Zamonaviy optik aloqa tizimlarida yuqori sig'im va uzoqroq uzatish masofasiga erishish maqsadida shovqin, asosiy jismoniy cheklov sifatida, har doim ish faoliyatini yaxshilashga to'sqinlik qilib kelgan.
OdatdagidekEDFAErbiy bilan qo'shilgan tolali kuchaytirgich tizimida har bir optik uzatish oralig'i taxminan 0,1 dB to'plangan spontan emissiya shovqinini (ASE) hosil qiladi, bu esa kuchaytirish jarayonida yorug'lik/elektron o'zaro ta'sirining kvant tasodifiy tabiatiga asoslangan.
Bu turdagi shovqin vaqt sohasida pikosekundlik darajadagi vaqt tebranishi sifatida namoyon bo'ladi. Tebranish modeli bashoratiga ko'ra, 30ps/(nm · km) dispersiya koeffitsienti sharti bilan, 1000 km uzatishda tebranish 12ps ga oshadi. Chastota sohasida bu optik signal-shovqin nisbatining (OSNR) pasayishiga olib keladi, natijada 40Gbps NRZ tizimida sezgirlik 3,2dB (@ BER=1e-9) yo'qoladi.
Keyinchalik jiddiy qiyinchilik tolaning chiziqli bo'lmagan effektlari va dispersiyasining dinamik bog'lanishidan kelib chiqadi - an'anaviy bir rejimli tolaning (G.652) 1550 nm oynada dispersiya koeffitsienti 17ps/(nm · km) ni tashkil qiladi, bu o'z-o'zidan fazali modulyatsiya (SPM) natijasida yuzaga keladigan chiziqli bo'lmagan fazali siljish bilan birgalikda. Kirish quvvati 6dBm dan oshganda, SPM effekti impuls to'lqin shaklini sezilarli darajada buzadi.
Yuqoridagi rasmda ko'rsatilgan 960Gbps PDM-16QAM tizimida 200 km uzatishdan keyin ko'z ochilishi boshlang'ich qiymatning 82% ni tashkil qiladi va Q faktor 14dB da saqlanadi (BER ≈ 3e-5 ga mos keladi); Masofa 400 km gacha uzaytirilganda, o'zaro faoliyat modulyatsiya (XPM) va to'rt to'lqinli aralashtirish (FWM) ning birgalikdagi ta'siri ko'z ochilish darajasining keskin 63% gacha pasayishiga olib keladi va tizim xato darajasi 10 ^ -12 ning qattiq qaror qabul qilish FEC xato tuzatish chegarasidan oshib ketadi.
Shuni ta'kidlash kerakki, to'g'ridan-to'g'ri modulyatsiya lazerining (DML) chastota chirp effekti yomonlashadi - odatiy DFB lazerining alfa parametri (chiziq kengligini oshirish koeffitsienti) qiymati 3-6 oralig'ida bo'ladi va uning bir zumda chastota o'zgarishi 1 mA modulyatsiya oqimida ± 2,5 GGts ga yetishi mumkin (chirp parametri C=2,5 GGts/mA ga mos keladi), natijada 80 km G.652 tolasi orqali uzatilgandan so'ng impuls kengayish tezligi 38% ga (kümülatif dispersiya D · L=1360ps/nm) etadi.
To'lqin uzunligini bo'lish multiplekslash (WDM) tizimlarida kanallarning o'zaro ta'siri chuqurroq to'siqlarni keltirib chiqaradi. 50 gigagertsli kanal oralig'ini misol qilib olsak, to'rt to'lqinli aralashtirish (FWM) natijasida yuzaga keladigan shovqin kuchi oddiy optik tolalarda taxminan 22 km samarali chap uzunlikka ega.
To'lqin uzunligini bo'lish multiplekslash (WDM) tizimlarida kanallarning o'zaro ta'siri chuqurroq to'siqlarni keltirib chiqaradi. 50 gigagertsli kanal oralig'ini misol qilib olsak, to'rtta to'lqin aralashtirish (FWM) tomonidan hosil qilingan interferentsiya quvvatining samarali uzunligi Leff=22 km ni tashkil qiladi (tolaning susayish koeffitsienti α=0,22 dB/km ga mos keladi).
Kirish quvvati +15dBm ga oshirilganda, qo'shni kanallar orasidagi o'zaro ta'sir darajasi 7dB ga oshadi (-30dB boshlang'ich chiziqqa nisbatan), bu tizimni oldinga xato tuzatish (FEC) ortiqchaligini 7% dan 20% gacha oshirishga majbur qiladi. Raman sochilishi (SRS) natijasida hosil bo'lgan quvvat uzatish effekti uzun to'lqin uzunligidagi kanallarda har bir kilometrga taxminan 0,02dB yo'qotishga olib keladi, bu esa C+L diapazonida (1530-1625nm) tizimda quvvatning 3,5dB gacha pasayishiga olib keladi. Dinamik kuchaytirish ekvalayzeri (DGE) orqali real vaqtda qiyalik kompensatsiyasi talab qilinadi.
Ushbu jismoniy effektlarning tizim ishlash chegarasi o'tkazish qobiliyati masofasi ko'paytmasiga (B · L) qarab aniqlanishi mumkin: G.655 tolasidagi (dispersiya kompensatsiyalangan tola) odatiy NRZ modulyatsiya tizimining B · L qiymati taxminan 18000 (Gb/s) · km ni tashkil qiladi, PDM-QPSK modulyatsiyasi va kogerent aniqlash texnologiyasi bilan esa bu ko'rsatkichni 280000 (Gb/s) · km ga oshirish mumkin (@ SD-FEC kuchaytirish 9.5dB).
Eng zamonaviy 7 yadroli x 3 rejimli kosmik bo'linish multiplekslash tolasi (SDM) laboratoriya muhitida yadrolararo o'zaro ta'sirni zaif boshqarish (<-40dB/km) orqali 15,6Pb/s · km uzatish quvvatiga erishdi (bitta tolali sig'imi 1,53Pb/sx uzatish masofasi 10,2 km).
Shannon chegarasiga yaqinlashish uchun zamonaviy tizimlar bitta tashuvchi 400G PDM-64QAM uzatishning Q faktorini 2 dB ga (12 dB dan 14 dB gacha) oshirish va OSNR bardoshliligini 17,5 dB/0,1 nm gacha yumshatish uchun ehtimollikni shakllantirish (PS-256QAM, 0,8 dB shakllantirish kuchaytirilishiga erishish), neyron tarmoq tenglashtirish (NL kompensatsiya samaradorligi 37% ga yaxshilandi) va taqsimlangan Raman kuchaytirish (DRA, qiyalik aniqligini oshirish ± 0,5 dB) texnologiyalarini birgalikda qo'llashlari kerak.
Nashr vaqti: 2025-yil 12-iyun