繊維の非線形性は何ですか。

繊維の非線形性は[]からのアリスを:Kerrの効果[]:無水ケイ酸ガラスの屈折率はそれを通って渡る光の強度とわずかに変わります。 密な波長-分岐に(DWDM)ネットワークでは、数十または何百もの光学チャネルが単一の繊維を共有すると、結合された光力は容易に非線形境界を超過できます。 この-独立性の屈折計は3相変流(PM)に上昇を与えます。

  • [自己相変調(SPM):[])は、独自のパルスの強度を介して独自のフェーズを変更します。 SPMは、パルススペクトルを広幅し、クロマチック分散と組み合わせると、タイミングのジッタとパルス歪みにつながります。
  • [:クロスフェーズ変調(XPM):[]]]は、隣接するチャンネルのフェーズを調節する1つのチャネルの強度。密なグリッドでは、XPMは、SNRを劣化させ、パルスの到着時間をスクランブル相関相相ノイズを紹介します。
  • [Four-waveミキシング(FWM):[]]]3つの光学周波数が相互作用すると、彼らは3番目の順番非線形感受性を介して4番目の周波数を生成します。 FWMは、チャネルの周波数に直接落ちる、不断のクロストークとして機能し、そして、使用可能なチャンネルの数を重く制限するスポーラスを作成します。

SPMとXPMは、主にフェーズベースのインパシメントですが、FWMはパワートランスファー効果です。 パーチャネルのパワーが標準のシングルモードファイバ(SSMF)で約0dBmを超えると、チャネルの間隔が50GHz未満の場合、すべての3は優勢になります。 どの効果が優位であるかを理解することは、正しい緩和戦略を選択するための鍵となります。

受信機信号の質への影響

繊維の非線形性は複数の測定可能な方法で送信されたビットを回復する受信機の能力を劣化させます。ネットワーク エンジニアは、このようなメトリックに依存します ]Q ファクタ]、ビット誤差率(BER)、およびこの劣化を定量化する目を開くペナルティ。

信号のゆがみおよび目の閉鎖

光眼図では、非線形効果は「目」を引き起こします - 上部と下部の論理レベルの間のオープンスペース - 閉じます。 SPMは、信号スペクトルを広範化し、繊維の分散と相互作用して、隣接するビットスロット(インターシムボル干渉)にパルスエネルギーを拡散させます。 XPMは、直動検出後、上昇および落下エッジに振幅ノイズを作成します。 結果は、より小さい垂直目の開口部と増加したタイミングのジッタが増加し、エラーを判断する。

クロストークとノイズ

FWMは、既存のチャネルと重複する新しい周波数を生成します。 100 チャンネル DWDM システムで 50 GHz 間隔をあけ、数千 FWM 製品の生成。 多くのチャネル センターに正確に落下し、決定的なクロストークとして機能します。同様に、XPM は、分散を介して増幅ノイズに変換されたときに、別のフェーズに 1 つのチャネルの強度ノイズを転送し、光学信号を-tonoise 比 (OSNR) を削減します。これらの影響は、特に、ノイズが大きいほど高い範囲で、ノイズを増加させます。

ビット誤差率とQ-Factor

歪み、クロストーク、およびノイズの結合された影響は、直接ビットエラー率を上げます。 Q-factorは、一般的な密閉ネットワークの非線形性による2–6dBによる騒音標準偏差への目の開口部を照合し、低下します。 Q-factorの1‐dB低下は、BERの10倍の上昇に相当します。 10のプレフェックBERをターゲットとするシステムの場合、従来の補正値が最大で、追加の補正値が低下します。

密ネットワークの緩和戦略

繊維非線形性を完全に排除する単一の技術はありません。 効果的な緩和は、物理的層管理、高度な変調、およびデジタル処理を兼ね備えています。 以下は、生産ネットワークで使用される最も実用的なアプローチです。

電力管理と打ち上げ条件

最も単純な戦略:チャネルごとの起動電力を削減します。非線形効果スケールが強度で低下するため、2 dBによる電力を下げると、SPMとXPMのペナルティを捕捉することができます。しかし、これはまた、OSNRを低下させるため、エンジニアは]の近接起動力をバランスをとる必要があります。それは、アンプノイズに対する非線形性のバランスをバランスさせます。再構成可能な光学添加剤のインテリジェントな電力式アルゴリズムは、このトラフィックをロードすることができます(MROAD)。

分散管理

分散と非線形性は強く相互作用します。 慎重に分散マップを設計することにより(正と負の分散繊維または分散処理モジュールの交換スパンを使用して)、チャネル間の相差が増加し、FWMを抑制します。 近代的なネットワークは、多くの場合、]を大きな効果的な-area繊維または - さらなるゼロ分散繊維を抑制する[FLT:FLT:3]を生成し、非線形繊維を生成し、変更するを削減します。

高度な変調フォーマット

凝集性検出は、(]) dual-polarization の四角形相変化のキー (DP-QPSK) または 16-QAM) などの高度なフォーマットと組み合わせることで、非線形相ノイズに対する弾力性を提供します。 これらのフォーマットは、フェーズおよび偏光で情報をエンコードし、受信機は特定の非線形障害物のために分離し、補償することができます。 グリッドレイヤは、低域に変化する可能性があります。

デジタル非線形報酬

一貫性のある受信機のデジタル信号プロセッサでは、のバックプロパゲーション]のようなアルゴリズムは、逆の非線形シェーダーの式を解決し、効果的にSPMとXPMを解明します。 より最近の機械学習-学習-ベースのアプローチ(例えば、非線形-awareのイコライザ)は、チャネルの非線形転送機能を学び、リアルタイムで補償を適用します。 計算中、高価なQ&Aは、これらの能力を直接増や拡張することができます。

ネットワーク設計検討

密なネットワークは、送信機で過剰な浸透を避け、ローカルパルスチルプを低く保つ分散マップを採用し、より大きな効果のある領域で繊維を使用することに役立ちます。ソフトウェア定義のネットワーキング(SDN)コントローラーは、ピークトラフィック中に非線形の「ホットスポット」を避けるために、変調形式、電力、およびルーティングを動的に調整できます。

見栄え:未来の密なネットワークの非直線性

業界がチャネルごとの1.6 Tb/s に押し込まれるにつれて、繊維の非線形性は、長距離リンクの優位な容量制限を維持します。 に研究するフェーモードファイバーと]] - コアファイバー[]]]は、パーコア電力を増加させることなく、これらの新しい繊維は、インターモードとインターコアノンラインの交差線路面を目的とする。 そのような構造は、このような構造を変換する。 と、このような構造は、このような構造を変換する。

コンテンツ

繊維の非線形性は密接な光学ネットワークの受信機の信号の質を限る重要な要因です。自己フェーズの調節、交差フェーズの調節および4つの波の混合のdistortの脈拍は、十字話を作成し、そして間違い率を高めます。慎重な力管理によって、高度繊維の設計、強い変調のフォーマットおよびデジタル補償は、エンジニア信頼できる、高容量のリンクを造るためにこれらの衝動を克服できます。非線形性を理解し、管理することは、現代コミュニケーションの骨の骨の構成か、または選ぶために必要です。

さらなる読書のために、 のKerr効果を光学]、 ]] RP Photonics encyclopediaエントリの4-波の混合]、および [[光学& 光通信ニュース–繊維通信の非線形性。