आधुनिक ऑप्टिकल संचार प्रणालियों में उच्च क्षमता और लम्बी संचरण दूरी की खोज में, शोर, एक मौलिक भौतिक सीमा के रूप में, हमेशा से ही प्रदर्शन सुधार में बाधा डालता रहा है।
एक ठेठ मेंईडीएफएएरबियम-डोपेड फाइबर एम्पलीफायर प्रणाली में, प्रत्येक ऑप्टिकल ट्रांसमिशन स्पैन लगभग 0.1dB संचित स्वतःस्फूर्त उत्सर्जन शोर (ASE) उत्पन्न करता है, जो प्रवर्धन प्रक्रिया के दौरान प्रकाश/इलेक्ट्रॉन संपर्क की क्वांटम यादृच्छिक प्रकृति में निहित है।
इस प्रकार का शोर समय क्षेत्र में पिकोसेकंड स्तर के टाइमिंग जिटर के रूप में प्रकट होता है। जिटर मॉडल पूर्वानुमान के अनुसार, 30ps/(nm · km) के फैलाव गुणांक की स्थिति में, 1000 किमी संचारित करते समय जिटर 12ps बढ़ जाता है। आवृत्ति क्षेत्र में, यह ऑप्टिकल सिग्नल-टू-शोर अनुपात (OSNR) में कमी लाता है, जिसके परिणामस्वरूप 40Gbps NRZ सिस्टम में 3.2dB (@BER=1e-9) की संवेदनशीलता हानि होती है।
अधिक गंभीर चुनौती फाइबर के अरैखिक प्रभावों और फैलाव के गतिशील युग्मन से आती है - 1550nm विंडो में पारंपरिक सिंगल-मोड फाइबर (G.652) का फैलाव गुणांक 17ps/(nm · km) है, जो स्व-चरण मॉडुलन (SPM) के कारण होने वाले अरैखिक चरण परिवर्तन के साथ संयुक्त है। जब इनपुट शक्ति 6dBm से अधिक हो जाती है, तो SPM प्रभाव पल्स तरंगरूप को महत्वपूर्ण रूप से विकृत कर देगा।
उपरोक्त चित्र में दिखाए गए 960Gbps PDM-16QAM सिस्टम में, 200 किमी ट्रांसमिशन के बाद आई ओपनिंग प्रारंभिक मूल्य का 82% है, और क्यू फैक्टर 14dB पर बनाए रखा जाता है (BER ≈ 3e-5 के अनुरूप); जब दूरी 400 किमी तक बढ़ा दी जाती है, तो क्रॉस फेज मॉड्यूलेशन (XPM) और चार तरंग मिश्रण (FWM) के संयुक्त प्रभाव से आई ओपनिंग डिग्री तेजी से 63% तक गिर जाती है, और सिस्टम त्रुटि दर 10 ^ -12 की कठिन निर्णय FEC त्रुटि सुधार सीमा से अधिक हो जाती है।
यह ध्यान देने योग्य है कि प्रत्यक्ष मॉड्यूलेशन लेजर (डीएमएल) का आवृत्ति चिर्प प्रभाव खराब हो जाएगा - एक सामान्य डीएफबी लेजर का अल्फा पैरामीटर (लाइनविड्थ वृद्धि कारक) मूल्य 3-6 की सीमा में है, और इसका तात्कालिक आवृत्ति परिवर्तन 1mA के मॉड्यूलेशन करंट पर ± 2.5GHz (चिर्प पैरामीटर C = 2.5GHz / mA के अनुरूप) तक पहुंच सकता है, जिसके परिणामस्वरूप 80 किमी G.652 फाइबर के माध्यम से संचरण के बाद 38% (संचयी फैलाव D · L = 1360ps / nm) की पल्स चौड़ीकरण दर होती है।
तरंगदैर्घ्य विभाजन बहुसंकेतन (WDM) प्रणालियों में चैनल क्रॉसटॉक अधिक गहरी बाधाएँ उत्पन्न करता है। 50GHz चैनल स्पेसिंग को उदाहरण के रूप में लेते हुए, साधारण ऑप्टिकल फाइबर में चार तरंग मिश्रण (FWM) के कारण उत्पन्न हस्तक्षेप शक्ति की प्रभावी लंबाई लगभग 22 किमी होती है।
तरंगदैर्घ्य विभाजन बहुसंकेतन (WDM) प्रणालियों में चैनल क्रॉसटॉक गहरी बाधाएँ उत्पन्न करता है। 50GHz चैनल स्पेसिंग को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, चार तरंग मिश्रण (FWM) द्वारा उत्पन्न हस्तक्षेप शक्ति की प्रभावी लंबाई Leff=22 किमी (फाइबर क्षीणन गुणांक α=0.22 dB/किमी के अनुरूप) है।
जब इनपुट पावर को +15dBm तक बढ़ाया जाता है, तो आसन्न चैनलों के बीच क्रॉसटॉक स्तर 7dB (-30dB बेसलाइन के सापेक्ष) बढ़ जाता है, जिससे सिस्टम को फॉरवर्ड एरर करेक्शन (FEC) रिडंडेंसी को 7% से बढ़ाकर 20% करना पड़ता है। स्टिम्युलेटेड रमन स्कैटरिंग (SRS) के कारण होने वाले पावर ट्रांसफर प्रभाव के परिणामस्वरूप लंबी तरंगदैर्ध्य वाले चैनलों में प्रति किलोमीटर लगभग 0.02dB की हानि होती है, जिससे C+L बैंड (1530-1625nm) सिस्टम में 3.5dB तक की पावर डिप हो जाती है। डायनामिक गेन इक्वलाइज़र (DGE) के माध्यम से रीयल-टाइम स्लोप कम्पन्सेशन की आवश्यकता होती है।
इन भौतिक प्रभावों की संयुक्त प्रणाली प्रदर्शन सीमा को बैंडविड्थ दूरी उत्पाद (बी · एल) द्वारा निर्धारित किया जा सकता है: जी.655 फाइबर (फैलाव क्षतिपूर्ति फाइबर) में एक विशिष्ट एनआरजेड मॉडुलन प्रणाली का बी · एल लगभग 18000 (जीबी/एस) · किमी है, जबकि पीडीएम-क्यूपीएसके मॉडुलन और सुसंगत पहचान प्रौद्योगिकी के साथ, इस सूचक को 280000 (जीबी/एस) · किमी (@ एसडी-एफईसी लाभ 9.5 डीबी) तक सुधारा जा सकता है।
अत्याधुनिक 7-कोर x 3-मोड स्पेस डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग फाइबर (एसडीएम) ने कमजोर युग्मन अंतर कोर क्रॉसटॉक नियंत्रण (<-40dB/km) के माध्यम से प्रयोगशाला वातावरण में 15.6Pb/s · किमी (1.53Pb/sx संचरण दूरी 10.2 किमी की एकल फाइबर क्षमता) की संचरण क्षमता हासिल की है।
शैनन सीमा तक पहुंचने के लिए, आधुनिक प्रणालियों को संयुक्त रूप से संभाव्यता आकार देने (PS-256QAM, 0.8dB आकार देने का लाभ प्राप्त करना), तंत्रिका नेटवर्क समीकरण (NL क्षतिपूर्ति दक्षता में 37% की वृद्धि), और वितरित रमन प्रवर्धन (DRA, लाभ ढलान सटीकता ± 0.5dB) प्रौद्योगिकियों को अपनाने की आवश्यकता है ताकि एकल वाहक 400G PDM-64QAM संचरण के Q कारक को 2dB (12dB से 14dB तक) बढ़ाया जा सके, और OSNR सहिष्णुता को 17.5dB/0.1nm (@ BER=2e-2) तक शिथिल किया जा सके।
पोस्ट करने का समय: जून-12-2025