Optik Alıcı Performansında Dalga uzunluğunın Eleştirel Rolü

Optik bir alıcının verimliliği sadece iç elektronik veya dektör materyali tarafından belirlenmiyor; gelen ışık sinyalinin büyüklüğü, alıcının fotonları nasıl etkili bir şekilde elektrik akımına dönüştürdüğü temel bir parametre olarak hareket ediyor. Uygun dalga boyun eğlendirici oranı, biraz hata oranı ve genel sistem erişime ulaşır.Bu makale, fiziksel ilkeleri inceler.

Wavelong Bağımlılığı Fiziksel Basis

Gürültünün neden verimlilik için önemli olduğunu anlamak için, biri üç ilgili fenomenleri dikkate almalıdır: Dekreatif materyaldeki foton enerji, dektör materyalindeki absürtme ve optik elyafın kendi dalga boyun eğlendirici davranışı.

Foton Enerji ve Prodüksiyon Sorumluluk

Bir foton enerjisi, yüksek çözünürlükte yüksek enerji taşır (örneğin, 1550 nm) örneğin, bir silikon fotosentörü, her bir absorbe edilmiş foton bir elektron delik çifti üretebilir, enerji yarı iletken bant genişliğini aşıyor.

Fiber Attenuation and Its Influence on Alıcı Power

Optik fiberin kendisi, yaklaşık 1310 nm (0.35 dB/km) üzerinde ikincil düşük çözünürlükte bir pencere ile, 800 nm'de, daha yüksek çözünürlükte üretilen elektrik sinyali kuvvetini artırmak (yaklaşık 2-3 dB/km) , birkaç yüz metreye kadar pratik iletimleri sınırlamak.Bir verici güç için, daha yüksek çözünürlükte elde edilen bir güçle doğrudan elde edilen bir güçle daha yüksek çözünürlükte elde edilir.

Dispersion ve Pulse yayılma

Wavelong ayrıca dağılımı da yönetiyor - fiberleri seyahat ettikleri gibi optik pulların genişletilmesi. İki tip hakim: chromatic Dağıtım (malzeme ve dalga kılavuzu) ve modal dağılımı (çok fazla dağıtım fiberleri) ve standart tek mod fiberleri, telafisiz olarak 1310 nm ve nonzero dağılımını 1550 nm'de (yaklaşık 17 nm) daha yüksek bir darbe için daha yüksek çözünürlükte sunmaları gerekir.

Alıcı Mimarisi ve Wavelong-Specific Design

Prodüksiyon malzemeleri ve Bandgap Engineering

Yarı iletken bir dedektörün absorpsiyon katsayısı, dalga boyun eğlendirici bir çalışmadır. Doğrudan algılama için, dedektörlerin çoğu olayın ışığı absorbe etmek için yeterince kalın olması gerekir, ancak kalın modlar, yüksek hızda yüksek performans sağlar. 1310/1550 nm (uzun uzun-haul ve metro) için,GaAsya fotodiyotları standarttır.

Alıcı Hassasiyet ve Wavelong

Alıcı duyarlılığı, belirli bir hata oranı elde etmek için gerekli minimum ortalama optik güç olarak tanımlanır (tipik olarak 10) - 12)) Bu, daha yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte (örneğin, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek bir sinyale sahip olmak için 1550 nm D vitamini oranına bağlıdır.

Wavelong Bands ve Onların Uygulama Domainleri

O'nun O'nun (O) ve 1260-1360 nm-)

Yaklaşık 1310 nm, O bant düşük dağıtım cezasından yararlanıyor, standart tek mod fiberde sıfır dalga dağılımı sunuyor. Oband daha uzun süre boyunca kullanılan penceredir.

CBand (1530-1565 nm-)

C-köpücü (konuşma grubu) bu grupta, yüksek kanal sistemlerindeki algor fiber yükselteçleri ile uyumlu hale gelir. Erbium-doped fiber yükselteçleri (EDFA) bu grupta verimli çalışır, aynı anda düzinelerce dalga boyun eğlendiricileri artırabilir. C-band sistemlerindeki alıcılar yüksek kanal, filtreleme ve dağıtım yönetimini ele almak için tasarlanmıştır.

LBand (1565-1625 nm)-

L-band (uzun bandı) daha fazla kanal eklemek için uzun dalga boyun eğlendirici (DWDM) için kullanılan L-band, C-bandda biraz daha yüksek olan yüksek çözünürlükte (yaklaşık 20 ps / (nm·km) 1600 nm) ve dedektörün uzun dalga boyun eğlendiricisi tasarımının yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olduğunu varsayıyor.InGaAs dedektörlerinde şarj edilebilir.

Diğer Bands

Sband (1460-1530 nm) ve E-band (1360-1460 nm) su absorpsiyon zirvelerinden daha yüksek incelasyon nedeniyle daha az yaygındır (özellikle de E-band'da, fiber üretimdeki gelişmeler bu zirveleri azaltmıştır, gelecekteki sistemlerde de kullanılır. Araştırmacılar U-band (1625-1675 nm) özel uygulamalar için. Tüm gruplar için, alıcı performansı mevcut optik güç, gürültü bütçesi ve dağıtım sınırlamalarına karşı değerlendirilmelidir.

Gürültü ve Signal Integrity üzerinde Wavelong etkisi

Relative Intensity Gürültü (RIN) ve Wavelong

Lazer kaynakları, yüksek çözünürlükte RIN'i gösterir. Bazı lazerler Fabry-Perot gibi, düşük RIN'in sistem tasarımının bir parçası olduğu yerde daha yüksek RIN'i seçin.In DWDM sistemleri, dört mil karıştırma ve çapraz-faklama da doğrudan etkilenir: yüksek RIN degradları SNR dalgalar özellikle yüksek oranda elde edilen güçlere sahip olabilir.

Filtreleme ve Adjacent Channel Crosstalk

WDM sistemlerindeki alıcılar, istenen dalga dalga dalga dalgalarını çok karmaşık bir şekilde çok karmaşık hale getirmelidir.En kritik kanalların kalitesi (en uzun metrajlı, lekeli dalga kılavuzunun merkezi, ya da fiber Bragg grating) en iyi şekilde bir sistem mühendisliği kararı haline gelir.

Gelişmiş Teknikler: Coherent Reception ve Digital Processing

Modern 400G ve 800G sistemlerinde kullanılan Coherent alıcılar, koherent ön uçlarının daha az hassastır.The digital signal processing (DSP) can makromatik dağıtım ve kutuplaşma modu dağılımı için telafi edilebilir. Ancak, çok bantlı iletim (C+L grubu), alıcının geniş bir optik bant genişliğine kilitlenmesi gerekir, sinyalin aynı şekilde ayarlanmalıdır; herhangi bir dengelemenin frekans hataları ve degradasyon modu dağılımına neden olur.

Başka bir gelişme, 1310 nm ve 1550 nm'de çalışan silikon fotoniklerin kullanımıdır. Örneğin, bir Ge-on-Sidiode sergileri ile 1550 nm, 1310 nm ve 1550 nm'de aktif olabilir.

Çevre ve İşsizlik

Wavelong seçimi de çevresel faktörlerden etkilenmektedir. Örneğin, ücretsiz uzay optik (FSO) bağlantılar 1550 nm yakınında dalga dalga geçiyor çünkü ortalama nm / °C'ye göre daha az atmosferli teller 800 nm'den daha az gürültüye sahip olmalı.In sualtı kabloları, C-band baskındır, ancak L-band kapasiteyi artırmak için eklenmelidir. Sıcaklık değişiklikleri, nm/°C'nin orta büyüklükteki lazerlerin merkezini değiştirebilir.

Araştırma S-band ve E-band'ı fiber kapasiteyi çoğaltmaya doğru itiyor.Bu yeni gruplar için, alıcı geliştirme gecikmeleri geride kalıyor: daha az ticari dedektörleri daha düşük kuantum verimliliği ve daha yüksek gürültü için optimize edilmiş daha uzun seçim, düşük maliyetliliğin erişilebilirliğine bağlı olacak, yüksek hassasiyetlere bağlı olarak, bu da pompa boyun eğlendiriciliğin etkisine bağlı olarak, mevcut fiber altyapı ile uyumluluk için 1550 nm'yi de en iyi şekilde kullanıyor.

Başka bir umut verici avenue birkaç mod fiber ve mod bölümü birden çokxing'in kullanımıdır. İşte alıcı sadece dalga dalga dalga boyun eğmiyor, aynı zamanda uzaysal modlar da karmaşıklaşıyor; gelişmiş dijital işlemenin bağımlılığı ayrı modlar olabilir, ancak sadece alıcının ön uçu tüm işletim dalga aralığında yeterli bant genişliği varsa.

Pratik Mühendislik Önerileri

Bir sistem tasarlarken, mühendisler sistematik bir dalga seçim süreci takip etmelidir:

  1. Hedef bağlantı uzunluğu ve gerekli veri oranı tespit edin. Kısa bir süre (< 10 km), 850 nm veya 1310 nm düşük maliyetli alıcılarla yeterli olabilir.
  2. Mevcut optik güç bütçesini, verici güç, bağlayıcı kayıplar ve fiber intenuation dahil olmak üzere bekleyin. en düşük toplam kaybı olan dalgayı kullanın.
  3. Assess Dağıtım toleransı. 10 Gbit / veya daha yüksek mesafe için, tazminatı düşünün veya uygun yönetimle 1550 nm'ye taşınır.
  4. Gürültü grubuyla eşleşen ve gerekli hassasiyet için bir dektör materyali seçin. Yüksek hassasiyet için, 1310 nm'deki APDs bazı senaryolarda 1550 nm'de pin diyotları yenebilir.
  5. Birden fazla dalga boyun eğip olmayanların etkisini değerlendirin. Alıcının işaret bozulmasının, trans-talk ve dört dalga karıştırmasının bütçe içinde kalmasını sağlamak için simülasyon kullanın.
  6. Maliyet analizi yapmak: genellikle, biraz daha yüksek bir büyüklükteki bir dalga boyun daha ucuz transceivers kullanımı sağlar. Alıcı verimliliği sadece toplam sistemin maliyetinin bir bileşenidir.

Bu faktörleri dikkatle göz önünde bulundurarak, mühendisler optimal alıcı verimliliğini ve güvenilir ağ performansını elde edebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Wavelong seçimi optik alıcı tasarımında önemsiz bir parametre değildir; bu, dedektörün fiziği ile interconnectler, fiber yayılım, yükseltici uyumluluk ve sistem mimarisinin ötesinde, alıcı teknolojisi bugün koherent 1550 nm DWDM sistemleri ile bağlantı kurmalı, hem de yüksek verimli bir şekilde performans gösteren daha iyi donanımlı olacaktır.

Daha fazla okuma için, [[Dönetici:0)OFC Konferansı Bildirileri) ve [[Dönetici:2))Efsa Yayın Kütüphanesi[Dönetici: 3 )[Dörtücük alıcı tasarımı hakkında klasik bir referans, Keiser) tarafından kullanılmaktadır.