ஒளியியல் பரிமாற்ற அமைப்புகளுக்கான ஷானன் வரம்பு திருப்புமுனைப் பாதை என்ன?

மேலே உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ள 960Gbps PDM-16QAM அமைப்பில், 200 கி.மீ. பரிமாற்றத்திற்குப் பிறகு கண் திறப்பு அதன் ஆரம்ப மதிப்பில் 82% ஆக உள்ளது, மற்றும் Q காரணி 14dB இல் பராமரிக்கப்படுகிறது (இது BER ≈ 3e-5 க்கு சமமானது); தூரம் 400 கி.மீ. ஆக நீட்டிக்கப்படும்போது, ​​குறுக்கு கட்ட பண்பேற்றம் (XPM) மற்றும் நான்கு அலை கலத்தல் (FWM) ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைந்த விளைவால் கண் திறப்பு அளவு 63% ஆகக் கடுமையாகக் குறைகிறது, மேலும் அமைப்பின் பிழை விகிதம் 10^-12 என்ற கடினமான முடிவு FEC பிழை திருத்த வரம்பை மீறுகிறது.

நேரடி பண்பேற்ற லேசரின் (DML) அதிர்வெண் சிற்றலை விளைவு மோசமடையும் என்பது குறிப்பிடத்தக்கது - ஒரு வழக்கமான DFB லேசரின் ஆல்ஃபா அளவுரு (வரி அகல மேம்பாட்டுக் காரணி) மதிப்பு 3-6 வரம்பில் உள்ளது, மேலும் 1mA பண்பேற்ற மின்னோட்டத்தில் அதன் உடனடி அதிர்வெண் மாற்றம் ± 2.5GHz-ஐ (சிற்றலை அளவுரு C=2.5GHz/mA-க்கு இணையானது) அடையலாம், இதன் விளைவாக 80 கி.மீ G.652 இழை வழியாகச் செலுத்தப்பட்ட பிறகு துடிப்பு அகலமாதல் விகிதம் 38% (திரள் சிதறல் D · L=1360ps/nm) ஏற்படுகிறது.

அலைநீளப் பிரிவு மல்டிபிளெக்சிங் (WDM) அமைப்புகளில் சேனல் குறுக்கீடு ஆழமான தடைகளை ஏற்படுத்துகிறது. 50GHz சேனல் இடைவெளியை உதாரணமாக எடுத்துக்கொண்டால், நான்கு அலைக் கலப்பினால் (FWM) ஏற்படும் குறுக்கீட்டு ஆற்றலானது, சாதாரண ஒளியிழைகளில் சுமார் 22 கி.மீ. பயனுள்ள நீளம் Leff-ஐக் கொண்டுள்ளது.

அலைநீளப் பிரிவு மல்டிபிளெக்சிங் (WDM) அமைப்புகளில் சேனல் குறுக்கீடு ஆழமான தடைகளை ஏற்படுத்துகிறது. 50GHz சேனல் இடைவெளியை உதாரணமாக எடுத்துக்கொண்டால், நான்கு அலைக் கலவையால் (FWM) உருவாக்கப்படும் குறுக்கீட்டு ஆற்றலின் பயனுள்ள நீளம் Leff=22km ஆகும் (இது ஃபைபர் தணிப்புக் குணகம் α=0.22 dB/km என்பதற்குச் சமமானது).

உள்ளீட்டு ஆற்றல் +15dBm ஆக அதிகரிக்கப்படும்போது, ​​அடுத்தடுத்த அலைவரிசைகளுக்கு இடையேயான குறுக்குப்பேச்சு நிலை (-30dB அடிப்படை அளவோடு ஒப்பிடுகையில்) 7dB அதிகரிக்கிறது. இதனால், அமைப்பு அதன் முன்னோக்குப் பிழைத் திருத்த (FEC) மிகைமையை 7%-இலிருந்து 20%-ஆக அதிகரிக்க வேண்டிய கட்டாயத்திற்கு உள்ளாகிறது. தூண்டப்பட்ட ராமன் சிதறலால் (SRS) ஏற்படும் ஆற்றல் பரிமாற்ற விளைவானது, நீண்ட அலைநீள அலைவரிசைகளில் ஒரு கிலோமீட்டருக்கு ஏறக்குறைய 0.02dB இழப்பை ஏற்படுத்துகிறது. இது C+L பட்டை (1530-1625nm) அமைப்பில் 3.5dB வரையிலான ஆற்றல் சரிவுக்கு வழிவகுக்கிறது. ஒரு டைனமிக் கெயின் ஈக்வலைசர் (DGE) மூலம் நிகழ்நேர சரிவு ஈடுசெய்தல் தேவைப்படுகிறது.

இந்த இயற்பியல் விளைவுகள் இணைந்த அமைப்பின் செயல்திறன் வரம்பை அலைவரிசை தூரப் பெருக்கம் (B · L) மூலம் அளவிடலாம்: G.655 ஃபைபரில் (சிதறல் ஈடுசெய்யப்பட்ட ஃபைபர்) உள்ள ஒரு வழக்கமான NRZ பண்பேற்ற அமைப்பின் B · L தோராயமாக 18000 (Gb/s) · km ஆகும், அதேசமயம் PDM-QPSK பண்பேற்றம் மற்றும் ஒத்திசைவான கண்டறிதல் தொழில்நுட்பத்துடன், இந்தக் குறியீட்டை 280000 (Gb/s) · km ஆக (@ SD-FEC ஆதாயம் 9.5dB) மேம்படுத்த முடியும்.

அதிநவீன 7-கோர் x 3-மோட் ஸ்பேஸ் டிவிஷன் மல்டிபிளெக்சிங் ஃபைபர் (SDM), பலவீனமான இணைப்பு இன்டர் கோர் கிராஸ்டாக் கட்டுப்பாடு (<-40dB/km) மூலம் ஆய்வகச் சூழல்களில் 15.6Pb/s · km (ஒற்றை ஃபைபரின் திறன் 1.53Pb/s x பரிமாற்ற தூரம் 10.2km) என்ற பரிமாற்றத் திறனை அடைந்துள்ளது.

ஷானன் வரம்பை நெருங்குவதற்கு, நவீன அமைப்புகள் ஒற்றை கேரியர் 400G PDM-64QAM பரிமாற்றத்தின் Q காரணியை 2dB (12dB இலிருந்து 14dB ஆக) அதிகரிக்கவும், OSNR சகிப்புத்தன்மையை 17.5dB/0.1nm (@ BER=2e-2) ஆகத் தளர்த்தவும், நிகழ்தகவு வடிவமைத்தல் (PS-256QAM, 0.8dB வடிவமைத்தல் ஆதாயத்தை அடைகிறது), நரம்பியல் வலையமைப்பு சமப்படுத்தல் (NL ஈடுசெய்தல் செயல்திறன் 37% மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது), மற்றும் பரவலாக்கப்பட்ட ராமன் பெருக்கம் (DRA, ஆதாயச் சரிவுத் துல்லியம் ± 0.5dB) ஆகிய தொழில்நுட்பங்களை கூட்டாகப் பயன்படுத்த வேண்டும்.