Dalam upaya mencapai kapasitas lebih tinggi dan jarak transmisi lebih jauh dalam sistem komunikasi optik modern, gangguan, sebagai batasan fisik mendasar, selalu menghambat peningkatan kinerja.
Dalam sebuah tipikalEDFAsistem penguat serat terdoping erbium, setiap rentang transmisi optik menghasilkan sekitar 0,1 dB derau emisi spontan terakumulasi (ASE), yang berakar pada sifat acak kuantum dari interaksi cahaya/elektron selama proses amplifikasi.
Derau jenis ini bermanifestasi sebagai jitter pewaktuan tingkat pikodetik dalam domain waktu. Berdasarkan prediksi model jitter, pada kondisi koefisien dispersi 30ps/(nm · km), jitter meningkat sebesar 12ps saat mentransmisikan 1000 km. Dalam domain frekuensi, hal ini menyebabkan penurunan rasio sinyal-terhadap-derau optik (OSNR), yang mengakibatkan hilangnya sensitivitas sebesar 3,2 dB (@ BER=1e-9) dalam sistem NRZ 40 Gbps.
Tantangan yang lebih berat datang dari penggabungan dinamis antara efek nonlinier serat dan dispersi - koefisien dispersi serat mode tunggal konvensional (G.652) pada jendela 1550 nm adalah 17 ps/(nm · km), dikombinasikan dengan pergeseran fasa nonlinier yang disebabkan oleh modulasi fasa mandiri (SPM). Ketika daya input melebihi 6 dBm, efek SPM akan mendistorsi bentuk gelombang pulsa secara signifikan.
Dalam sistem PDM-16QAM 960Gbps yang ditunjukkan pada gambar di atas, pembukaan mata setelah transmisi 200 km adalah 82% dari nilai awal, dan faktor Q dipertahankan pada 14dB (sesuai dengan BER ≈ 3e-5); Ketika jarak diperluas hingga 400 km, efek gabungan modulasi fase silang (XPM) dan pencampuran empat gelombang (FWM) menyebabkan derajat pembukaan mata turun tajam hingga 63%, dan tingkat kesalahan sistem melampaui batas koreksi kesalahan FEC keputusan keras sebesar 10 ^ -12.
Perlu dicatat bahwa efek chirp frekuensi dari laser modulasi langsung (DML) akan semakin memburuk - nilai parameter alfa (faktor peningkatan lebar garis) dari laser DFB tipikal berada dalam kisaran 3-6, dan perubahan frekuensi sesaatnya dapat mencapai ± 2,5GHz (sesuai dengan parameter chirp C=2,5GHz/mA) pada arus modulasi 1mA, menghasilkan laju pelebaran pulsa sebesar 38% (dispersi kumulatif D · L=1360ps/nm) setelah transmisi melalui serat G.652 sepanjang 80km.
Crosstalk kanal dalam sistem multiplexing pembagian panjang gelombang (WDM) menimbulkan hambatan yang lebih besar. Mengambil contoh jarak kanal 50 GHz, daya interferensi yang disebabkan oleh pencampuran empat gelombang (FWM) memiliki panjang efektif (Leff) sekitar 22 km pada serat optik biasa.
Crosstalk kanal dalam sistem multiplexing pembagian panjang gelombang (WDM) menimbulkan hambatan yang lebih besar. Mengambil contoh jarak kanal 50 GHz, panjang efektif daya interferensi yang dihasilkan oleh pencampuran empat gelombang (FWM) adalah Leff=22 km (setara dengan koefisien atenuasi serat α=0,22 dB/km).
Ketika daya input ditingkatkan menjadi +15 dBm, tingkat crosstalk antar kanal yang berdekatan meningkat sebesar 7 dB (dibandingkan dengan baseline -30 dB), yang memaksa sistem untuk meningkatkan redundansi koreksi kesalahan maju (FEC) dari 7% menjadi 20%. Efek transfer daya yang disebabkan oleh hamburan Raman terstimulasi (SRS) mengakibatkan kehilangan daya sekitar 0,02 dB per kilometer pada kanal dengan panjang gelombang panjang, yang mengakibatkan penurunan daya hingga 3,5 dB pada sistem pita C+L (1530-1625 nm). Kompensasi kemiringan waktu nyata diperlukan melalui equalizer penguatan dinamis (DGE).
Batasan performa sistem dari efek fisik gabungan ini dapat diukur dengan produk jarak lebar pita (B · L): B · L dari sistem modulasi NRZ tipikal dalam serat G.655 (serat terkompensasi dispersi) adalah sekitar 18.000 (Gb/s) · km, sementara dengan modulasi PDM-QPSK dan teknologi deteksi koheren, indikator ini dapat ditingkatkan menjadi 280.000 (Gb/s) · km (@ penguatan SD-FEC 9,5dB).
Serat multiplexing pembagian ruang (SDM) 7-inti x 3-mode yang canggih telah mencapai kapasitas transmisi sebesar 15,6Pb/s · km (kapasitas serat tunggal 1,53Pb/s x jarak transmisi 10,2km) di lingkungan laboratorium melalui kontrol crosstalk antar inti kopling lemah (<-40dB/km).
Untuk mendekati batas Shannon, sistem modern perlu mengadopsi secara bersama-sama pembentukan probabilitas (PS-256QAM, mencapai penguatan pembentukan 0,8 dB), pemerataan jaringan saraf (efisiensi kompensasi NL ditingkatkan hingga 37%), dan teknologi amplifikasi Raman terdistribusi (DRA, akurasi kemiringan penguatan ± 0,5 dB) guna meningkatkan faktor Q transmisi 400G PDM-64QAM pembawa tunggal hingga 2 dB (dari 12 dB menjadi 14 dB), dan melonggarkan toleransi OSNR hingga 17,5 dB/0,1 nm (@ BER=2e-2).
Waktu posting: 12-Jun-2025