ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સમિશન સિસ્ટમ્સ માટે શેનોન લિમિટ બ્રેકથ્રુ પાથ શું છે?

ઉપરોક્ત આકૃતિમાં બતાવેલ 960Gbps PDM-16QAM સિસ્ટમમાં, 200km ટ્રાન્સમિશન પછી આંખ ખોલવાનું પ્રારંભિક મૂલ્યના 82% છે, અને Q પરિબળ 14dB પર જાળવવામાં આવે છે (BER ≈ 3e-5 ને અનુરૂપ); જ્યારે અંતર 400km સુધી લંબાવવામાં આવે છે, ત્યારે ક્રોસ ફેઝ મોડ્યુલેશન (XPM) અને ફોર વેવ મિક્સિંગ (FWM) ની સંયુક્ત અસર આંખ ખોલવાની ડિગ્રીને ઝડપથી ઘટીને 63% સુધી પહોંચાડે છે, અને સિસ્ટમ ભૂલ દર 10 ^ -12 ની હાર્ડ ડિસિઝન FEC ભૂલ સુધારણા મર્યાદા કરતાં વધી જાય છે.

એ નોંધવું યોગ્ય છે કે ડાયરેક્ટ મોડ્યુલેશન લેસર (DML) ની ફ્રીક્વન્સી ચિરપ ઇફેક્ટ વધુ ખરાબ થશે - લાક્ષણિક DFB લેસરનું આલ્ફા પેરામીટર (લાઇનવિડ્થ એન્હાન્સમેન્ટ ફેક્ટર) મૂલ્ય 3-6 ની રેન્જમાં હોય છે, અને તેનો તાત્કાલિક ફ્રીક્વન્સી ફેરફાર 1mA ના મોડ્યુલેશન કરંટ પર ± 2.5GHz (ચિરપ પેરામીટર C=2.5GHz/mA ને અનુરૂપ) સુધી પહોંચી શકે છે, જેના પરિણામે 80km G.652 ફાઇબર દ્વારા ટ્રાન્સમિશન પછી 38% (સંચિત વિક્ષેપ D · L=1360ps/nm) ના પલ્સ બ્રોડનિંગ રેટમાં પરિણમે છે.

વેવલેન્થ ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સિંગ (WDM) સિસ્ટમ્સમાં ચેનલ ક્રોસસ્ટોક ઊંડા અવરોધો બનાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે 50GHz ચેનલ અંતર લેતા, ચાર તરંગ મિશ્રણ (FWM) દ્વારા થતી હસ્તક્ષેપ શક્તિ સામાન્ય ઓપ્ટિકલ ફાઇબરમાં લગભગ 22 કિમી જેટલી અસરકારક લંબાઈ ધરાવે છે.

વેવલેન્થ ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સિંગ (WDM) સિસ્ટમ્સમાં ચેનલ ક્રોસસ્ટોક ઊંડા અવરોધો બનાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે 50GHz ચેનલ અંતર લેતા, ચાર તરંગ મિશ્રણ (FWM) દ્વારા ઉત્પન્ન થતી હસ્તક્ષેપ શક્તિની અસરકારક લંબાઈ Leff=22km (ફાઇબર એટેન્યુએશન ગુણાંક α=0.22 dB/km ને અનુરૂપ) છે.

જ્યારે ઇનપુટ પાવરને +15dBm સુધી વધારવામાં આવે છે, ત્યારે અડીને આવેલી ચેનલો વચ્ચે ક્રોસસ્ટોક લેવલ 7dB (-30dB બેઝલાઇનની તુલનામાં) વધે છે, જેના કારણે સિસ્ટમને ફોરવર્ડ એરર કરેક્શન (FEC) રિડન્ડન્સી 7% થી 20% સુધી વધારવાની ફરજ પડે છે. ઉત્તેજિત રામન સ્કેટરિંગ (SRS) ને કારણે પાવર ટ્રાન્સફર અસર લાંબી તરંગલંબાઇ ચેનલોમાં પ્રતિ કિલોમીટર આશરે 0.02dB નું નુકસાન કરે છે, જેના કારણે C+L બેન્ડ (1530-1625nm) સિસ્ટમમાં 3.5dB સુધીનો પાવર ડિપ થાય છે. ડાયનેમિક ગેઇન ઇક્વલાઇઝર (DGE) દ્વારા રીઅલ ટાઇમ સ્લોપ કમ્પેન્સેશન જરૂરી છે.

આ ભૌતિક અસરોની સંયુક્ત સિસ્ટમ કામગીરી મર્યાદા બેન્ડવિડ્થ અંતર ઉત્પાદન (B · L) દ્વારા માપી શકાય છે: G.655 ફાઇબર (વિક્ષેપ વળતર ફાઇબર) માં લાક્ષણિક NRZ મોડ્યુલેશન સિસ્ટમનો B · L આશરે 18000 (Gb/s) · કિમી છે, જ્યારે PDM-QPSK મોડ્યુલેશન અને સુસંગત શોધ ટેકનોલોજી સાથે, આ સૂચકને 280000 (Gb/s) · કિમી (@ SD-FEC ગેઇન 9.5dB) સુધી સુધારી શકાય છે.

અત્યાધુનિક 7-કોર x 3-મોડ સ્પેસ ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સિંગ ફાઇબર (SDM) એ નબળા કપલિંગ ઇન્ટર કોર ક્રોસસ્ટોક કંટ્રોલ (<-40dB/km) દ્વારા પ્રયોગશાળા વાતાવરણમાં 15.6Pb/s · km (1.53Pb/sx ટ્રાન્સમિશન અંતર 10.2km) ની ટ્રાન્સમિશન ક્ષમતા પ્રાપ્ત કરી છે.

શેનોન મર્યાદા સુધી પહોંચવા માટે, આધુનિક સિસ્ટમોએ સંયુક્ત રીતે સંભાવના આકાર (PS-256QAM, 0.8dB આકાર ગેઇન પ્રાપ્ત કરવા), ન્યુરલ નેટવર્ક સમાનતા (NL વળતર કાર્યક્ષમતા 37% દ્વારા સુધારેલ), અને વિતરિત રામન એમ્પ્લીફિકેશન (DRA, સ્લોપ ચોકસાઈ મેળવો ± 0.5dB) તકનીકો અપનાવવાની જરૂર છે જેથી સિંગલ કેરિયર 400G PDM-64QAM ટ્રાન્સમિશનના Q પરિબળને 2dB (12dB થી 14dB સુધી) સુધી વધારી શકાય, અને OSNR સહિષ્ણુતાને 17.5dB/0.1nm (@ BER=2e-2) સુધી ઘટાડી શકાય.