섬유 비선형은 무엇입니까?

Kerr effect]: 실리카 유리의 굴절률은 약간 빛의 강도로 변화합니다. 광 채널의 수십 또는 수백이 단일 섬유를 공유하는 DWDM (DWDM) 네트워크의 디비전 다중화 (DWDM) 네트워크에서 결합 된 광 전력은 비선형 임계값을 쉽게 초과 할 수 있습니다. 이 강도 의존하는 굴절률은 3 개의 주요 효과로 상승합니다. (DPM), 4 단계 (DPM), 4 단계 (DPM), 4 단계 (DPM).

  • Self‐phase modulation (SPM): 단일 채널은 자체 펄스의 강도를 통해 자신의 위상을 조절합니다. SPM은 펄스 스펙트럼을 확장하고, 색소 분산과 결합하면 타이밍 지터와 펄스 왜곡으로 이어집니다.
  • Cross-phase modulation (XPM): 한 채널의 강도는 이웃 채널의 위상을 조절합니다. 밀도 그리드에서 XPM은 펄스의 도착 시간을 스크램블하는 관련 단계 소음을 소개합니다, SNR을 분해.
  • Four‐wave Mix (FWM): 3개의 광 주파수가 상호 작용할 때, 그들은 제 3의 주문 비선형 좌절성을 통해 4개의 빈도를 생성합니다. FWM는 수로 빈도에 직접 떨어지는 경이적인 음색을 창조하고, 밴드 크로스톡에서 행동하고 심각하게 쓸모 있는 수를 제한합니다.

SPM 및 XPM은 주로 단계 기반 임계인이지만, FWM은 전력 ‐ 전송 효과입니다. 모든 3은 채널 파워가 표준 단일 모드 섬유 (SSMF)의 0 dBm에 대해 초과하고 채널 간격이 50 GHz 미만일 때 지배적 인 것입니다. 투미트가 올바른 mitigation을 선택하기 위해 중요한 역할을 이해합니다.

수신기 신호 품질에 충격

섬유 비선형은 수신기의 여러 가지 장점으로 전송 된 비트를 복구 할 수있는 능력을 향상시킨다. 네트워크 엔지니어는 Q‐factor], 비트 오류율 (BER) 및이 분해를 할당하기 위해 눈 ‐opening 처벌과 같은 메트릭에 의존한다.

신호 Distortion와 눈 마감

광학 눈 다이어그램에서 비선형 효과는 "안드"- 상단과 낮은 논리 수준 사이의 열린 공간 - 닫습니다. SPM은 광섬유 분산과 상호 작용하여 펄스 에너지를 인접한 비트 슬롯 (intersymbol 간섭)으로 확산시키는 신호 스펙트럼을 확장합니다. XPM은 직접 감지 후 시간 ‐varying 단계 교대를 유도하고 상승하고 떨어지는 가장자리에 진폭 소음을 생성합니다. 결과는 더 작은 수직 눈 오프닝 및 증가 된 jonne 회로로 인해 더 많은 결정이 더 많은 결정됩니다.

크로스톡 및 노이즈

FWM은 기존 채널을 통해 오버랩을 생성하는 새로운 주파수를 생성합니다. 50 ‐GHz 간격으로 100 채널 DWDM 시스템은 수천 개의 FWM 제품이 생성됩니다. 수로 센터에 정확히 많은 가을이 있으며, 결정적인 크로스톡으로 행동합니다. 마찬가지로 XPM은 다른 단계로 하나의 채널의 강도 소음을 전송합니다. 이 분산을 통해 진폭 소음으로 변환 할 때 광 신호 ‐에 노이즈 비율 (OSNR)을 감소시킵니다. 이러한 ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐

비트 오류율 및 Q-Factor

디스토션, 크로스톡의 결합된 영향으로, 소음을 직접 키우는 것은 약간의 오류율을 갖습니다. Q‐factor는 소음 표준 편차에 대한 눈 오프닝을, 전형적인 조밀한 네트워크에 비선형성 때문에 2-6 dB에 의해 떨어지는 것을 넓히는. Q‐factor에 있는 1 ‐ dB 하락은 BER에 있는 10배 증가에 대하. 10]3[[LT:0]]]3[FLT:]]]]의 전 BER를 표적으로 하는 체계를 위해, 짧게 짧게 링크를 전달합니다.

Dense Networks에 대한 소송 전략

단일 기술은 섬유 비선형성을 완전히 제거하지 않습니다. 효과적인 완화는 물리적 층 관리, 고급 조음 및 디지털 처리와 결합합니다. 아래는 생산 네트워크에서 사용되는 가장 실용적인 접근법입니다.

전력 관리 및 실행 조건

가장 간단한 전략: 채널당 시작된 전력을 감소시킵니다. 강도가 비선형 효과 스케일 때문에 2 dB의 전력을 낮추는 것은 SPM 및 XPM 페널티를 할 수 있습니다. 그러나이 기능은 OSNR을 감소시키고, 엔지니어는 optimal 발사 전력]를 발견해야 하며 증폭기 소음에 대한 비선형성을 균형 잡히는 것입니다. 재구성 가능한 광학 추가 기능에 있는 지적인 힘 ‐equalization 알고리즘은 이 역동적 부하를 유지할 수 있습니다. (MROAD)

분산 관리

분산 및 비선형은 강력합니다. 신중하게 분산 맵을 설계함으로써 (긍정과 부정적인 분산 섬유 또는 분산 ‐컴퓨즈 모듈의 교체 스팬), 채널 간의 단계 잡음이 증가하고 FWM을 억제하는 것입니다. 현대 네트워크는 종종 대 효과적인 ‐area 섬유 (LEAF) 또는 non-zerLTo 분산 섬유 ] (FLT:2])를 분산시키는 것을 감소시킵니다.]]]]]]]

고급 변조 형식

]dual-polarization quadrature phase‐shift keying] (DP‐QPSK) 또는 16‐QAM]와 같은 고급 형식과 결합된 Coherent 탐지는 비선형 단계 소음에 대하여 탄력을 제공합니다. 이 형식은 상부 및 편광에 있는 정보를 인코딩하여, 수신기를 분리하고 특정 비선형 장애를 위해 보상할 수 있습니다.

디지털 비선형 보상

커넥티드 수신기의 디지털 신호 프로세서에서, ]back-propagation는 역방향의 비선형 Schrödinger 방정식을 해결하고 효과적으로 SPM 및 XPM을 불허하는. 최근의 머신러닝 기반 접근법(예: 비선형성 ‐ 인식 동등기)은 채널의 비선형 이동 기능을 배우고 실시간 보상을 적용할 수 있습니다. 계산 방법, 이 Q4-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B

Network Design 고려사항

Dense 네트워크는 주의깊은 계획에서 혜택을 줍니다: 더 큰 효과적인 지역을 가진 섬유를 사용하여, 전송기에 amplification를 피하고, 국부적으로 맥박 chirp 낮은 유지를 이용하는 분산 지도를 고용하. 소프트웨어 정의한 네트워킹 (SDN) 관제사는 역동적인 조정 체재, 힘 및 융해한 교통 도중 비선형 “뜨거운 반점”를 피하기 위하여 routing를 조정할 수 있습니다.

Ahead를 찾고: 미래 밀도 네트워크의 비선형

업계는 채널당 1.6 Tb / s를 밀어, 섬유 비선형은 긴 ‐ 운반 링크에서 지배적 인 용량 제한을 유지. [[FLT : 0]]few ‐ 모드 섬유[FLT : 1]과 [[FLT : 2]]Multi‐core fiber[FLT : 3]]]에 대한 연구는 ‐핵력 증가하지 않고 용량을 곱하기를 희망하지만,이 새로운 섬유는 상호 ‐mode 및 inter‐core nonlinearity nonlinearonline.[FLT : 3]]에 대한 상호 ‐ 신호 및 상호 ‐핵심 비선형 통신수가 계속됩니다. [FLT : 5]

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섬유 비선형은 조밀한 광학적인 네트워크에 있는 수신기 신호 질을 제한하는 중요한 요인입니다. 각자 단계 조음, 교차 위상 조음 및 4 파 섞는 찡그림 맥박은, 크로스톡을 만들고, 과실율을 올리는. 주의깊은 힘 관리, 진보된 섬유 디자인, 튼튼한 조음 체재 및 디지털 방식으로 보상을 통해, 엔지니어는 믿을 수 있는, 높은 수용량 연결 건축하기 위하여 이 불순을 극복할 수 있습니다. 비선형성을 이해하고 관리하는 것은 현대 통신의 뒤집음을 디자인하거나 선택하기를 위해 근본적입니다.

더 읽기를 위해 ] Optics의 Kerr 효과, RP Photonics encyclopedia 엔트리에 4 ‐wave Mix, 그리고 Optics & Photonics News – Fiber Communications의 비선형성.