आधुनिक ऑप्टिकल संचार प्रणालियों में उच्च क्षमता और लंबी संचरण दूरी की खोज में, शोर, एक मूलभूत भौतिक सीमा के रूप में, हमेशा प्रदर्शन सुधार को बाधित करता रहा है।
एक सामान्यईडीएफएएर्बियम-डॉप्ड फाइबर एम्पलीफायर सिस्टम में, प्रत्येक ऑप्टिकल ट्रांसमिशन स्पैन लगभग 0.1 dB का संचित सहज उत्सर्जन शोर (ASE) उत्पन्न करता है, जो प्रवर्धन प्रक्रिया के दौरान प्रकाश/इलेक्ट्रॉन की परस्पर क्रिया 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 की भविष्यवाणी के अनुसार, 30ps/(nm · km) के फैलाव गुणांक की स्थिति में, 1000km संचारित करने पर जिटर 12ps बढ़ जाता है। आवृत्ति क्षेत्र में, यह ऑप्टिकल सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात (OSNR) में कमी लाता है, जिसके परिणामस्वरूप 40Gbps NRZ सिस्टम में संवेदनशीलता में 3.2dB (@ BER=1e-9) की हानि होती है।
फाइबर के अरैखिक प्रभावों और फैलाव के गतिशील युग्मन से और भी गंभीर चुनौती उत्पन्न होती है - 1550nm विंडो में पारंपरिक सिंगल-मोड फाइबर (G.652) का फैलाव गुणांक 17ps/(nm · km) है, साथ ही स्व-चरण मॉड्यूलेशन (SPM) के कारण अरैखिक चरण विस्थापन भी इसमें शामिल है। जब इनपुट पावर 6dBm से अधिक हो जाती है, तो SPM प्रभाव पल्स तरंगरूप को काफी हद तक विकृत कर देता है।
ऊपर दिखाए गए चित्र में 960Gbps PDM-16QAM सिस्टम में, 200 किमी ट्रांसमिशन के बाद आई ओपनिंग प्रारंभिक मान का 82% है, और Q फैक्टर 14dB (BER ≈ 3e-5 के अनुरूप) पर बना रहता है; जब दूरी 400 किमी तक बढ़ाई जाती है, तो क्रॉस फेज मॉड्यूलेशन (XPM) और फोर वेव मिक्सिंग (FWM) के संयुक्त प्रभाव के कारण आई ओपनिंग की डिग्री तेजी से घटकर 63% हो जाती है, और सिस्टम त्रुटि दर हार्ड डिसीजन FEC त्रुटि सुधार सीमा 10 ^ -12 से अधिक हो जाती है।
यह उल्लेखनीय है कि डायरेक्ट मॉड्यूलेशन लेजर (डीएमएल) का फ्रीक्वेंसी चिर्प प्रभाव बिगड़ जाएगा - एक विशिष्ट डीएफबी लेजर का अल्फा पैरामीटर (लाइनविड्थ एन्हांसमेंट फैक्टर) मान 3-6 की सीमा में होता है, और 1mA के मॉड्यूलेशन करंट पर इसका तात्कालिक आवृत्ति परिवर्तन ± 2.5GHz (चिर्प पैरामीटर C=2.5GHz/mA के अनुरूप) तक पहुंच सकता है, जिसके परिणामस्वरूप 80km G.652 फाइबर से संचरण के बाद पल्स चौड़ीकरण दर 38% (संचयी फैलाव D · L=1360ps/nm) हो जाती है।
वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (डब्ल्यूडीएम) सिस्टम में चैनल क्रॉसस्टॉक अधिक गंभीर बाधाएँ उत्पन्न करता है। 50GHz चैनल स्पेसिंग को उदाहरण के तौर पर लें, तो चार तरंग मिश्रण (एफडब्ल्यूएम) के कारण उत्पन्न होने वाली व्यतिकरण शक्ति की प्रभावी लंबाई Leff साधारण ऑप्टिकल फाइबर में लगभग 22 किमी होती है।
वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (डब्ल्यूडीएम) सिस्टम में चैनल क्रॉसस्टॉक एक गंभीर समस्या है। 50GHz चैनल स्पेसिंग को उदाहरण के तौर पर लेते हुए, फोर वेव मिक्सिंग (एफडब्ल्यूएम) द्वारा उत्पन्न इंटरफेरेंस पावर की प्रभावी लंबाई Leff=22km है (जो फाइबर क्षीणन गुणांक α=0.22 dB/km के अनुरूप है)।
जब इनपुट पावर को +15dBm तक बढ़ाया जाता है, तो आसन्न चैनलों के बीच क्रॉसस्टॉक 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। स्टिमुलेटेड रमन स्कैटरिंग (SRS) के कारण होने वाले पावर ट्रांसफर प्रभाव से लंबी तरंगदैर्ध्य वाले चैनलों में लगभग 0.02dB प्रति किलोमीटर की हानि होती है, जिसके परिणामस्वरूप C+L बैंड (1530-1625nm) सिस्टम में 3.5dB तक की पावर डिप हो जाती है। डायनामिक गेन इक्वलाइज़र (DGE) के माध्यम से रियल टाइम स्लोप कम्पेनसेशन की आवश्यकता होती है।
इन भौतिक प्रभावों के संयुक्त प्रभाव से सिस्टम के प्रदर्शन की सीमा को बैंडविड्थ दूरी गुणनफल (B · L) द्वारा निर्धारित किया जा सकता है: G.655 फाइबर (फैलाव क्षतिपूर्ति फाइबर) में एक विशिष्ट NRZ मॉड्यूलेशन सिस्टम का B · L लगभग 18000 (Gb/s) · km होता है, जबकि PDM-QPSK मॉड्यूलेशन और सुसंगत पहचान तकनीक के साथ, इस सूचक को 280000 (Gb/s) · km तक बढ़ाया जा सकता है (@ SD-FEC लाभ 9.5dB)।
अत्याधुनिक 7-कोर x 3-मोड स्पेस डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग फाइबर (एसडीएम) ने प्रयोगशाला वातावरण में कमजोर कपलिंग इंटर कोर क्रॉसस्टॉक नियंत्रण (<-40dB/km) के माध्यम से 15.6Pb/s · km की संचरण क्षमता (1.53Pb/s x 10.2km की संचरण दूरी की एकल फाइबर क्षमता) हासिल की है।
शैनन सीमा तक पहुंचने के लिए, आधुनिक प्रणालियों को संभाव्यता शेपिंग (PS-256QAM, 0.8dB शेपिंग गेन प्राप्त करना), न्यूरल नेटवर्क इक्वलाइजेशन (NL क्षतिपूर्ति दक्षता में 37% सुधार), और वितरित रमन प्रवर्धन (DRA, गेन स्लोप सटीकता ± 0.5dB) तकनीकों को संयुक्त रूप से अपनाना होगा ताकि एकल वाहक 400G PDM-64QAM ट्रांसमिशन के Q कारक को 2dB (12dB से 14dB तक) बढ़ाया जा सके, और OSNR सहनशीलता को 17.5dB/0.1nm (@ BER=2e-2) तक कम किया जा सके।
पोस्ट करने का समय: 12 जून 2025