Dalam usaha mencapai kapasiti yang lebih tinggi dan jarak penghantaran yang lebih jauh dalam sistem komunikasi optik moden, hingar, sebagai batasan fizikal asas, sentiasa mengekang peningkatan prestasi.
Dalam keadaan tipikalEDFASistem penguat gentian dop erbium, setiap rentang penghantaran optik menghasilkan kira-kira 0.1dB hingar pancaran spontan terkumpul (ASE), yang berakar umbi dalam sifat rawak kuantum interaksi cahaya/elektron semasa proses amplifikasi.
Jenis hingar ini ditunjukkan sebagai jitter pemasaan aras pikosaat dalam domain masa. Menurut ramalan model jitter, di bawah keadaan pekali serakan 30ps/(nm · km), jitter meningkat sebanyak 12ps apabila memancarkan 1000km. Dalam domain frekuensi, ia membawa kepada penurunan nisbah isyarat-ke-hingar optik (OSNR), mengakibatkan kehilangan kepekaan sebanyak 3.2dB (@ BER=1e-9) dalam sistem NRZ 40Gbps.
Cabaran yang lebih teruk datang daripada gandingan dinamik kesan tak linear dan penyebaran gentian - pekali penyebaran gentian mod tunggal konvensional (G.652) dalam tetingkap 1550nm ialah 17ps/(nm · km), digabungkan dengan anjakan fasa tak linear yang disebabkan oleh modulasi fasa kendiri (SPM). Apabila kuasa input melebihi 6dBm, kesan SPM akan memesongkan bentuk gelombang denyut dengan ketara.
Dalam sistem PDM-16QAM 960Gbps yang ditunjukkan dalam rajah di atas, pembukaan mata selepas penghantaran 200km adalah 82% daripada nilai awal, dan faktor Q dikekalkan pada 14dB (bersamaan dengan BER ≈ 3e-5); Apabila jarak dilanjutkan kepada 400km, kesan gabungan modulasi fasa silang (XPM) dan pencampuran empat gelombang (FWM) menyebabkan darjah pembukaan mata menurun mendadak kepada 63%, dan kadar ralat sistem melebihi had pembetulan ralat FEC keputusan keras iaitu 10 ^ -12.
Perlu diingatkan bahawa kesan kicauan frekuensi laser modulasi langsung (DML) akan bertambah buruk - nilai parameter alfa (faktor peningkatan lebar garis) laser DFB biasa adalah dalam julat 3-6, dan perubahan frekuensi serta-merta boleh mencapai ± 2.5GHz (sepadan dengan parameter kicauan C=2.5GHz/mA) pada arus modulasi 1mA, menghasilkan kadar pelebaran denyut sebanyak 38% (penyebaran kumulatif D · L=1360ps/nm) selepas penghantaran melalui gentian G.652 80km.
Crosstalk saluran dalam sistem pemultipleksan pembahagian panjang gelombang (WDM) merupakan halangan yang lebih mendalam. Dengan mengambil jarak saluran 50GHz sebagai contoh, kuasa gangguan yang disebabkan oleh pencampuran empat gelombang (FWM) mempunyai panjang berkesan Leff kira-kira 22km dalam gentian optik biasa.
Crosstalk saluran dalam sistem pemultipleksan pembahagian panjang gelombang (WDM) merupakan halangan yang lebih mendalam. Dengan mengambil jarak saluran 50GHz sebagai contoh, panjang kuasa gangguan berkesan yang dijana oleh pencampuran empat gelombang (FWM) ialah Leff=22km (bersamaan dengan pekali pelemahan gentian α=0.22 dB/km).
Apabila kuasa input ditingkatkan kepada +15dBm, tahap crosstalk antara saluran bersebelahan meningkat sebanyak 7dB (berbanding dengan garis dasar -30dB), memaksa sistem untuk meningkatkan redundansi pembetulan ralat ke hadapan (FEC) daripada 7% kepada 20%. Kesan pemindahan kuasa yang disebabkan oleh penyebaran Raman yang dirangsang (SRS) mengakibatkan kehilangan kira-kira 0.02dB setiap kilometer dalam saluran panjang gelombang yang panjang, yang membawa kepada penurunan kuasa sehingga 3.5dB dalam sistem jalur C+L (1530-1625nm). Pampasan cerun masa nyata diperlukan melalui penyama gandaan dinamik (DGE).
Had prestasi sistem bagi gabungan kesan fizikal ini boleh diukur dengan hasil darab jarak lebar jalur (B · L): B · L sistem modulasi NRZ biasa dalam gentian G.655 (gentian pampasan serakan) adalah lebih kurang 18000 (Gb/s) · km, manakala dengan modulasi PDM-QPSK dan teknologi pengesanan koheren, penunjuk ini boleh ditingkatkan kepada 280000 (Gb/s) · km (@ gandaan SD-FEC 9.5dB).
Serat pemultipleksan pembahagian ruang (SDM) 7-teras x 3-mod canggih telah mencapai kapasiti penghantaran 15.6Pb/s · km (kapasiti gentian tunggal jarak penghantaran 1.53Pb/sx 10.2km) dalam persekitaran makmal melalui kawalan crosstalk antara teras gandingan lemah (<-40dB/km).
Untuk mencapai had Shannon, sistem moden perlu bersama-sama menerima pakai pembentukan kebarangkalian (PS-256QAM, mencapai keuntungan pembentukan 0.8dB), penyamaan rangkaian saraf (kecekapan pampasan NL meningkat sebanyak 37%), dan teknologi penguatan Raman teragih (DRA, ketepatan cerun keuntungan ± 0.5dB) untuk meningkatkan faktor Q penghantaran PDM-64QAM 400G pembawa tunggal sebanyak 2dB (daripada 12dB kepada 14dB), dan melonggarkan toleransi OSNR kepada 17.5dB/0.1nm (@ BER=2e-2).
Masa siaran: 12 Jun 2025