Í leit að meiri afkastagetu og lengri sendingarfjarlægð í nútíma ljósleiðarakerfum hefur hávaði, sem grundvallar líkamleg takmörkun, alltaf hamlað afköstum.
Í dæmigerðuEDFAÍ erbium-dópuðu ljósleiðaramagnarakerfi myndar hvert ljósleiðaraflutningssvið um það bil 0,1 dB af uppsöfnuðum sjálfsprottnum útblásturshávaða (ASE), sem á rætur að rekja til skammtafræðilegs handahófskennds eðlis ljóss/rafeinda víxlverkunar meðan á mögnunarferlinu stendur.
Þessi tegund hávaða birtist sem tímasetningarrof á píkósekúndustigi í tímasviðinu. Samkvæmt spá um rofslíkanið, ef dreifistuðullinn er 30ps/(nm · km), eykst rofið um 12ps þegar sent er 1000 km. Í tíðnisviðinu leiðir þetta til lækkunar á hlutfalli ljósleiðaramerkis og hávaða (OSNR), sem leiðir til næmnistaps upp á 3,2dB (@ BER=1e-9) í 40Gbps NRZ kerfinu.
Stærri áskorunin stafar af kraftmikilli tengingu ólínulegra áhrifa ljósleiðara og dreifingar - dreifistuðullinn í hefðbundnum einhliða ljósleiðara (G.652) í 1550nm glugganum er 17ps/(nm · km), ásamt ólínulegri fasabreytingu sem stafar af sjálfsfasamótun (SPM). Þegar inntaksafl fer yfir 6dBm munu SPM áhrifin raska púlsbylgjuforminu verulega.
Í 960Gbps PDM-16QAM kerfinu sem sýnt er á myndinni hér að ofan er augnopnunin eftir 200 km sendingu 82% af upphafsgildinu og Q-stuðullinn helst við 14dB (samsvarandi BER ≈ 3e-5); þegar fjarlægðin er lengd í 400 km veldur sameinuð áhrif krossfasamótunar (XPM) og fjögurra bylgjublöndunar (FWM) því að augnopnunargráðan lækkar skarpt niður í 63% og kerfisvillutíðnin fer yfir FEC villuleiðréttingarmörkin fyrir erfiða ákvörðun sem eru 10 ^ -12.
Það er vert að taka fram að tíðnin „chirp“ áhrif beinna mótunarleysis (DML) munu versna - alfa breytan (línubreiddaraukningarstuðull) dæmigerðs DFB leysis er á bilinu 3-6 og augnabliks tíðnibreyting hans getur náð ± 2,5 GHz (samsvarandi „chirp“ breytunni C = 2,5 GHz / mA) við mótunarstraum upp á 1 mA, sem leiðir til púlsbreiðunarhraða upp á 38% (uppsafnað dreifing D · L = 1360 ps / nm) eftir sendingu í gegnum 80 km G.652 ljósleiðara.
Rásavíxltal í bylgjulengdarmultiplexunarkerfum (WDM) skapar dýpri hindranir. Ef við tökum 50GHz rásabil sem dæmi, þá hefur truflunarafl af völdum fjögurra bylgju blöndunar (FWM) virka lengd Leff upp á um 22 km í venjulegum ljósleiðurum.
Rásavíxltal í bylgjulengdarmultiplexunarkerfum (WDM) skapar dýpri hindranir. Ef við tökum 50GHz rásabil sem dæmi, þá er virk lengd truflunaraflsins sem myndast við fjögurra bylgju blöndun (FWM) Leff = 22 km (samsvarar ljósleiðaradeyfingarstuðli α = 0,22 dB/km).
Þegar inntaksafl er aukið í +15dBm eykst krossheyrslustigið milli aðliggjandi rása um 7dB (miðað við -30dB grunnlínuna), sem neyðir kerfið til að auka framvirka villuleiðréttingu (FEC) úr 7% í 20%. Áhrif orkuflutnings af völdum örvaðrar Raman-dreifingar (SRS) leiðir til taps upp á um það bil 0,02dB á kílómetra í langbylgjulengdarrásum, sem leiðir til allt að 3,5dB aflslækkunar í C+L bandinu (1530-1625nm) kerfinu. Rauntíma hallaleiðrétting er nauðsynleg með kraftmiklum jafnara (DGE).
Hægt er að magngreina afköst kerfisins fyrir þessi efnislegu áhrif samanlagt með bandbreiddarfjarlægðarmargfeldinu (B · L): B · L dæmigerðs NRZ mótunarkerfis í G.655 ljósleiðara (dreifingarbættum ljósleiðara) er um það bil 18000 (Gb/s) · km, en með PDM-QPSK mótun og samhæfðri greiningartækni er hægt að bæta þennan mælikvarða í 280000 (Gb/s) · km (@ SD-FEC hagnaður 9,5dB).
Nýjasta 7-kjarna x 3-móta geimskiptamiðlari (SDM) hefur náð flutningsgetu upp á 15,6 Pb/s · km (flutningsgeta einstakra miðlara upp á 1,53 Pb/s · km fyrir flutningsfjarlægð upp á 10,2 km) í rannsóknarstofuumhverfi með veikri stjórnun á krosstali milli kjarna (<-40dB/km).
Til að nálgast Shannon-mörkin þurfa nútímakerfi að samþætta líkindamótun (PS-256QAM, sem nær 0,8 dB mótunarhagnaði), jöfnun tauganeta (skilvirkni NL-bætur batnaði um 37%) og dreifða Raman-magnaratækni (DRA, nákvæmni hagnaðarhalla ± 0,5 dB) til að auka Q-þáttinn í 400G PDM-64QAM sendingu með einum burðarbylgju um 2 dB (úr 12 dB í 14 dB) og slaka á OSNR-vikmörkunum í 17,5 dB/0,1 nm (@ BER=2e-2).
Birtingartími: 12. júní 2025