Yüksek Hızlı Optik Ağlarda Fiber Nonlinearitelerin Büyülması

Yüksek hızlı optik iletişim sistemleri modern veri iletiminin arka kemiğidir, her şeyi internet trafiğinden finansal işlemlere ve bulut bilişim iş yüklerine taşımak.In data rate from 10 Gbps per kanal to 400 Gbps, 800 Gbps, and above, requests on sinyal bütünlüğüne dair talepler giderek daha şiddetli hale gelir.Inlineer olmayan etkiler optik fiber içindeki optik fiberler arasında ortaya çıkmaktadır.

Fiber Nonlinearities Fiziksel Kökenlerini Anlayın

Optik fiberler öncelikle fiberler için doğrusal olmayan davranışlar sergilemektedir:0)Kerr etkisi), bu tür silik cam değişikliklerine doğru uyarlanmış olan ve ışık yoğunluğuna göre, fiberler ile birlikte, sinyalin çeşitli doğrusal olmayan fenomenlere yol açtığı. Ek nonlineerities, iteratif olmayan Brillouin saçlama süreçleri ile ilgili olarak ortaya çıkmaktadır.

Kerr Etkisi ve Kendi-Phase Modulation (SPM)

Kendi fazlı modülasyon, bir pul modülasyonun yoğunluk profilinin Kerr etkisi ile kendi aşamasını gerçekleştiğinde meydana gelir.Süresel modasyon, izlenme ve kenar deneyimlerini değiştirirken, alıcıya daha zor bir şekilde geri yükleme yapar.SPM özellikle yüksek hızda çalışan tek kanal sistemlerinde, bu genişleme frekansın frekans alanında örtüşmesine neden olabilir.

Cross-Phase Modulation (XPM)

Gürültülü sistemlerde birden çok değişken (WDM) sistemler, bir kanaldaki yoğunluk varyasyonları Kerr etkisi aracılığıyla eş-propagating kanallarının aşamasını kapatabilir. Bu geçiş modulation, yüksek çözünürlükte bir ses veya pullama biçimidir.Bir dalga boyun eğlendirici bir şekilde diğerinde bozulmaz.Bir kanalda bir alıcı 50 veya daha az trafik tarafından tespit edilebilir.

Four-Wave Mix (FWM)

Dört dalga karışımı, iki veya daha fazla optik dalganın farklı frekanslarda yeni frekanslar üretmek için etkileşim kurduğu bir parametrik süreçtir. FWM, doğrudan sinyal bandına giren yeni tonlar üretebilir, şiddetli haçlı sistemlere bağlıdır.FWM'nin verimliliği, hem kanaldaki yüksek frekanslı sistemlere bağlıdır: standart G.652 gibi düşük seviyeli fiber dağıtım sistemleri, aslında FWM'yi daha uzun mesafelere yönlendirebilir.

Stimated Scattering Effects (SBS ve SRS)

Stimated Brillouin saçılma, sinyal enerjisi ile akustik fonlarla etkileşiminden ortaya çıkar, diğer taraftan geri dönüşümlü Stokes dalgası oluşturmak. Belirli bir güç eşinden, SBS, hem de özel yükselteç tasarımına doğru yükseltilebilir.

Alıcıya Etkisi

Fiber doğrusal olmayanların nihai tezahürü, alıcı karar devresinde bozulan optik sinyaldir. Lineer olmayan bozukluklar sadece katkı gürültü değildir; geleneksel doğrusal eşitleştiricilerle eşitlemenin zor olduğu karmaşık determinist ve stochastic bozulmalar yaratırlar. aşağıdaki alt bölümlere her etkinin nasıl çevrilebilir sinyal bütünlüğüne nasıl çevrildiğini ayrıntılı olarak bildirir.

Pulse Şekil ve Timing Jitter

SPM ve XPM zaman-varying faz geçişlerini tetikler, kormatik dağıtım ile yoğunluk farklılıklarına dönüştürülürken, pullama şeklinin bozulması ve pullama kenarlarını azaltır ve üst pozisyon zaman içinde değişebilir - bu jitter özellikle de doğrudan algılamayı kullanarak sistemlerde görülür.

Göz Diagram Closure ve Bit Hata Oranı Degradasyon

Tüm doğrusal olmayanların genel etkisi, alınan göz diyagramının kapatılmasıdır. dikey göz açma süresi daraltılabilir çünkü amplitüdün gürültü ve haçlılık mantığı arasındaki ayrımı azaltır. 0 seviyeler. 1 ve mantıkla)[D[Dönemli göz açmaz ve pullamalar beklenenden önce veya daha sonra ortaya çıkabilir.

Coherent Systems'de doğrusal olmayan faz gürültü

Modern yüksek hızlı optik transceivers, alıcının kurtarma algoritması tarafından takip edilir, Kerr etkisinden kaynaklanan, gelişmiş bir spontan emisyon (ASE) ile dijital sinyal işleme (EDFA) gibi gelişmiş modulation formatları, taşıyıcı fazları alıcının ve faz tahminleri ile takip edilir.Bu, uzun süreli gürültünün bir fazı - Kerr etkisinden kaynaklanan bir erbium-doped fiber yükselticileri (EDFA) - dönüşümleri (EDFA) - bu gecikmeli gecikmeli gecikmeli gecikmeli gecikmeli gecikmeler ve gecikme hatalarına neden olabilir.

Wavelong-Division Multixing

FWM ve XPM, kanaldaki hassaslığı azaltmak için sinyal-to-interferans oranını düşüren bir kanala doğrudan bağlı olarak ortaya çıkabilir ve kanal kanal kanallarını birbirine bağlama yeteneğine sahip olan FWM ürünleri, filtrelenen bir ses benzeri olarak ortaya çıkabilir.Bu özellikle alıcıların kullanım süresini doğrudan algılamasını sağlar.

Signal Integrity'yi Korumak için Stratejileri

Geniş bir dizi teknik, alıcı performansı üzerindeki fiber doğrusal olmayanların etkisini azaltmak için mevcuttur. Bu stratejiler fiziksel katman (fiber seçimi, fırlatma gücü), modulation tasarımı (formats, nab şekillendirme), ve dijital alan (DSP algoritmaları).

Güç ve Dispersion Yönetimi

En basit mitigation, doğrusal olmayan eşiğin altında gücü başlatmaktır, ancak bu, yüksek yerel dağıtımını sürdürmek için birikti (OSNR) ile FWM'nin uyumsuz fazını yok etmesi ve bozulmaların dönüşümlerini azaltır.(FLT:0)Dispersion yönetimi), yüksek yerel dağıtımını korumak için pozitif ve negatif dağıtımını sağlamak için farklı bir şekilde dağıtıklığa veya eksiltme işlemine izin verir.[XFT)

Gelişmiş Modulation Formats

Düşük frekans gücü oranları (PAPR) ile formasyonlar, kutuplu sistemler için daha fazla dirençlidir.[DQPSK)[DFLT:0) 100 Gbps ve ötesinde, koherentFLT: 4+) ve benzeri olmayan bir anahtarlama (QPSK)[değiştir | kaynağı değiştirildir.[DQPSK)[değiştir | kaynağı değiştir]

Dijital Doğruluk Açıklama

Coherent alıcılar, alınan dalgalama tekniklerini kullanarak güçlü bir dijital mitigation tekniklerini etkinleştirir.(DBP) [DFLT:1), fiberlerin doğrusal olmayan sapmalarını tahmin etmek ve DBP'nin hesaplamak için sayısal olarak yoğun bir şekilde kesintiye uğratılması için kullanılan daha düşük maliyetli bir alternatif sunar. DBP, bazı senaryolarda oldukça yüksek çözünürlükte belirtilen hataların eşit olduğu anlamına gelir.[DBP)[DFLT:2Volterra serisi eşitleştiricidir[Diziler için)

Fiber Tasarım Yeniliği

Özel fiberler, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte (CFONT) veya 80 μm2 kullanılarak, verilen güç için yüksek yoğunluk azaltılabilir.[FONT=D][/FONT=D][/FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=3][/FONT=3][/FONT=3][/FONT=FONT=FONT=FONT=3][/FONT=3][/FONT=3][/FONT=3|S=FONT=3|S=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT

Alıcı-Side Teknikleri

Alıcının kendisi de doğrusal olmayan etkileri hafifletebilir. [FONTD:0)Zenginler (APDs)), PIN diyotları yerine alıcı duyarlılığı artırabilir, düşük fırlatma gücü sağlar.[D:2).[Döneticileri)[Dönderler (Dönderler)[Dönderler için yüksek çözünürlükte kullanılan gecikmeler için gecikmeler için yapılan değişikliklerden dolayı, bazı transkriptleri azaltılabilir.

Future Yol ve Araştırma Frontiers

Veri oranları, yüksek çözünürlükte 1 Tbps'ye yaklaştıkça, geleneksel mitigation teknikleri sınırlarına ulaşıyor. Araştırma, standart tek mod fiberlerin ötesinde zorlamak için birkaç umut verici avenues araştırıyor.

Nonlinear Mession için Makine Öğrenme

Konvolutional ve tekrarlayan sinir ağları dahil olmak üzere derin öğrenme modelleri, gerçek zamanlı olarak olmayan bozulmaları tanımlamak ve iptal etmek için eğitilmiştir. Bu modeller, saniyede yüzlerce gigabits ile hıza adapte olabilir - bu tür değişiklikler zaten alıcı DSP zincirinde DBP gibi analitik algoritmaları içerir.

Uzay-Division Multixing ve az sayıdaMode Fibers

Birden fazla uzaysal modları (birkaç mod fiber) veya birden fazla çekirdek (çok çekirdekli fiberler) ileterek, moddaki güç düşük kalabilir, ancak dijital MIMO işleme (similar kablosuz iletişim) için telafi edilebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Fiber doğrusal olmayanlıklar yüksek hızlı optik iletişim sistemlerinde başarısız bir gerçekliktir, doğrudan alıcıda gözlemlenen sinyal bütünlüğünü etkiler. Self-faksiyon, yüksek modülasyon biçimleri ve yenilikçi fiber tasarımları.Her biri pulman bozulmasına katkıda bulunur, zamanlama jitter, trans-talk ve faz gürültülerine ulaşırken, bu bozulmaları doğrudan etkileyen, hassas sistem mühendisliğini birleştiren bütünsel bir yaklaşım gerektirir - dağıtım yönetimi, gelişmiş modlama biçimleri, dijital algoritmaları ve yenilikçi fiber tasarımları.

[FONT=0)Dönemli Referanslar: [Dönemli: [Dönemli: 1)

  • [0]RP Photonics Encyclopedia: Optik Fibers'te doğrusal olmayanlıklar[Dönergeler 1 )
  • [FONT=0)Işık dalgası: Optik Fiber'de doğrusal olmayanlığın Etkisi).
  • [FONTD:0)COMSOL Blog: Optik Fiberlerde Doğru Olmayan Etkilerin Modellenmesi[Döner 1: 1).
  • [0]Yeni Elektronik: Fibre Optik İletişimde Doğrusal Olmayan Etkileri[Dönergesel Olmayan Etkileri[Dönersiz)