ഒപ്റ്റിക്കൽ ട്രാൻസ്മിഷൻ സിസ്റ്റങ്ങൾക്കുള്ള ഷാനൺ ലിമിറ്റ് ബ്രേക്ക്‌ത്രൂ പാത്ത് എന്താണ്?

മുകളിലുള്ള ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന 960Gbps PDM-16QAM സിസ്റ്റത്തിൽ, 200km ട്രാൻസ്മിഷനു ശേഷമുള്ള കണ്ണ് തുറക്കൽ പ്രാരംഭ മൂല്യത്തിന്റെ 82% ആണ്, കൂടാതെ Q ഘടകം 14dB-യിൽ നിലനിർത്തുന്നു (BER ≈ 3e-5 ന് അനുസൃതമായി); ദൂരം 400km ആയി വർദ്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, ക്രോസ് ഫേസ് മോഡുലേഷന്റെയും (XPM) നാല് തരംഗ മിക്സിംഗിന്റെയും (FWM) സംയോജിത പ്രഭാവം കണ്ണ് തുറക്കൽ ഡിഗ്രി കുത്തനെ 63% ആയി കുറയാൻ കാരണമാകുന്നു, കൂടാതെ സിസ്റ്റം പിശക് നിരക്ക് 10 ^ -12 എന്ന ഹാർഡ് ഡിസിഷൻ FEC പിശക് തിരുത്തൽ പരിധി കവിയുന്നു.

ഡയറക്ട് മോഡുലേഷൻ ലേസറിന്റെ (DML) ഫ്രീക്വൻസി ചിർപ്പ് പ്രഭാവം കൂടുതൽ വഷളാകുമെന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ് - ഒരു സാധാരണ DFB ലേസറിന്റെ ആൽഫ പാരാമീറ്റർ (ലൈൻവിഡ്ത്ത് എൻഹാൻസ്‌മെന്റ് ഫാക്ടർ) മൂല്യം 3-6 പരിധിയിലാണ്, കൂടാതെ 1mA യുടെ മോഡുലേഷൻ കറന്റിൽ അതിന്റെ തൽക്ഷണ ഫ്രീക്വൻസി മാറ്റം ± 2.5GHz (ചിർപ്പ് പാരാമീറ്റർ C=2.5GHz/mA ന് അനുസൃതമായി) എത്താം, ഇത് 80km G.652 ഫൈബറിലൂടെയുള്ള ട്രാൻസ്മിഷന് ശേഷം 38% (ക്യുമുലേറ്റീവ് ഡിസ്‌പർഷൻ D · L=1360ps/nm) പൾസ് വിശാലമാക്കൽ നിരക്കിന് കാരണമാകുന്നു.

തരംഗദൈർഘ്യ ഡിവിഷൻ മൾട്ടിപ്ലക്സിംഗ് (WDM) സിസ്റ്റങ്ങളിലെ ചാനൽ ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക് കൂടുതൽ ആഴത്തിലുള്ള തടസ്സങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. 50GHz ചാനൽ സ്‌പെയ്‌സിംഗ് ഒരു ഉദാഹരണമായി എടുക്കുകയാണെങ്കിൽ, നാല് വേവ് മിക്‌സിംഗ് (FWM) മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഇടപെടൽ ശക്തിക്ക് സാധാരണ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകളിൽ ഏകദേശം 22 കിലോമീറ്റർ നീളമുണ്ട്.

തരംഗദൈർഘ്യ ഡിവിഷൻ മൾട്ടിപ്ലക്സിംഗ് (WDM) സിസ്റ്റങ്ങളിലെ ചാനൽ ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക് കൂടുതൽ ആഴത്തിലുള്ള തടസ്സങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. 50GHz ചാനൽ സ്‌പെയ്‌സിംഗ് ഒരു ഉദാഹരണമായി എടുക്കുകയാണെങ്കിൽ, ഫോർ വേവ് മിക്‌സിംഗ് (FWM) സൃഷ്ടിക്കുന്ന ഇന്റർഫെറൻസ് പവറിന്റെ ഫലപ്രദമായ ദൈർഘ്യം Leff=22km ആണ് (ഫൈബർ അറ്റൻവേഷൻ കോഫിഫിഷ്യന്റ് α=0.22 dB/km ന് സമാനമാണ്).

ഇൻപുട്ട് പവർ +15dBm ആയി വർദ്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, അടുത്തുള്ള ചാനലുകൾക്കിടയിലുള്ള ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക് ലെവൽ 7dB വർദ്ധിക്കുന്നു (-30dB ബേസ്‌ലൈനുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ), ഇത് ഫോർവേഡ് എറർ കറക്ഷൻ (FEC) റിഡൻഡൻസി 7% ൽ നിന്ന് 20% ആയി വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ സിസ്റ്റത്തെ നിർബന്ധിതമാക്കുന്നു. ഉത്തേജിത രാമൻ സ്‌കാറ്ററിംഗ് (SRS) മൂലമുണ്ടാകുന്ന പവർ ട്രാൻസ്ഫർ പ്രഭാവം ദീർഘമായ തരംഗദൈർഘ്യ ചാനലുകളിൽ കിലോമീറ്ററിന് ഏകദേശം 0.02dB നഷ്ടത്തിൽ കലാശിക്കുന്നു, ഇത് C+L ബാൻഡിൽ (1530-1625nm) സിസ്റ്റത്തിൽ 3.5dB വരെ പവർ ഡിപ്പിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. ഒരു ഡൈനാമിക് ഗെയിൻ ഇക്വലൈസർ (DGE) വഴി തത്സമയ ചരിവ് നഷ്ടപരിഹാരം ആവശ്യമാണ്.

ഈ ഭൗതിക പ്രഭാവങ്ങളുടെ സംയോജിത സിസ്റ്റം പ്രകടന പരിധി ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ദൂര ഉൽപ്പന്നം (B · L) ഉപയോഗിച്ച് കണക്കാക്കാം: G.655 ഫൈബറിലെ (ഡിസ്‌പെർഷൻ കോമ്പൻസേറ്റഡ് ഫൈബർ) ഒരു സാധാരണ NRZ മോഡുലേഷൻ സിസ്റ്റത്തിന്റെ B · L ഏകദേശം 18000 (Gb/s) · km ആണ്, അതേസമയം PDM-QPSK മോഡുലേഷനും കോഹെറന്റ് ഡിറ്റക്ഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യയും ഉപയോഗിച്ച്, ഈ സൂചകം 280000 (Gb/s) · km (@ SD-FEC ഗെയിൻ 9.5dB) ആയി മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയും.

ലബോറട്ടറി പരിതസ്ഥിതികളിൽ, കോർ ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക് നിയന്ത്രണത്തിലേക്കുള്ള ദുർബലമായ കപ്ലിംഗ് (<-40dB/km) വഴി, കട്ടിംഗ്-എഡ്ജ് 7-കോർ x 3-മോഡ് സ്‌പേസ് ഡിവിഷൻ മൾട്ടിപ്ലക്‌സിംഗ് ഫൈബർ (SDM) 15.6Pb/s · km (1.53Pb/sx ട്രാൻസ്മിഷൻ ദൂരം 10.2km എന്ന സിംഗിൾ ഫൈബർ ശേഷി) ട്രാൻസ്മിഷൻ ശേഷി കൈവരിച്ചു.

ഷാനൺ പരിധിയിലെത്താൻ, ആധുനിക സംവിധാനങ്ങൾ സംയുക്തമായി പ്രോബബിലിറ്റി ഷേപ്പിംഗ് (PS-256QAM, 0.8dB ഷേപ്പിംഗ് ഗെയിൻ നേടുന്നു), ന്യൂറൽ നെറ്റ്‌വർക്ക് ഇക്വലൈസേഷൻ (NL കോമ്പൻസേഷൻ കാര്യക്ഷമത 37% മെച്ചപ്പെട്ടു), ഡിസ്ട്രിബ്യൂട്ടഡ് രാമൻ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ (DRA, ഗെയിൻ സ്ലോപ്പ് കൃത്യത ± 0.5dB) സാങ്കേതികവിദ്യകൾ എന്നിവ സ്വീകരിക്കേണ്ടതുണ്ട്, ഇത് സിംഗിൾ കാരിയർ 400G PDM-64QAM ട്രാൻസ്മിഷന്റെ Q ഫാക്ടർ 2dB (12dB മുതൽ 14dB വരെ) വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും OSNR ടോളറൻസ് 17.5dB/0.1nm (@ BER=2e-2) ആയി കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.