ఆప్టికల్ ట్రాన్స్మిషన్ సిస్టమ్స్ కోసం షానన్ పరిమితి పురోగతి మార్గం ఏమిటి?

పై చిత్రంలో చూపిన 960Gbps PDM-16QAM వ్యవస్థలో, 200km ప్రసారం తర్వాత కన్ను తెరవడం ప్రారంభ విలువలో 82%, మరియు Q కారకం 14dB వద్ద నిర్వహించబడుతుంది (BER ≈ 3e-5 కి అనుగుణంగా); దూరం 400km కి విస్తరించినప్పుడు, క్రాస్ ఫేజ్ మాడ్యులేషన్ (XPM) మరియు నాలుగు వేవ్ మిక్సింగ్ (FWM) యొక్క మిశ్రమ ప్రభావం కన్ను తెరవడం డిగ్రీని 63% కి తీవ్రంగా తగ్గిస్తుంది మరియు సిస్టమ్ ఎర్రర్ రేటు 10 ^ -12 యొక్క హార్డ్ డెసిషన్ FEC ఎర్రర్ కరెక్షన్ పరిమితిని మించిపోయింది.

డైరెక్ట్ మాడ్యులేషన్ లేజర్ (DML) యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ చిర్ప్ ప్రభావం మరింత తీవ్రమవుతుందని గమనించాలి - సాధారణ DFB లేజర్ యొక్క ఆల్ఫా పరామితి (లైన్‌విడ్త్ ఎన్‌హాన్స్‌మెంట్ ఫ్యాక్టర్) విలువ 3-6 పరిధిలో ఉంటుంది మరియు దాని తక్షణ ఫ్రీక్వెన్సీ మార్పు 1mA మాడ్యులేషన్ కరెంట్ వద్ద ± 2.5GHz (చిర్ప్ పరామితి C=2.5GHz/mAకి అనుగుణంగా) చేరుకుంటుంది, దీని ఫలితంగా 80km G.652 ఫైబర్ ద్వారా ప్రసారం తర్వాత పల్స్ విస్తరణ రేటు 38% (సంచిత వ్యాప్తి D · L=1360ps/nm) వస్తుంది.

తరంగదైర్ఘ్యం డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ (WDM) వ్యవస్థలలో ఛానల్ క్రాస్‌స్టాక్ లోతైన అడ్డంకులను ఏర్పరుస్తుంది. 50GHz ఛానల్ అంతరాన్ని ఉదాహరణగా తీసుకుంటే, నాలుగు వేవ్ మిక్సింగ్ (FWM) వల్ల కలిగే జోక్యం శక్తి సాధారణ ఆప్టికల్ ఫైబర్‌లలో దాదాపు 22 కి.మీ.ల ప్రభావవంతమైన పొడవు లెఫ్‌ను కలిగి ఉంటుంది.

తరంగదైర్ఘ్య డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ (WDM) వ్యవస్థలలో ఛానల్ క్రాస్‌స్టాక్ లోతైన అడ్డంకులను ఏర్పరుస్తుంది. 50GHz ఛానల్ అంతరాన్ని ఉదాహరణగా తీసుకుంటే, నాలుగు వేవ్ మిక్సింగ్ (FWM) ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన జోక్యం శక్తి యొక్క ప్రభావవంతమైన పొడవు Leff=22km (ఫైబర్ అటెన్యుయేషన్ కోఎఫీషియంట్ α=0.22 dB/kmకి అనుగుణంగా ఉంటుంది).

ఇన్‌పుట్ పవర్ +15dBmకి పెరిగినప్పుడు, ప్రక్కనే ఉన్న ఛానెల్‌ల మధ్య క్రాస్‌స్టాక్ స్థాయి 7dB పెరుగుతుంది (-30dB బేస్‌లైన్‌కు సంబంధించి), సిస్టమ్ ఫార్వర్డ్ ఎర్రర్ కరెక్షన్ (FEC) రిడెండెన్సీని 7% నుండి 20%కి పెంచవలసి వస్తుంది. స్టిమ్యులేటెడ్ రామన్ స్కాటరింగ్ (SRS) వల్ల కలిగే పవర్ ట్రాన్స్‌ఫర్ ఎఫెక్ట్ లాంగ్ వేవ్‌లెంత్ ఛానెల్‌లలో కిలోమీటరుకు దాదాపు 0.02dB నష్టానికి దారితీస్తుంది, దీని వలన C+L బ్యాండ్ (1530-1625nm) సిస్టమ్‌లో 3.5dB వరకు పవర్ డిప్ అవుతుంది. డైనమిక్ గెయిన్ ఈక్వలైజర్ (DGE) ద్వారా రియల్ టైమ్ స్లోప్ పరిహారం అవసరం.

ఈ భౌతిక ప్రభావాల యొక్క సిస్టమ్ పనితీరు పరిమితిని బ్యాండ్‌విడ్త్ దూర ఉత్పత్తి (B · L) ద్వారా లెక్కించవచ్చు: G.655 ఫైబర్ (డిస్పర్షన్ కాంపెన్సేటెడ్ ఫైబర్)లోని సాధారణ NRZ మాడ్యులేషన్ సిస్టమ్ యొక్క B · L సుమారు 18000 (Gb/s) · km, అయితే PDM-QPSK మాడ్యులేషన్ మరియు కోహెరెంట్ డిటెక్షన్ టెక్నాలజీతో, ఈ సూచికను 280000 (Gb/s) · km (@ SD-FEC లాభం 9.5dB)కి మెరుగుపరచవచ్చు.

అత్యాధునిక 7-కోర్ x 3-మోడ్ స్పేస్ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ ఫైబర్ (SDM) బలహీనమైన కప్లింగ్ ఇంటర్ కోర్ క్రాస్‌స్టాక్ కంట్రోల్ (<-40dB/km) ద్వారా ప్రయోగశాల వాతావరణాలలో 15.6Pb/s · km (1.53Pb/sx ట్రాన్స్‌మిషన్ దూరం 10.2km యొక్క సింగిల్ ఫైబర్ సామర్థ్యం) ప్రసార సామర్థ్యాన్ని సాధించింది.

షానన్ పరిమితిని చేరుకోవడానికి, ఆధునిక వ్యవస్థలు సంయుక్తంగా సంభావ్యత షేపింగ్ (PS-256QAM, 0.8dB షేపింగ్ గెయిన్ సాధించడం), న్యూరల్ నెట్‌వర్క్ ఈక్వలైజేషన్ (NL పరిహార సామర్థ్యం 37% మెరుగుపడింది), మరియు డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ రామన్ యాంప్లిఫికేషన్ (DRA, స్లోప్ ఖచ్చితత్వాన్ని పొందడం ± 0.5dB) సాంకేతికతలను స్వీకరించాలి, ఇవి సింగిల్ క్యారియర్ 400G PDM-64QAM ట్రాన్స్‌మిషన్ యొక్క Q కారకాన్ని 2dB (12dB నుండి 14dB వరకు) పెంచడానికి మరియు OSNR టాలరెన్స్‌ను 17.5dB/0.1nm (@ BER=2e-2)కి సడలించాలి.