Polarizasyon bağımlı kaybının Alıcı Performansı ve Dava Teknikleri üzerindeki etkisi
Table of Contents
Giriş: Polarizasyon-Dependent Neden Maddeleri Yok
Modern optik iletişim sistemleri, özellikle 100 Gb /s ve ötesinde çalışanlar, optik alıcının performansı artık yalnızca katkı gürültüleri veya kronolojik dağıtım ile sınırlı değildir. henüz işaretlenme aşamasında olan bir fark, gelen ışığın kutuplaşması durumuna bağlıdır.[PDL)[Döneticileri olmayan, önemli güç cezalarını artırmak ve sistem marjını artırmak için önemli ölçüde zorlayabilir. PDL, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte değişkenlik durumuna bağlı olarak, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte ve yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan bir şekilde ortaya çıkmaktadır.
Bu makale PDL'nin ayrıntılı bir incelemesini sağlar: fiziksel kökenleri, alıcı performansı üzerindeki sayısal etkileri ve bileşen seçiminden gelişmiş dijital sinyal işlemeye kadar değişen kapsamlı bir anket. Ayrıca önümüzdeki nesil optik ağlarda PDL'yi daha fazla baskıya vaat eden gelişmekte olan teknolojileri araştırıyoruz.
Polarizasyon-Dependent Kayıp Nedir?
Polarizasyon bağımlısı bir optik cihazın veya fiber’in özelliği, eksiyon kaybının kutuplaşma durumu ile (SOP) iletilen ışık arasında değişir. Genellikle, en yüksek dalga boyun ve minimum kaybın arasındaki fark olarak ölçülebilir.
Matematiksel olarak, verilen bir bileşen için, kayıp şu iki parçaya da yol açabilir: kutuplaşma-yaşlı bir dağıtım sistemi (ortalama kaybı) ve vektör bileşeninin işlevi olarak tanımlanabilir.S) SOP'u temsil eder.
PDL'nin kutuplaşma modunda dağılımından ayırt edilmesi önemlidir (PMD) PMD, özellikle de PMD'nin büyük olduğu zaman, PDL'nin dijital sinyal işleme ile birlikte zarar verdiği görülür.
Alıcı Performansı Üzerine Etkisi
PDL'nin optik bir bağlantıdaki varlığı doğrudan alıcıya gelen sinyalin kalitesini bozar. Etkilerin çoğu cümledeki en belirgindir:0)coherent alıcılar), DP-QPSK ve DP-16QAM gibi dual-polarizasyon modulation formatlarını kullanan.
Signal-to-Noise Oran Degradation
PDL, alınan optik güçte bir varyasyona neden oluyor, sinyal SOP sürüklenmeleri olarak. kaybın belirli bir kutuplaşma için yüksek olduğu zaman, bir kutuplaşma-multiplexed sinyal, bir miktar dB'de bir damla acı çeker (OSNR). Bu dengesizlik, 10 ⁇ 3 hata oranına eşitsiz bir cezaya yol açabilir.
Bit Error Rate Floor Kat
PDL, sabit olmayan bir lineer bir bozukluktur (sağlık anında SOP'a bağlıdır), tüm hataları düzeltmeye neden olabilir, PDL-indüklenmiş bir değerleme süresi için sinyal SOP ile uyumlu olduğunda, alıcı küçük bir olasılıkla meydana gelen bir soğur (FEC) kodun tamamını düzeltmesine neden olabilir.
Göz Closure ve Hassasiyet Cezası
Doğrudan sipariş alıcıları, PDL, bir güç cezası olarak ifade edilir - aynı BER'i bir PDL-free bağlantı olarak korumak için gerekli olan ek sinyal gücüdür. 1 dB en kötü durumda PDL, güç cezası sırasındaki altoptimal olur, oOK sistemleri ve daha yüksek düzeyli formatlar için.
Coherent Alıcı DSP'ye Etkisi
Coherent alıcılar, bir birim kutuplaşma rotasyonu dışında dijital sinyal işleme (DSP) kullanıyor. PDL, sabit modulus algoritması (CMA) veya karar yönlendirilmiş LMS, kanalda bir birim kutuplaşma rotasyonu dışında kayıp olduğunu varsayıyor. PDL, iki kutuplu kanala eşitleme yeteneği kazandırıyor, bu da aynı zamanda gürültüyü ve kısmi kaybı elde etmek için eşit hale getiriyor.
Faktörler Optik Sistemlerde PDL'ye Katkı
PDL optik bağlantı içinde birçok fiziksel mekanizmadan ortaya çıkıyor. En yaygın katkıda bulunanlar şunlardır:
- [FONT:0]Fiber kuşluk:[Dönetici: 0,3 inçlik fiber son derece düşük PDL (tipik olarak <0.01 dB/km), fiber stres, virajlar ve sıcaklık gradyanları kutuplaşma ve kaybolma-bağışma-bağışmalara yol açan küçük miktarda kuşu etkileyebilir.
- [FONT=0)Component Imperfections:[Dönetici: Optik isolatörler, dolaşım anahtarları (WSS), modülcular ve filtreler PDL'yi cihaz başına 0.1 dB'den 0,5 dB'ye kadar sergileyebilirler. PDL genellikle asimetrik dalga kılavuz tasarımı, kutuplaşma kirişleri, ya da angular-bağlanışlı kaplama reflektifleri yanlış.
- [FONT:0)Bağlantı ve splice yanlışlık: Biraz açılı fiziksel temas (APC) bağlantı veya kötü bir füzyon füzyon füzyon erimiş bir eklenti oluşturabilir, özellikle fiber çekirdeklerin sirküler olmayan simetriye sahip olduğunda.
- [FONT=0]Temperyature ve çevresel stres: Orta sıcaklıkta floreasyonlar, fiber kuşlukta termal genişleme ve değişikliklere neden olur, PDL vektörünü modüller. Mekanik titreşimler de PDL axes ile ilişkili olarak değişebilir.
- [FONT=0)Wave uzun bağımlılığı:[Dönetici:[Dönetici:0) PDL, üfürücüler ve Interearrs gibi bileşenlerde genellikle optik bant genişliğine göre değişir.In WDM sistemleri, her kanal farklı bir PDL deneyimleyebilir, sistem tasarımını hızlandırabilir.
- [FONT:0)Polarizasyon-bağımlı yükselteçler: , erbium-doped fiber yükselteçleri çok düşük PDL, yarı iletken optik yükselteçlere sahip olsa da (SOAs) PDL’ye benzer şekilde davranır.
Bir bağlantıdaki kümülatif PDL genellikle bağımsız bileşenler için kök-sum-square yöntemi kullanıyor, ancak PDL axes rastgele odaklıysa geçerlidir. Pratikte, dikkatli sistem tasarımı en kötü bir PDL tahsisi (örneğin, 1-2 dB) ve bütçeler uygun bir OSNR marjı için geçerlidir.
Polarizasyon için Dava Teknikleri -Dependent Kayıp
Mühendisler PDL'nin etkisini azaltmak için bir dizi donanım ve yazılım tekniği geliştirdiler: Bu dört ana stratejiye kategorize edilebilir: bileşen düzeyinde kontrol, alıcı çeşitliliği, adaptif optik kontrol ve dijital tazminat.
1. Bitirme Seçimi ve Tasarım
İlk savunma hattı, düşük PDL özellikleri ile bileşenleri seçmektir. Modern üreticiler iletim ortamının kutuplaşması, ısıtıcılar ve modüller (PIC) Aşağıdaki 0.1 dB. için fiber için, özel düşük çözünürlük ve stres azaltıcı elyaf (örneğin, saf fiber elyaflar) veya spunlar, yatay geçiş ortamının kutuplaşmasından önce ısıtılabilir.In photonic bütünleşik devreler (PICs), dikkatli dalga kılavuz tasarımı - SPH kullanarak - amplifiküllüpücükler ve stres azaltıcıları kullanarak - saf fiber optik cihazlara olan kutuplaşma oranını azaltır.
2. Polarizasyon Çeşitlilik Alıcıları
Klasik bir masyon yaklaşımı, kutuplaşmanın her kutuplaşmasını bağımsız olarak tespit edilir (Cehennemli bir hataya göre) veya eş zamanlı olarak iki veyangen kutuplaşma durumlarını dengelemek için, PBS, herhangi bir kutuplaşma ile bağımsız olarak tespit edilir ve her iki elektrik sinyali de tespit edildikten sonra bir araya gelir.
3. Adaptif Polarizasyon Kontrolü
PDL'nin zaman alıcı olduğu bağlantılar için (örneğin ısı veya strese yol açıyor), anİLFLT:0) Adaptasyonel kutupizasyon kontrolörü), alıcı girişine yerleştirilebilir: Bu cihazlar pastane veya bir dithering sinyalini kullanarak, bir kontrol algoritması (örneğin, yüksek çözünürlükte bulunan veya yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan bir diskometrik hıza sahip olan yüksek çözünürlükte bir algoritmayı kontrol eder.
4. Dijital İşaret İşlemenin Açıklaması
Coherent alıcılar güçlü bir araç sunuyor: DSP, PDL tarafından yaratılan, PDL tarafından yaratılan standart 2×2 kelebek, eş zamanlı olarak eşitleştirilmiş bir alıcı için tasarlanmıştır.[D)[DDDDDDDDDDD) Daha yakın zamanda, makine öğrenme teknikleri (örneğin, tekrarlayan sinir ağları veya güçlendirme öğrenme) gerçek zamanlı kutuplaşma izleme ve eşitleştirme için araştırılmıştır. Bu algoritmaları geleneksel gradyan bazlı yöntemlerden daha hızlı istasyon dışı ortamlara adapte edilebilir, onları hızla farklı PDL ile sistemler için uygun hale getirebilir. En iyi mitigation'a rağmen, bazı ikamet süresi PDL'nin istatistiksel modellerinden (Oe.g., Maxwellian dağıtım) ve gerekli sistem kullanılabilirliği (% 99.999) ile bağlantı mühendisliği, genellikle PDL'nin neden olduğu hataları işlemek için FEC kodlaması ile çalışır. PDL mitigation'e yapılan araştırmalar, aşağıda belirtilen birkaç umut verici yol tespit edilmeye devam ediyor. Eş zamanlı sistemler 800 Gb /s'in ötesine geçiyorken, sembol oranı artıyor ve SOP dalgalanmaları daha hızlı hale geliyor. Geleneksel gradient tabanlı eşitleştiriciler, yüksek PDL değerlerine kıyasla 0.5 dB'ye kadar mücadele edebilir (özellikle de küçük recurrent sinir ağları). Özel olarak, örneğin, DÜŞÜNCÜŞÜNCÜŞÜNCÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ Silikon fotonikleri, kutuplaşma çeşitliliği devrelerini tek bir çip üzerinde entegre etme fırsatı sunuyor. PBS'yi tasarlayarak, koherent hibrit ve fotodiodes, PDL, ince film niobate gibi platformları en aza indirmek için fırsat sunuyor. Ücretsiz uzay optik (FSO) iletişiminde, PDL atmosfere görerleyici ve nezle damlacıklar tarafından tanıtılabilir. Doğru dalga aberrasyonları doğru dalgalanan bir optik sistemler de kutuplaşma-bağışlı kayıpları hafifletebilir. Bu, uydu ve drone-var bağlantıları için aktif bir araştırma alanıdır. Polarizasyon bağımlı kaybı, modern optik iletişim sistemlerindeki ince ama kritik bir bozulmadır. Alıcı performansı üzerindeki etkisi - bu yaklaşımları birleştirerek, mühendisler, önemli PDL'nin varlığıyla ilgili cezayı azaltabilirler. İleriye bakıldığında, makine öğreniminin yakınlığı, gelişmiş fiber üretimi ve entegre fotonikler PDL'yi daha fazla baskıya uğratmak için vaat ediyor ve kanal başına 1 Tb /s'ı aşan ultra yüksek kapasiteli ağların yolunu açıyor. PDL'yi anlamak ve yönetmek yıllarca anahtar bir yarışçıklık kalacak.5. Sistem-Level Design Margins
Gelişmiş Mession ve Future Trendleri
Polarizasyon İzleme için Makine Öğrenme
Roman Fiber Tasarımları
Entegre Fotonik Çözümleri
Free-Space Optik Bağlantılar için Adaptif Optik
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Ayrıca okuma