Bei der Verfollegung vun enger méi héijer Kapazitéit a méi grousser Iwwerdroungsdistanz a modernen optesche Kommunikatiounssystemer huet de Kaméidi, als fundamental physikalesch Aschränkung, ëmmer d'Verbesserung vun der Leeschtung behënnert.
An engem typeschenEDFAAn engem mat Erbium dotéierte Faserverstärkersystem generéiert all optesch Transmissiounsspan ongeféier 0,1 dB u kumuléiertem spontanem Emissiounsrauschen (ASE), wat an der quantezoufälleger Natur vun der Liicht/Elektron-Interaktioun während dem Verstärkungsprozess baséiert.
Dës Zort vu Rauschen manifestéiert sech als Zäit-Jitter op Picosekondenniveau am Zäitberäich. No der Prognose vum Jitter-Modell klëmmt de Jitter ënner engem Dispersiounskoeffizient vun 30ps/(nm · km) ëm 12ps bei enger Iwwerdroung vun 1000 km. Am Frequenzberäich féiert dat zu enger Ofsenkung vum optesche Signal-Rausch-Verhältnis (OSNR), wat zu engem Empfindlechkeetsverloscht vun 3,2dB (@ BER=1e-9) am 40Gbps NRZ-System féiert.
Déi méi schwéier Erausfuerderung kënnt vun der dynamescher Kopplung vun netlinearen Effekter an Dispersioun vun der Faser - den Dispersiounskoeffizient vun der konventioneller Single-Modus-Faser (G.652) am 1550nm-Fënster ass 17ps/(nm · km), kombinéiert mat der netlinearer Phasenverschiebung, déi duerch d'Selbstphasenmodulatioun (SPM) verursaacht gëtt. Wann d'Inputleistung 6dBm iwwerschreit, verzerrt den SPM-Effekt d'Pulswellenform däitlech.
Am 960Gbps PDM-16QAM System, deen an der uewe genannter Figur gewisen ass, ass d'Aenöffnung no enger 200km Iwwerdroung 82% vum Ufankswäert, an de Q-Faktor gëtt op 14dB gehalen (entsprécht BER ≈ 3e-5); Wann d'Distanz op 400km verlängert gëtt, verursaacht de kombinéierten Effekt vun der Kräizphasenmodulatioun (XPM) a Véierwellenmëschung (FWM) e staarken Réckgang vum Aenöffnungsgrad op 63%, an d'Systemfehlerquote iwwerschreit d'FEC-Feelerkorrekturlimit vun 10 ^ -12 fir déi haart Entscheedung.
Et ass derwäert ze bemierken, datt den Frequenz-Chirp-Effekt vum Direktmodulatiounslaser (DML) sech verschlechtert - de Wäert vum Alpha-Parameter (Linearbreedungsverbesserungsfaktor) vun engem typeschen DFB-Laser läit am Beräich vun 3-6, a seng momentan Frequenzännerung kann ± 2,5 GHz (entsprécht dem Chirp-Parameter C=2,5 GHz/mA) bei engem Modulatiounsstroum vun 1 mA erreechen, wat zu enger Pulsverbreederungsquote vun 38% (kumulativ Dispersioun D · L=1360 ps/nm) no der Iwwerdroung duerch eng 80 km laang G.652-Faser féiert.
Kanaliwwersprang a Wellenlängtdivisiounsmultiplexing (WDM) Systemer stellt méi déif Hindernisser duer. Wann ee sech d'Kanalofstand vu 50 GHz als Beispill ukuckt, huet d'Interferenzleistung, déi duerch Véierwellenmixung (FWM) verursaacht gëtt, eng effektiv Längt Leff vu ronn 22 km a gewéinleche Glasfaseren.
Kanaliwwersprang a Wellenlängt-Divisiounsmultiplexing-Systemer (WDM) stellt méi déif Hindernisser duer. Wann een de Kanalofstand vu 50 GHz als Beispill hëlt, ass déi effektiv Längt vun der Interferenzleistung, déi duerch Véierwellenmëschung (FWM) generéiert gëtt, Leff = 22 km (entsprécht dem Glasfaserdämpfungskoeffizient α = 0,22 dB/km).
Wann d'Inputleistung op +15dBm erhéicht gëtt, klëmmt den Iwwersprangsniveau tëscht benachbarte Kanäl ëm 7dB (am Verhältnes zu der -30dB Basislinn), wat de System forcéiert, d'Redundanz vun der Forward Error Correction (FEC) vu 7% op 20% ze erhéijen. Den Effekt vun der Kraafttransfer, deen duerch stimuléiert Raman Streuung (SRS) verursaacht gëtt, resultéiert an engem Verloscht vun ongeféier 0,02dB pro Kilometer a laangwellege Kanäl, wat zu engem Leeschtungsdip vu bis zu 3,5dB am C+L Band (1530-1625nm) System féiert. Echtzäit-Stilitéitskompensatioun ass duerch en dynameschen Gain Equalizer (DGE) erfuerderlech.
D'Systemleistungslimit vun dëse kombinéierte physikaleschen Effekter kann duerch de Bandbreetdistanzprodukt (B · L) quantifizéiert ginn: de B · L vun engem typeschen NRZ-Moduléierungssystem a G.655-Faser (Dispersiounskompenséierter Faser) ass ongeféier 18000 (Gb/s) · km, während mat PDM-QPSK-Moduléierung an kohärenter Detektiounstechnologie dësen Indikator op 280000 (Gb/s) · km (@ SD-FEC-Gewënn 9,5dB) verbessert ka ginn.
Déi modern 7-Kär x 3-Modus Space Division Multiplexing Glasfaser (SDM) huet eng Iwwerdroungskapazitéit vun 15,6 Pb/s · km (Eenzelfaserkapazitéit vun 1,53 Pb/s · km) an Laborumfelder duerch schwaach Kopplungskontroll vum Interkär-Querspruch (<-40 dB/km) erreecht.
Fir d'Shannon-Grenz z'erreechen, mussen modern Systemer gemeinsam Technologien fir d'Probabilitéitsformung (PS-256QAM, mat engem Shaping-Gewënn vun 0,8 dB), d'Ausgläichung vun neuronalen Netzwierker (NL-Kompensatiounseffizienz ëm 37 % verbessert) an d'Verdeelt-Raman-Verstärkung (DRA, Gain Slope Genauegkeet ± 0,5 dB) adoptéieren, fir de Q-Faktor vun der Single-Carrier 400G PDM-64QAM-Iwwerdroung ëm 2 dB (vun 12 dB op 14 dB) ze erhéijen an d'OSNR-Toleranz op 17,5 dB/0,1 nm (@ BER=2e-2) ze reduzéieren.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 12. Juni 2025