От модели нелинейного шума к рекордной дальности работы волоконно-оптических систем связи

Ученые физфака МГУ (проф. О.Е. Наний, кафедра оптики, спектроскопии и физики наносистем) с коллегами из компании Т8, НГУ и компании OFS создали теоретическую модель формирования и накопления нелинейных интерференционных шумов в волоконно-оптических когерентных системах связи. Эта модель была экспериментально верифицированы и использована для усовершенствования когерентных оптических систем связи. Достигнута рекордная дальность безрегенерационной передачи информации в наземных линиях связи: 6000 км при передаче 80 спектральных каналов по 100 Гбит/с и суммарной скорости 8 Тбит/с.

longВнедрение когерентных оптических приемников с цифровой обработкой сигналов кардинально изменило структуру волоконно-оптических систем связи. Когерентные системы связи сохраняют фазовую и поляризационную информацию оптического сигнала при преобразовании в электрическую форму. Это позволяет использовать любые форматы модуляции, осуществлять поляризационное мультиплексирование и постобработку электрических сигналов, включая адаптивную компенсацию хроматической дисперсии. Электронная компенсация позволяет полностью отказаться от использования еще недавно обязательной периодической компенсации хроматической дисперсии на физическом уровне. В таких волоконно-оптических линиях связи быстро растущая накопленная дисперсия ведет к расширению и пространственному перекрытию множества последовательно передаваемых символов. В результате перекрытия и интерференционного сложения полей информационной последовательности оптических сигналов временная структура поля становится непредсказуемой (псевдослучайной) и по статистическим свойствам эквивалентна шуму.

Вследствие псевдослучайного изменения амплитуды полей оптических сигналов нелинейные искажения в многоканальных системах связи со спектральным мультиплексированием проявляются как нелинейный интерференционный шум. Это кардинально отличает когерентные системы связи без компенсации хроматической дисперсии от традиционных систем связи, в которых нелинейные искажения приводят к искажению формы оптических сигналов. Поэтому традиционные методы расчета, проектирования и оптимизации не когерентных волоконно-оптических систем связи не применимы к когерентным линиям связи без компенсации дисперсии.

Выполненный нами цикл теоретических и экспериментальных исследований позволил развить модель нелинейного интерференционного шума, измерить нелинейные параметры телекоммуникационных волокон, установить характер накопления нелинейного интерференционного шума в длинных линиях связи и разработать методику оптимизации систем связи. Практическим результатом проведенных исследований стало достижение рекордной дальности (6000 км) безрегенерационной передачи информации в наземных линиях связи при суммарной скорости 8 Тбит/с.

Результаты данной работы опубликованы в следующих статьях: V.A. Konyshev, A.V. Leonov, O.E. Nanii, A.G. Novikov, V.N. Treshchikov, R.R. Ubaydullaev. “Accumulation of nonlinear noise in coherent communication lines without dispersion compensation”, Opt. Commun. 349, 19-23 (2015); V.A. Konyshev, A.V. Leonov, O.E. Nanii, V.N. Treshchikov, R.R. Ubaydullaev, “New method to obtain optimum performance for 100 Gb/s multi-span fiber optic lines”, Opt. Commun. 355, 279-284 (2015); A.A. Redyuk, O.E. Nanii, V.N. Treshchikov, V. Mikhailov, M.P. Fedoruk, “100 Gb/s coherent DWDM system reach extension beyond the limit of electronic dispersion compensation using optical dispersion management”, Laser Phys. Lett. 12, 025101 (2015).

Новость имеется в формате pdf в электронной версии журнала Новости науки, стр. 17 № 2/2015.

 

Zotov A.M.

Показать больше постов этого автора