 280000 (Gb/s) · km-ra hobetu daiteke (@ SD-FEC irabazia 9.5dB).
7 nukleoko x 3 moduko espazio-zatiketa multiplexazio-zuntz (SDM) aurreratuak 15,6 Pb/s · km-ko transmisio-ahalmena lortu du (zuntz bakarreko 1,53 Pb/s-ko ahalmena eta 10,2 km-ko transmisio-distantzia) laborategiko inguruneetan, nukleoen arteko diafonia-kontrol ahularen bidez (<-40 dB/km).
Shannon mugara hurbiltzeko, sistema modernoek probabilitate-moldaketa (PS-256QAM, 0,8 dB-ko moldaketa-irabazia lortuz), sare neuronalaren berdinketa (NL konpentsazio-eraginkortasuna % 37 hobetu da) eta Raman anplifikazio banatua (DRA, irabazi-maldaren zehaztasuna ± 0,5 dB) teknologiak batera hartu behar dituzte, 400G PDM-64QAM eramaile bakarreko transmisioaren Q faktorea 2 dB handitzeko (12 dB-tik 14 dB-ra), eta OSNR tolerantzia 17,5 dB/0,1 nm-ra (@ BER=2e-2) lasaitzeko.
Argitaratze data: 2025eko ekainaren 12a