d. bayart - mientayvn.com li/tai_lieu/tai_lieu_ly_moi_1/dien_tu/vien_thong... d. bayart 268...

http://www.ebook.edu.vn

D. Bayart

267

H th ng truy n thông quang h cdùng b ghép nhi u b c sóng WDM

Dominique Bayart

ALCATEL CIT

Route de Nozay 91461 Marcoussis cedex

[email protected]


D. Bayart

268

Dominique Bayart t t nghi p t n m 1990 Tr ng i H c V t lý Grenoble (ENSPG) và t tnghi p DEA t i Tr ng i H c Grenoble 1.

Ông v làm vi c t i Phòng Nghiên c u và Cách tân c a công ty Alcatel Marcoussis (Pháp) n m 1991. Sau hai n m nghiên c u trong n v nghiên c u v Linh ki n Quang i n t , ông sang làm vi c t i n v nghiên c u v Các h th ng truy n tín hi u photonic, n i mà ông ãthi t k các th h khác nhau c a b khu ch i dùng cho vi c ghép nhi u b c sóng (WDM). Các thi t b này c s d ng cho n nay trong các h th ng truy n thông tin trên m t t và d i bi n.

T n m 1998, ông lãnh o nhóm nghiên c u Khu ch i Quang h c và t n m 2001 ông ngth i là Phó phòng c a n v Truy n tín hi u phôtônic. Nhi m v này ã t o c h i cho ông

óng góp vào nhi u k l c th gi i v dung l ng truy n cho h th ng trên m t t và h th ngd i bi n. Ông ã c m i tham gia nhi u h i ngh khoa h c quan tr ng trong l nh v cnghiên c u này, nh là OFC, ECOC, OAA hay LEOS. Ngoài các bài báo khoa h c, ông óng góp vào h n 25 b ng phát minh và hai cu n sách chuyên [1,2]. T n m 1998 n n m

2001, ông ã tham gia vào Ban k thu t c a h i ngh khoa h c v các b khu ch i và ng d ng (OAA). Hi n nay ông là thành viên c a các Ban k thu t c a các h i ngh khoa h c OFC (Optical Fiber Communication Conference, USA) và CLEO Châu Âu (Conference on Lasers and Electro-Optics). T n m 2001 ông là thành viên c bi t c a Vi n Hàn Lâm K thu tAlcatel (Académie Technique d’Alcatel).

[1] D. Bayart et E. Desurvire, “Erbium-Doped Fiber Amplifiers, Device and System Developments” (Wiley) [2] “Undersea Fiber Communication Systems”, édité par J. Chesnoy (Academic Press)


D. Bayart

269

1

WDM Transmissions, D. Bayart 1

Optical WDM transmissions

All rights reserved © 2004, Alcatel, Paris.

Dominique BayartAlcatel Research & Innovation

91460 Marcoussis - France

Contact : [email protected]

Bài gi ng này nh m m c ích a ra các khái ni m chính c v n d ng trong l nhv c truy n s b ng s i quang h c. T t nhiên

ây ch y u là ph n gi i thi u và có m tý t ng y h n ta nên xem các công trình c t ng k t cu i bài gi ng này. Sl ng l n các công trình báo cáo ây cth c hi n trung tâm Nghiên c u Corporate, Vi n nghiên c u và i m i c a Alcatel (Alcatel R&I)

2


Plan

Market system needs

System characteristics of EDFAs for WDM systemso Time , Gain and Noise performanceo Impact of gain on Signal to Noise ratio for multi-span chains

System characteristics of Raman amplifications for WDM systemso Gain and noise performanceo Issue of Double-Rayleigh Scatteringo System benefit

Propagation effects in WDM transmissiono Effect of Chromatic Dispersiono Non-linear effectso Effect of Polarisation Mode Dispersion

Mitigation techniques o Dispersion managemento Forward error correction codeso High capacity experiments

Sau khi c p n các nhu c u c a thtr ng, chúng tôi s nói n các c tính c ah th ng EDFAs (erbium-doped fiber amplifier : khu ch i dùng s i pha t p Erbi)

c s d ng trong các ng d ng WDM (ghép kênh phân chia theo b c sóng) (wavelength division multiplexing). Sau ó,các khía c nh t ng i v khu ch iRaman s c trình bày. Các hi u ng v tlý hình thành trong quá trình truy n c a các kênh trong m t s i quang truy n qua WDM s c mô t và các ph ng ti n bù trchúng s c phân tích. Song song ó là các ví d v truy n s dung l ng cao c ng s c trình bày.

3


MetroCore

Services

OpticalCore

MetroCore

MetroAccess

MetroAccess

MetroAccess

MetroAccess

Services

Data Transport Optical NetworkServices

Voice

DSL

2/3G Mobile

Digital Video Broadcast

/VoD

HS Internet Access

O-VPN

L1 VPNs/LL

L2 VPNs

Metro Ethernet

Data Storage

SAN

TDMEthernet

ATMTransparentFC/ESCON

M ng truy n các d li u s c cung c p tcác d li u n t các ngu n ng d ng và d ch v khác nhau. c t p h p l i trong các vòng (boucles) c a m ng truy nh p, các d li u này sau ó s c v n chuy n nc p vùng (t i kho ng cách vài tr m kilomét) n m trong các vòng c a m ng c p vùng (réseau métro cœur). Các d li u c n ph i

c truy n trên các kho ng cách dài thông qua m ng ng tr c (dorsal cœur) « backbone core »


D. Bayart

270

4


Data Transport Optical Network

Cost shared by high count of end-usersRedundancy owing to a dual-link ring architecture

Metro Access:(amplifier-less)

Metro Access (amplifier-less)

Metro Access:(amplifier-less CPE ring)

12 km

7 km

8 km

6 km

9 km

15 km 15 km

2 km10 km

22 km

8 km

CP 6CP 5

CP 4

CP 1 CP 3

CP 2

5 km

5 km

5 km

1 km4 dB

5 km

2 km

2

1

4 dB

4 dB

3 dB

3 dB

8 km

3 dB

3 dB

3 dB

12 dB

4 dB

3 dB4 dB

5 dB

4 dB

7 dB7 dB

5 dB

6 dB

Available Line Amplifier LocationCP Customer Premises

4

2

Metro Core:Amplified ring

METRO CORE> Efficient Transport of Aggregated Traffic over SDH/WDM towards the Optical Core

Amplified ring

METRO ACCESS> Differentiation of Access Interfaces

and Class of Services> Circuit & Packet Traffic Aggregation> Per-flow QoS

M ng c p vùng v n chuy n v i dung l ng r t l n n t t p h p các d li u, chúng nho c t m ng ng tr c ho c t m ng truy c p. Giá thành c a m ng c p vùng và do ó,c a m ng ng tr c c chia s b i m ts l ng l n ng i s d ng cu i cùng có liên quan. i u này t o ra m t giá thành t ng i cao h n, và vì v y các công nghph i c phát tri n hi n i h n so v itrong m ng truy nh p. Trong tr ng h p các m ng c p vùng, m t c u trúc vòng kép (double anneau) v i vi c truy n theo hai chi u ng c nhau s b o m vi c b o vcác d li u c a m ng trong tr ng h p cáp b h ng (suy y u) (bao g m c tr ng h pn u hai s i u b t). Th c v y, t p h pthông tin c a m t s i có th c chuyên m ch l t theo h ng ng c l i trên s i b ov .

5


Why do we need high bit-rate optical transmissions ?

Transmission line(optical backbone)

Multiplexer Demultiplexer

Switching

systems

Access

systems

Traffic concentration in the backbone (multi-gigabit/s)Need for high bit-rate optical transmissions

M ng ng tr c (hay còn g i la m ng v nt i) là m t tr c t p trung thông tin ph i cchuy n i t ph n này c a m ng n ph nkhác. V y các kh n ng truy n tin c a nó ph i là cao nh t trong toàn b m ng.

6


Traffic evolution

Speed-up of traffic increase

New access network deployments (ADSL, Mobile Infra, FTTx, …)

New Data Services

Need for bandwidth twice larger than

traffic to ensure :

Quality of ServiceProtectionAvailabilityPeak Traffic

Cost per bit transmitted is paramount

Need for increase in network capacity

Thông tin c truy n t i b i m ng ng tr c c t ng d n theo c p s m . Th cv y, các công ngh m i c tri n khai trong lòng m ng truy nh p g n v i s bùng n thông tin d li u và g n v i các nhu c um i v các d ch v d li u. i u này làm t ng nhu c u v b ng truy n v i m t s gia t ng r t m nh c trông i trong nh ngn m t i.

M ng ng tr c, hi n nay rõ ràng là b quá t i, c n ph i i m t v i nhu c u trên b ng vi c t ng toàn b công su t truy n t i. V l i,

v a m b o c ch t l ng d ch v ,b o v d li u, tình tr ng s d ng c c a


D. Bayart

271

m ng (nh t là trong gi cao i m v thông tin), c n ph i t o ra kh n ng cung ng g pôi nhu c u v thông tin. Song song v i ó là

giá thành c a m i bit truy n t i ph i u tiên hàng u và nó xác nh công ngh nào s

c s d ng.

7


What is Wavelength Division Multiplexing (WDM)

STM-64

terminal16 x STM-4 16 x STM-43R

STM-646

terminal3R 3R STM-646


STM-64



STM-64



STM-64



STM-64



STM-64



STM-64



STM-64



STM-64



STM-64



STM-64



STM-64



STM-64



STM-64



STM-64

terminal3R 3R

STM-64


STM-64

terminal3R 3R

N

transmitters

STM : Synchronous Transfer Mode

WDM là m t k thu t h u ích bao g m vi cghép n i các kênh trong lòng cùng m t s iquang h c thay cho vi c x lý chúng riêng rb ng tín hi u i n.

8


What is Wavelength Division Multiplexing (WDM)

STM-64

terminal16 x STM-4

STM-64

terminal16 x STM-4

16 channels

D

E

M

U

X

16 x STM-4STM-64

terminal

16 x STM-4STM-64

terminal

M

U

X

> WDM = economical solution to reach multiterabit/s capacity

N channels

Total Capacity =

N x channel bit-rate

WDM channels

STM : Synchronous Transfer ModeMux : MultiplexerDemux : Demultiplexer

Wavelength Division Multiplexing

V y l i ích c a nó là i u h t s c hi n nhiên, vì ch c n m t b khu ch i quang h c duy nh t cho phép kéo dài vi c truy n trên o nti p theo c a s i quang thay vì ph i trang bcho m i kênh quang h c m t h th ng i nt tái t o l i tín hi u trên kênh ó. V ym t m i liên k t s bao g m các o n(section) c a nhi u thanh n i phân tách nhau b i các khu ch i quang h c. cu i m im i liên k t (kho ng vài tr m cây s chi udài), các kênh ph i c ph c h i i n tcó th c d n t i m t m i liên k t m i. Giá thành c a giai o n này r t cao, t lthu n v i s l ng kênh và ph thu c vào l u l ng c truy n t i b i kênh. V y c nph i c g ng truy n b ng quang h c các kênh trên các kho ng cách càng dài càng t t

gi m thi u các công o n ph c h i i nt .


D. Bayart

272

9


WDM lab experiments

100

101

102

103

104

105

106

107

108

Cap

acity

x D

ista

nce

(Gbi

t/s.k

m)

199419901986198219781974 1998

Multi-modefiber

Single-modefiber

Coherent detection

x10 every4 years

Erbium-doped fiber amplifiers

2002

6 DWDM

97 99 01 03

OFC’04

EDFA and WDM has enabled to keep with the growth rate of lightwave systems

From E. Desurvire, «EDFA, Principle and Applications», 1991E. Desurvire et al., «EDFA, Device and System developments Vol.2»Wiley, New York, 2002

x 2 every 16 months

Theo th i gian, các k thu t truy n khác nhau trên các ph ng ti n truy n tin khác nhau ã c xu t, t o ra m t s t ng tr ng theo c p s m các tích s gi a dung l ng và kho ng cách cho b i các h th ng, c sau kho ng 16 tháng thì c t ng lên g p ôi, i u này còn nhanh h n c qui lu tMoore cho các transitor i n t .

S xu t hi n c a các khu ch i dùng s ipha t p Erbi (EDFA) ã cho phép phát tri ncác quá trình truy n WDM, i u này ã làm kéo dài thêm xu h ng nói trên.

10


Irregular evolution (« psychological » steps ?)WDM capacities larger than single-ch. capacities by more than a decade.

10

100

1000

10000

100000

Time

To

tal c

ap

ac

ity

(Gb

it/s

)

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

2.5 Gbit/s10 Gbit/s20 Gbit/s40 Gbit/s>40 Gbit/s

Single

channelWDM

Best WDM

Bestsingle

channel

History of WDM versus single-channel terrestrial transmission

Ti n trình phát tri n c a dung l ng truy nkh ng nh r ng WDM, k t khi nó xu thi n, ã mang l i hi u su t cao h n so v icác k thu t truy n n kênh. WDM ã cc i ti n sau hai s ki n chính: th nh t là do s xu t hi n c a công ngh EDFA, th hai là nhu c u s d ng tr n v n d i b ng t n ó sau khi ki m soát c các hi u ng xuyên kênh (intercanaux) trong tr ng h p l u l ng c a m i kênh r t l n.

11


Capacity x distance of WDM lab experiments versus channel rate

Superiority of larger channel rates not so clear in terms ofcapacity x distance.

0.01

0.1

1

10

Date

Ca

pa

cit

yx

dis

tan

ce

(P

bit

/s.k

m)

1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

10 Gbit/s20 Gbit/s40 Gbit/s>40Gbit/s

N u ta xem xét s phát tri n c a l u l ng(dung l ng x kho ng cách), là tích hay

c nói n nh t vì nó không ch cho ta bi tkh n ng phát l u l ng l n, mà còn cho ta bi t kh n ng truy n quang h c trên m tkho ng cách dài, thì tính u vi t c a m i l ul ng trên m t kênh so v i kênh khác không rõ ràng l m. Nhu c u h th ng t ng tr ngl u l ng c a kênh úng h n là c xác

nh b i vi c xem xét qu n lý m ng trên ph ng di n giao di n i n t và s l ngcác kênh c n ph i x lý. Trong tr ng h pnày, l u l ng nào cao nh t s quy t nh (hi n nay là 10Gbit/s và s p t i s là 40Gbit/s).


D. Bayart

273

12


BER

Input power

Amplified Noise Limitation- Low noise amplification- (optical) Regeneration- ...

Propagation Effects Limitation- Optimised in-line fibre- Dispersion management- Modulation format- ...

Signal power optimisation : a compromise

Acceptable BER floor- Forward Error Correction

Các h th ng truy n yêu c u u thu m t ts tín hi u/t p âm càng l n khi l u l ng

c h tr b i kênh càng l n (các mã s al i làm vi c ít i m t chút). V y ta tìm cách làm t ng công su t c a tín hi u u ra c acác EDFA mà v n gi m thi u h s t p âm c a chúng. Tuy nhiên các hi u ng phi tuy n

c t o thành trên ng truy n d c theo chi u dài c a s i quang h c có th làm h ngch t l ng tín hi u. V y t n t i m t gi ipháp dung hòa tìm ra trên công su t óm t t l tín hi u/t p âm t ng ng nh n

c cu i m i liên k t.

13


WDM systems : Increase of system capacity

Btot

R’>R

Btot

R

B’tot>Btot

(a)

(c)

(b)

Initial configuration

Upgraded configurations

bandwidth Btot

Channel

rate R

Higher speed electronics required

Polarisation mode disp. (PMD)

Group-velocity dispersion (GVD)

Channel selection

Multiplexing / demultiplexing

WDM nonlinearities (FWM, XPM)

Broadband amplifiers

Raman effect

Limitations

* Technology

* Physical effects in fiber

Mitigation owing to Dispersion map, Modulation formats , Forward error correcting codes, all-optical regeneration, ...

t ng l u l ng t ng c ng c truy n t i, có nhi u chi n l c v ghép kênh theo b csóng có th th c hi n c. T vi c t ng l ul ng trên t ng kênh (v i các v n t ng

i liên quan n s tán s c c a các mode phân c c (PMD) và dung sai (tolérence) c avi c bù tr tán s c). C ng có th thông qua m t s nén các kênh trong d i b ng t n cs d ng nh ng i u này l i làm t ng các v n

v l c và các hi u ng phi tuy n anchéo. Cu i cùng, ta c ng có th t ng b ng ph c s d ng trong gi i h n c a các hi u ng Raman xuyên kênh (inter-canaux) và c a b ng khu ch i c a các b khu ch

i hi n có.

14


An history of Amplification of Light

Main research breakthroughs

1917 : Principle of Stimulated Emission (A. Einstein)

1954 : First MASER* experiments by Townes & Gordon, Colombia Univ., USA

1958 : Principle of optical pumping (Koester)

1958 : Principle of LASER* (Townes & Gordon)

1960 : First LASER experiment (T. Maiman)

1964 : First Rare-Earth Fiber LASER (Neodymium, 1-m long)

by C. Koester and E. Snitzer

1987 : First experiments with Erbium-Doped Fiber Amplifiers (EDFAs)

1989 : First transmission experiments using EDFAs

MASER/LASER : Microwave/Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

L ch s c a các ti n b khoa h c liên quan n EDFA c ti p n i m t giai o n

t ng ng v i vi c ti n hành hi u ch nh các laser u tiên, ti p theo ó là quá trình chng ch t l ng c a s i quang h c, và cu icùng là ch ng các linh ki n quang h c và các laser iôt, t t c u d n n s ra ic a công ngh truy n tin WDM u tiên.


D. Bayart

274

15


Evolution of terrestrial systems

LAB

1989 : First transmission experiments using optical amplifiers

1993 : First WDM experiments Nx2.5 Gbit/s1998 : First Nx10 Gbit/s systems

exceding 1Tbit/s (EDFAs C+L)

2000 : Nx40 Gbit/s systems with more than 5 Tbit/s (EDFAs C+L + Raman)

2001 : Nx40-Gbit/s, 10-Tbit/s systems(EDFAs C+L+Raman+Thulium)

2002 : Nx40 Gbit/s systems, 10 to 3 Tbit/s over 300 to 5200 km. First experiments of Nx160-Gbit/s transmission

COMMERCIAL OFFER

1993 : First EDFA deployed on the field

1996 : 16x2.5-Gbit/s WDM systems released

1998 : 40x2.5-Gbit/s WDM systems released.

1999 : 80x2.5-Gbit/s and 40x10 Gbit/s

2000 : 80x10-Gbit/s WDM systems released

2001 : Announcement of C+L+Raman

2002-04 : New generation 160x10-Gbit/s WDM system with cost reduction

2007-08 ? : Nx40 Gbit/s WDM systems

Ti n trình phát tri n c a các thí nghi m t iphòng thí nghi m ch ra r ng n u nh chc n m t vài n m có th t ng c l ul ng trên t ng kênh trong qui mô phòng thí nghi m, thì i u ó ch m h n r t nhi u khi chuy n sang u th u th ng m i, mà vi c

u th u th ng m i này còn i tr c nhi uquá trình mua bán m t h th c s nh v y, và vi c l p t v n hành trên th c t . Nhv y, cho t i hi n nay, ng i ta ch a l p tm t h th ng nào s d ng 40Gbit/s hay là sd ng khu ch i Raman trên m t m i liên k t nhi u thanh n i (multi-lien), t ng tnh th cho t i nay, s l ng kênh c sd ng trên th c t không h v t quá 40 kênh.

16


History of EDFA-based submarine networks

• 1996: First 5-Gbit/s amplified link deployed over trans-atlantic and trans-pacific distances

• 1998: 160 Gbit/s (16x10 Gbit/s) submarine link.

• 1999: First submarine experiments > 1 Tbit/s (320 Gbit/s commercial)

• 2001 : 3.2 Tbit/s submarine (lab), 640 Gbit/s commercial

• 2002 : First Nx40 Gbit/s transmission experiments over transoceanic distance

• 2004 : 6 Tbit/s (150x43 Gbit/s) transmission experiment over 6300 km

N u các h th ng trên m t t c l p tsao cho t ng thích v i các m i liên k t ãt n t i và v i các i m khu ch i ã có trên m t t, thì các h th ng ng m d i id ng c ng c l p t cùng th i i m v icác s i truy n (fibre de ligne) và b n thân kho ng cách gi a các b khu ch i c t i

u hóa. Nh v y, nh ng vi c này luôn luôn s d ng các công ngh hi n i nh t, c ng là b i vì chúng cho phép v t qua các kho ng cách dài nh t. Chúng c ng là các h th ng v t kho ng cách dài (longue distance) utiên s d ng khu ch i quang h c và hi nnay chúng còn cho ta các tích s gi a dung l ng.kho ng cách cao nh t trong s các hth ng th ng m i hi n nay. Các h th ng hi n nay c th ng m i hóa s d ng l ul ng trên m i kênh là 10Gbit/s.


D. Bayart

275

17


Wet & dry WDM: Sea-Me-We 4

Marseille

INDIAN

OCEAN

Palermo

Alexandria

Suez

Karachi

Chennai

Cox Bazar

Colombo

MumbaiJeddah

Fujairah

Singapore

Segment 1 (wet)Segment 2 (wet)Segment 4 (wet)

Segment 3 (dry)

AnnabaBizerte

Satun

Melaka

$500m project20,000km – 14 countries16 landing points32 times the initial capacity of SMW3NG terrestrial and submarine systems

2

N u nh s l ng l n các m i liên k t xuyên i Tây D ng và xuyên Thái Bình D ng

ã c tri n khai l p t t cu i th k XX thì k t ó, ch y u là ta can thi p vào vi ct ng d n d n s l u thông thông tin b ng vi c l p t các kênh m i. G n ây, ng i ta ã quy t nh làm m i m i liên k t sea-me-

we 3 (m ng cáp ng m i t châu Âu nchâu Á) (s d ng các kênh 2,5 Gbit/s) b im t liên k t 10 Gbit/s xu t nhi u kênh h n.

18


Linear and Decibel (dB) optical power units

- Optical power P expressed in W, mW, dBm

- P[dBm] = 10 log10 (P[mW])

Typical sensitivity of a 10-Gbit/s receiver

Typical EDFA output power

Linear

1 W

100 mW

10 mW

1 mW

100 W

10 W

1 W

dBm

+30 dBm

+20 dBm

+10 dBm

0 dBm

-10 dBm

-20 dBm

-30 dBm

Typical output power of a semiconductor DFB laser

Bây gi c n ph i hi u làm cách nào mà các h th ng nh v y ho t ng và cho phép các l u l ng cao trên m t kho ng cách dài nhv y ! u tiên, thu n ti n ta s d ng m tthang log cho các công su t sao cho các m tmát bi n i theo hàm e m v i kho ng cách.

19


Typical loss value of optical components

Gain in the small signal regime of EDFAs

Linear

1000

10

0.977

0.955

0.9

0.5

Decibel

+30 dB

+10 dB

-0.1 dB

-0.2 dB

-0.5 dB

-3.0 dB

Ga

inL

os

s

Gain with saturating input signal

Splice loss between two identical fibres

Cable fiber loss per km

Loss of a 10% tap coupler

Isolator, 1480/1550 nm multiplexer

Bulk optical filter

{

i v i các m t mát và các giá tr c akhu ch i c s d ng trên th c t c ng v y.


D. Bayart

276

20


Need for amplifiers ?

Gain needed for :

compensation of link fiber loss

Increasing distance between electrical regenerators

Increasing signal power before receiver

Tx Rx Tx RxG G

Fiber lengthSig

nal P

ower

Receiver

sensitivity

Các b khu ch i là c n thi t cho phép t ng u n công su t c a các kênh truy n, i u này là m b o m t công su t quang

h c l n t i i m thu nh n.

21


ASE power density

broadband, uncoherent, unpolarized

Wavelength (nm)

AS

E p

ow

er

(dB

m/0

.25 n

m)

-50

-40

-30

-20

-10

1520 1540 1560 1580

Các b khu ch i (EDFA) nh v y s nh h ng th nào n h th ng ? Gi ng nh t tc các khu ch i khác, các EDFA phát ra t p âm khu ch i c g i là ASE, và cphát ra trên c hai phân c c. u thu nh nsau photodiode, ph n t p âm cùng m tphân c c v i tín hi u s t o ra trong mi ni n m t t p âm « phách » (beat noise), là

ngu n t p âm chính trong các h khu ch i(t p âm battement ASE-ASE c gi mm nh b i vi c s d ng các b l c h p i mthu).

22


Gain saturation

High signal input power : decrease in population inversion

decrease of the gain

-10

0

10

20

-40 -30 -20 -10 0 10

Signal input power (dBm)

Po

ut

(dB

m)

0

10

20

30

40

-40 -30 -20 -10 0 10

Signal input power (dBm)

Ga

in (

dB

)

3-dB of

gain

compression

Saturated

Output power

Pout

Saturating

input power

Linear

Regime

EDFA c th c hi n trong ch khu ch i bão hòa. Chúng ta g i công su t bão hòa

là công su t cho ta s gi m khu ch i là 3dB. Công su t u ra khi bão hòa là công su t c c i mà ta có th t c khi công su t u vào m nh.


D. Bayart

277

23


0

2

0 20 40 60 80 100 120

Typical corner frequency

of 100 Hz - 10 kHz

Time 3/f

Pu

iss

an

ce

f = 100 Hz

f = 500 Hz

f = 1 kHz

0

20

0

20

40

0

20

Gain modulation (dB)

Modulation frequency (Hz)

Ga

in m

od

ula

tio

n

(dB

)

0

10

20

1 10 100 1000 10000 100000

Saturating input signal

Gain DynamicKhu ch i bão hòa c a các EDFA có tht o ra m t s bi n i u c a khu ch i này theo bi n thiên công su t c a tín hi u vào. R t may là l n h n vài tr m kHz, s bi ni u này không còn c truy n trong

khu ch i. Không có m t s bi n d ng nào v th i gian c truy n b i các EDFA t itín hi u trong truy n thông. i u này có ngh a là các EDFA là trong su t i v i các tín hi u quang, không nh h ng t i l ul ng, d ng bi n i u, và c ph ng th c mã hóa thông tin s (protocole de codage) iv i các các chu i (trames), trái h n v i các máy phát tái sinh i n.

24


Gain and population inversion

There is no inversion

that gives a flat gain !

LnnG ae ).).().().((exp)( 12

-4

0

4

1450 1500 1550 1600Wavelength (nm)

No

rma

lize

d

Ga

in i

n d

B (

a.

u.)

N1 = 1

N2 = 0

N1 = 0

N2 = 1Gain

Loss

0

: average populations of erbium ions for excited and fundamental energy level in( ) : overlap of the mode field with the erbium-doped core

Gain spectra of

different average

inversions never cross

N u ta quan sát ng bi u di n khu ch ic a các EDFA theo hàm c a trung bình ngh ch o m t , ta th y r ng không có m t ngh ch o nào em l i ch khu ch

i b ng ph ng. Ta c ng th y r ng các ng cong này không c t nhau, t c là m c

dù chúng b bi n d ng v i s thay i c ao m t , khu ch i c ng t ng (hay gi m)

cùng m t lúc v i t t c các b c sóng.

25


: NASE increases with the gain

nsp characterizes the impact of the amplifier noise

Fundamental noise limits

nsp minimum at full inversion :

nsp s pmin , 1 for e = 0 (may happen only

using 0.98- m pumping)

N n h GASEEDF

sp EDF2 1

nN

N Nsp s p

s p

s pa s

es p

s

,,

, ,

2

2 1

nsp s pe p a s

a p e s

min , 1

1

Hi u n ng c a các t p âm c a EDFA cc tr ng b i thông s t p âm mà giá tr c a

nó ph i càng nh càng t t (b ng 1 t c là 0 dB khi t t c các ions b ngh ch o). V icác giá tr c a khu ch i cao h n kho ng m t ch c dB, h s t p âm b ng v i thông st p âm này, trong ó ta thêm vào 3 dB n tt p âm phách c a tín hi u-t phát. Thông snày là hàm c a m c ngh ch o trong ph ng n v i u vào c a b khu ch i, trong khi

khu ch i thì c xác nh duy nh t b i ngh ch o trung bình l y trên toàn b

s i.


D. Bayart

278

26


Noise figure for a two-stage amplifier

G( ) = G1( ) x F( ) x )()(

12xG

Loss

G2G1

DCF or OADM

GainEqualizing

Filter

F( )

Loss( )

NF( ) = NF1( ) +)(

)(

)()(

1

2

xFLGNF

oss

)()(.)(

)().()( 221 stage

aseoss

stagease

totase PF

LGPPPase = NF.h .G.Bf =

For the whole amplifier :

Leading to

Trong tr ng h p khu ch i hai t ng, h st p âm t ng c ng c tính b i hàm c acông su t c a t p âm u ra và c akhu ch i t ng c ng. Các m t mát gi ahai t ng làm suy gi m h s t p âm n u nh

khu ch i c a t ng th nh t không l n.

27


2

4

6

8

-40 -30 -20 -10 0 10

Effect of signal input power on noise parameter

Input power (dBm)

No

ise

pa

ram

ete

r

nsp/C

1(d

B)

2

11

1

NN

n

se

sasp

Higher Pin :

Saturation caused by the signal power

Lower Pin :

Saturation caused by ASE

Self-saturation

caused by ASE Saturation caused

By the signal

A constant population

inversion gives :

Tr c tiên thông s t p âm c a các EDFA c c i thi n theo công su t c a tín hi u

vào d a trên vi c lo i tr quá trình t bão hòa b i ASE c hình thành khu ch

i m nh. Th c v y, công su t ASE ng cchi u này là r t m nh n m c có th sinh ra bão hòa u vào b khu ch i. B ng vi c

t m t b phân ly quang (isolateur) trong lòng s i, công su t ASE ng c chi u này gi m m nh và s bão hòa sinh ra c ng clo i tr . Khi công su t tín hi u t ng thêm n a, khu ch i gi m i, và ngh ch

o m t gi m m nh trên t t c m i i mc a khu ch i. V y nên h s t p âm có thgi m m nh.

28


Dependence with signal wavelength

0

2

4

6

8

1520 1540 1560 1580

Signal wavelength (nm)

No

ise

pa

ram

ete

r

nsp/C

1(d

B)

Pin = -40 dBm

Pin = -10 dBmPin = 0 dBm

2

11

1

NN

n

se

sasp

a s

e shigher increases

H s t p âm là m nh nh t i v i các b csóng ng n. Tuy nhiên ngh ch o l i cl p v i b c sóng. Th c v y, i u u tiên ph i hi u trong vi c xác nh h s t p âm c a các EDFA là ta c n tính n b c c a h pth ion ch không ph i là tính n l ng ASE phát x . Th c v y, m t b khu ch itrong ó t t c các ion c ngh ch o st o ra h s t p âm nh nh t có th (gi i h nl ng t ). M t cách ngh ch lý là nó c ng st o ra c c i c a ASE b i vì t t c các ion có th phát hu nh quang, và khu ch is là c c i. H s t p âm b suy gi m khi các ion không còn trên tr ng thái kích thích n a. Trong tr ng h p này, m t ph n tín hi u s có th b h p th b i các ion b m tnày. Trái l i, n u chính ASE b h p th , thì n ng l ng này s có th c l y l i khi các ion này sau ó quay tr l i tr ng thái c b n. V y s có m t hi u ng l a ch n x y ra trên


D. Bayart

279

tín hi u so v i t p âm. V m t logic, h st p âm s b suy thoái m nh h n i v i các b c sóng có ti t di n h p th hi u d ng l nnh t, b i vì h p th photon s m nh h n.C ng nh v y, v i các b c sóng l n, ti tdi n hi u d ng này r t nh , m t ngh ch

o y u h n ít có nh h ng. Cu i cùng, các m t mát c b n có ít tác d ng lên h s t pâm b i vì tín hi u c ng nh ASE u b h pth cùng m t cách và n ng l ng m t mát c ng cùng m t ki u i v i c hai.

29


Mu

ltiplex

er

Optical

Spectrum

Analyser

Channel #2

Channel #1

Channel #N

Unpolarized

flattenned

ASE source

GEQ

Isolator

EDFA

under test

Characterization of the EDFA gain flatness

Need to use a WDM saturating comb

c tr ng áp ng ph c a khu ch ic a các EDFA, i u quan tr ng là ph i sd ng m t s l ng l n kênh t o ra m t

bão hòa ng nh t và th c hi n phép oc a ng cong khu ch i v i s tr giúp c a m t u dò (sonde) có công su t y u, mà

u dò này quét c d i ph .

30


Influence of saturating conditions on gain excursion

For a given amplifier, the average

population inversion determines

the gain spectral shape

ngh ch o m t trung bình xác nh khu ch i c a các EDFA và áp ng ph

t ng ng. bão hòa c a khu ch i uãi các b c sóng l n. i u này x y ra khi

công su t u vào c a s i pha t p t ng, ho ctrong m t chu i EDFA, khi kho ng cách gi a các b khu ch i nh h n, v i công su t u ra c cho b i khu ch i tr c,i u này s t ng ng v i m t s t ng công

su t u vào c a b khu ch i ti p theo.


D. Bayart

280

31


Optical Signal-to-Noise Ratio (1)

OSNR from a chain composed of identical EDFAs

n

i i

i

n PoutPase

SNRSNR 10

11L

zn zPsignalzdPase

SNRSNR 00 )(

)(11from

This gives :

]1

1

11

.[.

]1

...1

1.[.

1

k

k

Gk

PaseBo

P

kkGk

PBo

PSNRN

s

Nase

sN

Loss Loss Loss LossSignal: PinNoise : Bo

Pout

OSNR

G( ) G( ) G( ) G( )

Each channel sees a gain expressed as k . where k<1 for less favored channels and (=1/Loss ) is the amplifier average gain over the signal bandwidth.

GG

#1 #N

T l tín hi u trên t p âm (SNR) c a m tchu i EDFA ph thu c tr c ti p vào h st p âm và công su t u vào c a các bkhu ch i. Th c v y, ngay u vào c a bkhu ch i, SNR tr c ti p ch u tác ng b igi i h n l ng t c a t p âm. Tín hi u càng m nh ch ó thì t l ó càng ít gi m (t lnày sau ó s còn gi m ít nhi u tùy theo m cngh ch o nh x c a khu ch i trên chi u dài c a s i quang h c pha t p). Trên m t chu i các khu ch i, t ng công su t ra và khu ch i c a t t c các EDFA 3 dB s cho phép t ng c ng m t l ng m t mát nh v y gi a các khu ch i mà v n gi

c cùng m t t l SNR trên m i liên k t. Th c v y, công su t vào c a các EDFA trong tr ng h p này không i, c ng nhv y v i h s t p âm theo gi thuy t. V ykhông ph i là ta dùng khu ch i c aEDFA tính SNR b i vì tín hi u ra c ng nh ASE t ng theo cùng m t ki u gi ng nhau, nên nó s không có tác ng gì lên SNR. Trái l i t ng kho ng cách gi a các khu ch i (t c là t ng khu ch i) mà không t ng công su t u ra có ngh a là ta làm gi m công su t vào c a các EDFA và v y ta làm h ng t l tín hi u trên t p âm.

32


kko

insignal

aseo

insignalk

out hNFNPP

PNPP

SNR...

SNRN = Pin - NF - 10.log N + K

Weight of noise photons at the EDFA

input compared to input signal photons

Impact of the count

in EDFAs

ex : An increase by 3 dB of the span loss between EDFA half reduces the maximal distance allowed by the OSNR

For ideally flat amplifiers : Gain = Loss (for any channel)

When expressed in dB,


K=55 for OSNR calculated in a 0.1-nm bandwidth

and Pin expressed in dBm

N u ta xét các b khu ch i có khu chi chính b ng m t mát ( ây th ng là

tr ng h p ta g p i v i các h n kênh aliên k t do khu ch i bão hòa c a các EDFA), các ph ng trình s c n gi nhóa và bi u th tr c ti p theo hàm c a công su t vào c a chúng, hàm c a h s t p âm và s l ng khu ch i. Gi m m t mát gi a các khu ch i i 3 dB (và v y là t ng 3 dB công su t u vào c a chúng), c ng s cho phép t ng g p ôi kho ng cách truy n mà v n ginguyên t s tín hi u trên t p âm.


D. Bayart

281

33



#1 #N

G( ) G( ) G( ) G( )

Loss Loss Loss Loss PoutOSNR

Signal: PinNoise : Bo

For unflat amplifiers :

kGk

GGlog.10

..log.10

2

fase BGkhNFP ....110

110...

20

20

.min

G

NG

f

sN

BhNFBo

PSNRsince

and

4.6...

min5 awith

aBhNFBoPSNR

f

se.g. G = 1 dB and N=5 gives

Trong tr ng h p truy n WDM, m t vài kênh không u ãi có m t khu ch i y uh n m t mát. i u này t ng ng v i vi ccông su t c a chúng u vào c a các EDFA k ti p nhau s gi m i d n d n trong khi các m c t p âm phát ra b i m i khu ch

i thì l i không i. V y t l tín hi u trên t p âm c a chúng s ch u tác ng m nh.

34


Impact of gain excursion on the OSNRCác phép tính này mô t rõ ph u ra c am t m i liên k t c khu ch i. Các kênh trong ph n lõm xu ng c a ng cong khu ch i có t l tín hi u trên t p âm suy gi m. C ng th , i u tr c tiên là ph i sd ng các khu ch i có áp ng c akhu ch i càng b ng ph ng càng t t em lai m t hi u su t t t c a t p âm trên t t ccác kênh.

35


System Requirements for Two-stage amplifiers (1)

• Input and output isolators for each amplification stage

• Gain equalization for both amplification stage (less stringent after first stage)

• 5/95 tap couplers at input/output of each amplification stage

• Operating bandwidth : 1529 nm to 1561 nm (at least)

EDF

WDM

0.98-μm 0.98-μm

WDM

EDFDCF

5/95 5/95VOA

5/955/95GEQ

GEQ : Gain EqualizerVOA : Variable Optical Attenuator

Các h th ng truy n trên m t t c n ph i có các khu ch i nhi u t ng có th gài vào gi a các t ng s i bù tr tán s c ho c là các mô- un ghép/tách ( a vào/tách ra) c a các kênh quang h c. Các t ng này c ng c n ph icách ly b i các b cách ly quang (isolateur) và các b ghép c p theo dõi t i các uvào ra c a chúng.


D. Bayart

282

36


Gain mod dB5

10

15

20

25

30

1520 1525 1530 1535 1540 1545 1550 1555 1560 1565 1570 1575

Example of Equalized Gain Spectrum

Gain excursion : 0.3 dB over [1529 nm;1561 nm]

Other Important Features

Noise Figure < 6 dBBudget at mid-stage for insertion of DCM or OADM : 6 dB to 12 dB including VOASize : 12x70x90 mm3 for each stageTemperature operating range : -5 C / +65 CElectrical board controlling powers and transients

System Requirements for Two-stage amplifiers (2)

Input powers : -15 to 0 dBm depending on channel count and span loss (up to 10dBm if Raman pre-amplification is used)Output powers from +17 dBm (40 channels) to 23 dBm (160 channels) in long-haul

Các EDFA c ng c n ph i c b sung các m ch i n t có th i m t v i các bi n

ng nhanh c a s l ng kênh, v i các bi nng m nh c a nhi t , cho chúng có

m t th i gian t n t i lâu dài (15 n m v i các h th ng trên m t t và 25 n m i v i các h th ng d i bi n).

37


System Requirements for two-stage amplifiers (2)

Tuning of the mid-stage VOA enables to improve the gain flatness when total insertion loss varies but it is not allowed to impact the noise figure nor the available range of loss values

Features available for the system should account for temperature and

manufacturing tolerances leading to worst values than in the lab !

- Value at 25 C -Impact of temperature range on the EDF

-Tolerances on loss of passive components

0.25 dB

+ 0.50 dB

+ 0.25 dB

Total >= 1 dB !

Feasible gain excursion in manufacturing

Các yêu c u này làm khó cho vi c s n xu tcác b khu ch i b ng t n ph ng (amplificateur égalisés) m t cách hoàn h ovà có h s t p âm nh . Th c v y, th ng giáng c a khu ch i òi h i kéo l i trên

nh t ng c ng trong các s i pha t p là vào kho ng c %, i u này có th h y i n u ta xét các bi n thiên có th x y ra v m t dung sai c a quá trình s n xu t các s i pha t p, các b l c trung hòa (filtres égaliseurs) và các thành ph n th ng c s d ng. N uchúng ta thêm các bi n ng nhi t, thì không th b o m m t th ng giáng c a khu ch

i t t h n 1 dB trên m t s l ng l n các khu ch i c s d ng trong i u ki n trên m t t.

38


System needs (1)

System Applications :

To operate the system in a spectral band different than the C-band to increase chromatic dispersion value of the line fiber• Operation in L-band alone over G.653 fiber

• Operation in L-band alone over first generation G.655 fiber

Now the sole application of use of L-band for long-haul systems

L-band (ITU recommendation) : 1565 nm to 1625 nm

Các EDFA c ng có th c s d ng cho các ng d ng b ng dài (b ng L). Các ng d ng hi n nay liên quan tr c tiên n các h th ng v n hành v i s i ng truy n ít thích h p v i các d i b ng t n c a EDFA qui

c.


D. Bayart

283

39


System needs (2)

System Applications :

Enables future system up-grade by adding new channel

(C+L band systems)• Need to implement a WDM coupler in the line

before the beginning of life of the system !

Enables bidirectional transmission with high channel count

in each direction• Useful in case of only one fiber available …

M t ng d ng trong t ng lai có th liên quan n kh n ng v n hành m t s l ng l n các kênh b ng vi c s d ng hai b ng cùng m t lúc. Cho t i hi n nay, các h th ng ã c l p t v i ít kênh, vi c l p t thêm

c d tính thích h p. Vi c thêm t m th itrong t ng lai m t b ng m i, mà b ng này cho phép thêm nhi u kênh n a, c n ph i

c d tính ngay sau khi b t u xây d ng h th ng n u nh ta không mong mu n ph ican thi p vào vi c truy n tin trong t ng lai nh m m c ích a vào các EDFA v n hành theo b ng L. T m vóc tiên quy t c a hth ng này òi h i m t qu quang h c(budget optique) gi a các khu ch i ngay khi các kênh u tiên c l p t, ng i sd ng hi n nay không s n sàng tr m t giá nh v y.

40


Principle of 1.58-μm L-band EDFAs

Principle : low average population inversion (40 %) allowing a flat-gain spectrum in the L-band region

-4

0

4

1450 1500 1550 1600

Gain

(a. u

.)

N1 = 1

N2 = 0

N1 = 0

N2 = 1G > 1

G < 1

1

• Absorption cross-section is very low in the L-band (low influence)• Gain coefficients are 10 dB lower

Need x10 in erbium !

… but not 10 times longer doped fibers(background loss, FWM, PMD issues …)

Doping the fiber 3 or 4 times more is a good compromise between quenching and background loss

LnnG ae ).).().().((exp)( 12

PMD : Polarization mode dispersion FWM : Four-wave-mixing

Tuy nhiên, EDFA cho ta các h th ng có hi u su t cao, m c dù h s t p âm v n còn h i cao, do bão hòa b i ASE phát x trong b ng qui c (b ng C, bande conventionnelle).

41


1.48 μm

Power

budget WDM

1.48 μm

WDM

EDF

WDM

EDF

WDM

EDF

0.98 μm

Extra-pumpaccess

1.48 μm

WDM GEQ GEQ

Example of architecture for two-stage L-band EDFAs

1.48-μm pumped single-stage EDFA

0

2

4

6

8

10

1570 1580 1590 1600Channel wavelength (nm)

Noise figure for a two-stage EDFA with 9-dB mid-stage power budget

Channel wavelength (nm)

Các EDFA này không t n d ng t t vi c b m 980 nm, vì nó t o ra r t nhi u ASE trong

b ng C. V y nó th ng thích h p h n v ivi c b m 1,48 μm trong khi các EDFA b ng C t nay tr i u c b m 0,98 μm c hai t ng.


D. Bayart

284

42


S. Aisawa et al./ A. Srivastava

et al. (OFC’98)

0.1

1

10

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

Tb

it/s

B. Clesca et al.,

OFC’94

K. Oda et al.,

OFC’95

Silica-based EDFAs

+gain equalizing filter

Dual-band C+L amplifiers

(silica-based+filter)

After 4x110km

Wavelength (nm)

From S. Aisawa et al.

1540nm 1600nm

C band L band

After10x60km

Fluoride based EDFAs

4dB

5dB

/div

Silica-based EDFAs

w/o GEQ

>20dB

5dB

/div

After 4x110km

Flat-gain amplifiers and High capacity transmissionsL ch s c a các quá trình truy n ã cth c hi n ch ra r ng vi c làm ch s ph ng ph c a khu ch i c a các EDFA trên các d i t n càng ngày càng r ng ã v t kh i st ng tr ng c a dung l ng truy n t ngc ng.

43


Effect happens for any pump frequency, polarization dependent

Instantaneous effect (not the travel time of the pump along the fiber !)

Peak Raman shift = - 13 THz (glass phonon energy)

Top width = 2.5 THz, can be broadened with multi- pumping

Raman amplification : Principle

Long interaction fibersConfinementAttenuation at the pump wavelength is paramount

O

O

SiPump

Signal

( = f pump - 13 THz )

Vibrational excitation

Signal

Measured gain-curve : 1 pump @ 1487 nm

0

5

10

15

20

1500 1530 1560 1590 1620 nm

On

/off

Ga

in (

dB

)

DSF fiber

pp

L

eff

rdBOFFON Pe

AgG

p1

10ln

10/ 1

effLAeff is the Raman effective area of the fiber

Leff : Effective length of the fiber expressed as :

Thêm v i vi c c i thi n hi u su t ph , vi cgi m thi u nh h ng c a t p âm lên khu ch i c ng cho phép ta t c các gi i h n ph c a h th ng.

Khu ch i Raman cho phép i u này v im t ch v n hành r t khác v i ch v nhành c a EDFA. Hi u ng Raman là m t tán x không àn h i gi a các phôton t i và th ytinh. M t ph n n ng l ng phôton t i c aquá trình b m có th c h p th b i th ytinh d i d ng n ng l ng dao ng (phonon quang) s t o ra m t photon tán xcó n ng l ng th p h n (énergie réduite) (t c là b c sóng cao h n) t ng ng v i tín hi u c khu ch i. Hi u ng này có hi usu t th p, nó c n có các dài t ng tác l n(km) và công su t b m ph i th t l n h n so v i tín hi u. V y bão hòa b i tín hi u y u, và khu ch i t l thu n v i công su tb m.


D. Bayart

285

44


Distributed Raman Preamplification

Preamplification (backward pumping : weak gain saturation)Increase of the signal powers at the EDFA input (improved signal to noise ratio)

- 2 5

- 2 0

- 1 5

- 1 0

- 5

0

0 2 5 5 0 7 5 1 0 0

D ista nce (k m)

Sig

na

l (d

B)

On/off

gain

with Raman

without

Raman

Pump

WDMLine fiber

C ng nh v y, n u chúng ta k t h p m t ánh sáng b m tr c ti p vào trong s i sao cho nó i ng c chi u v i tín hi u, khu ch i

Raman s c t o thành tr c i m t i c atín hi u trên b khu ch i erbium. Quá trình ti n khu ch i này s cho phép t ng công su t c a tín hi u i m mà nó s g pkhu ch i Raman m t cách áng k , và t pâm khu ch i t ng ng c a nó c ng g nv i gi i h n l ng t . i u này s d n nm t s c i thi n rõ r t c a t s tín hi u trên t p âm m t cách t nhiên.

45


Calculated gain curve : 20 pumps

11,85

11,90

11,95

12,00

12,05

1538 1558 1578 1598nm

On

/off

Ga

in (

dB

)

2 or 3 wavelengths enough for a 1-dB equalization over the C-band

3 to 4 over the C+L band

Semiconductor pumps need polarization multiplexing or depolarization using PANDA fiber at 45 deg.

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

150 0 1 55 0 160 0 nm

On

/off

Ga

in (

dB

)

Equalization over 60 nm

Pump wavelength combinationáp ng c a khu ch i Raman c a th y

tinh Silic không r ng và v y c n ph i có r tnhi u quá trình b m cách nhau kho ng vài ch c nanomet có th có m t khu ch

i k t h p bao trùm ít nh t là c b ng khu ch i c a EDFA. H n th n a, khu ch

i Raman ph thu c vào s phân c c và v yc n ph i có m t ánh sáng b m không phân c c.

46


Signal powers required for anOSNR of 26 dB/0.1 nm

Fibres supposed to differonly in Aeff

pump = 0.3 dB/km

- 1,5

- 1,0

- 0,5

0,0

0,5

50 60 70 80

Effective area (μm²)

Sig

na

l (d

Bm

/ch

.)

5

10

15

20

25

50 60 70 80

Effective area (μm²)

G o

n/o

ff R

am

an

(d

B)

True

wav

e

ELE

AF

Tera

light

G.6

52

500 mW

300 mW

400 mW

System margins provided by Raman preamplificationS c i ti n t l tín hi u trên t p âm này cho ta các gi i h n c a h th ng, và có th cs d ng theo nhi u cách th c khác nhau. Ví d nh i u này có th cho phép gi m công su t c a các tín hi u trên ng h n chcác hi u ng phi tuy n mà chúng ph i ch u. Chúng ta th y r ng c n có vài tr m mW, bi n thiên tùy theo lo i s i, th c hi n

c m t khu ch i l n h n 10 dB.


D. Bayart

286

47


Fiber efficiency per unit length and per W of pump

0

0,2

0,4

0,6

0,8

0 3 6 9 12 15 18Ram

an e

ffici

ency

CR

(W-1

.km

-1)

Frequency Shift (THz)

NZDSF-NZDSF+

SMFTeraLight

PSCF

0.680.75

0.400.51

0.3813.3-THz peak

(W-1.km-1)

1486-nm pumping

CR = 0.23 Gon/off / (Pp.Leff_p)CR Max

PSCF : Pure Silica Core Fiber

N u ta quan sát các ng cong khu ch iRaman c xây d ng theo hàm c a b csóng tín hi u v i các lo i s i khác nhau, ta th y có cùng m t nh 13,3 THz, i u này t ng ng v i vi c b m kho ng 1440 nm

khu ch i m t tín hi u n m kho ng 1550 nm.

48


Normalized Gain Spectra

12 15 18 21 24 27 30Frequency Shift (THz)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 3 6 9 12 15 18Frequency Shift (THz)

1486-nm pump 1400-nm pump

PSCF

PSCF

PSCF

• Boson-peak relative-intensity higher with SiO2 than with GeO2• 13.3-THz peak : Ge-dependent, extends up to > 20 THz• Sharp 14.5-THz and 18-THz peaks specific to SiO2

CURVES NORMALISED RELATIVE TO 13.3-THz PEAK

N u chu n hóa các ng khác nhau này, ta th y r ng các ng này g n nh là gi ng nhau. Th c v y, thành ph n c a các s i này ít bi n i theo d ng c a chúng, b i vì các ch t ph gia u có cùng b n ch t. nh r ngdo chính Ge gây ra thì ít nhi u l n h n nh bé n m các t n s cao h n, và nh này không i và t ng ng v i d u hi u c a Si.

th này có ngh a là t t c các s i ã t nt i trên m t t u cho g n nh cùng m tki u d ng ng cong khu ch i m c dù công su t b m òi h i s là t ng i khác nhau tùy theo ti t di n hi u d ng c a s i.

i u này r t quan tr ng i v i án thi tk c a các h th ng s d ng khu ch iRaman b i vì chúng c n ph i c thích nghi v i m i i u ki n trên m t t mà i uó thì ã không c tính t i cho ng d ng

này.

49


Fiber efficiency is pump wavelength dependent

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

12 15 18 21 24 27 300

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 3 6 9 12 15 18Ram

an e

ffici

ency

CR

(W-

1 .km

-1)

Frequency Shift (THz)

1486-nm PUMP 1400-nm PUMPNZDSF-NZDSF+

SMF

TeraLightPSCF

+ 37 %+ 21 %

+ 20 %

+ 46 %+ 26 %

Pump/signal/core overlap

B c sóng b m c n ph i c l a ch n theo hàm c a b c sóng mà ta mu n t o ra khu ch i. Theo ó thì hi u su t Raman bi n i theo s m r ng c a mode v các b c sóng l n h n. H n n a, các m t mát cb n t ng theo b c sóng ng n. Các s i d ng DZDSF- (S i n m t có tán s c d ch chuy n khác 0) có m t kích th c lõi bé h ncho ta hi u su t l n h n là các s i chu n(SMF) và v y nó òi h i công su t b m nhh n.


D. Bayart

287

50


Impact of interchannel Raman depletion

Input fiber-10 dBm /channel

(linear regime)

5.6 dBm /ch.

100 km#1

#32

Tx Rx

0.7 dB

2.3 dB

C ng chính là khu ch i Raman này ch u trách nhi m v tán x c ng b c Raman (SRS) gi a các kênh, và nó x y ra c trong các h không có khu ch i Raman. Các kênh t n s y u dùng b m cho các kênh t n s cao, i u này t o ra m t d c mà d c này càng m nh khi công su t càng t ng.

51


Small-frequency-shift energy transfers

1529 1561 1602

Frequency shift (THz)

Wavelength (nm)

-27

-22

-17 C-band L-band

NZDSF-NZDSF+

SMFTeraLight

PSCF

0

0 ,1

0 ,2

0 ,3

0 ,4

0 3 6 9

Ram

an e

ffici

ency

(W-1

.km

-1)

1569

1486-nm PUMP

Th c v y, khi chúng ta quan sát chân c ang cong khu ch i Raman, ta th y có

m t d c nh ng THz u tiên, có thliên quan n toàn b b ng C. B ng phcàng r ng thì càng ph i tính n s trao in ng l ng gi a các kênh này. Ví d nht ng tín hi u c a các b c sóng ng n khi phát cho phép bù tr hi u ng này.

52


Raman amplification : Implementation

• Use of wavelength multiplexed Raman pumps

• Efficiency depends on fiber type and characteristics

4 pumps(distributed Raman ampli.)

#1#63

M-ZQ

Q

DCF

C

L

DCF

C

L

C

LDCF

x 3

Rx

100 km

NZDSF1x32

#2#64

M-Z1x32

40Gb/s215-1

#65#127

M-ZQ

Q

DCF1x32

#66#128

M-Z1x32

40Gb/s223-1

PBS

PBS

S a k thu t khu ch i Raman vào th ct bao g m vi c k t h p nhi u quá trình b mkho ng 200 mW m i cái, và ghép kênh theo b c sóng và phân c c. Các EDFA cl p t sau qui trình ti n khu ch i cho phép ta nh n c công su t tín hi u c nthi t u c a m i liên k t trong khi các s ibù tr tán s c (DCF) thì c t gi a các t ng.


D. Bayart

288

53


Stimulated Raman Scattering

-17

-22

-27

-5

0

5 In span 5

0-5

-27

-22

-17 Out span

-18

-13

-8

Wavelength (nm)1525 16051427 156514851439 1450

-8

-13

-18

- 23 THz

Pre-tilt 3dB

Intraband-tilt

compensated

but C-to-L energy-transfer

Raman gain12dB C-band

10dB L-bandOut span

Pumps OFF

Pumps ON

P( d

Bm

)

Trong quá trình truy n này, các b c sóng b m c phân b t 1427 nm n 1485 nm t o ra khu ch i c b ng C và L. Các kênh ã c t ng tr c v i m t d cbù tr SRS trên t ng b ng. Các b c sóng b m b o m m t khu ch i ph ng iv i các tín hi u c ng nh b o m m t bù tr m t ph n SRS c t o thành gi a các b ng. D nhiên là nh v y thì m t SRS l nc ng c t o thành gi a các b c sóng b m, v y nó òi h i các i v i các b m y ucác công su t m nh h n r t nhi u so v i các b m m nh.

54


P

u

m

p

WDM

Line Fiber

Intrinsic noise parameter = 3dB (quantum limit)

Equivalent noise figure = the noise figure of an EDFA located in B point and providing with the Raman ON/OFF gain

Equivalent noise figures can be equal or lower than 0 dB

B

Noise figure for Distributed Raman PreamplificationTa có th nh ngh a m t h s t p âm t ng

ng cho h th ng khu ch i Raman + EDFA. H s này chính b ng h s t p âm mà ta c n ph i có i v i EDFA n u nh nó

c s d ng m t mình, có th nh n ccùng m t SNR. Các giá tr nh n c dnhiên là nh h n giá tr c a EDFA r t nhi u(nhi u dB), chúng c ng bi u di n khu ch

i hi u qu c a t p âm t o b i ti n khu ch i Raman c phân b .

55


Double-Rayleigh Scattering

• Signal (neglecting the DRS term):

• Simple Rayleigh-scattered signal:

• Double Rayleigh-scattered signal: dyLyGyPrLP

dzzyGzPryP

zGPzP

net

L

RSDRS

L

y netSRS

netSS

).().(.)(

).().(.)(

)0().0()(

0

DRS noise-to-signal ratio at the end of the fibre: RDRS = PDRS(L)/PS(L)

0 L

Ps (z)

r.Ps(z)

PDRS (L)

S tán x àn h i (hi u ng Rayleigh) x y ra trong lòng s i t o gây h n ch cho các giá trn i t i l n i v i khu ch i Raman. Th cv y, tín hi u c khu ch tán ng c hai l nkhông còn có công su t có th b qua cvì cùng m t lúc nó g p c khu ch iRaman. Truy n trên m t kho ng cách t ng tác dài, s chênh l ch th i gian gi a các thành ph n óng góp khác nhau s t o các các hi n t ng giao thoa không k t h p t i

i m thu nh n, và c a t p âm phách « battement » xen gi a ký t (intersymbole).


D. Bayart

289

56


Double-Rayleigh Scattering (DRS)

• DRS is a delayed copy of the signal => beating noise at detection with the signal by quadratic detection:

• Exists in all transmissions but is more penalizing with distributed Raman amplification: DRS is amplified during its double-path

• Crucial issue: DRS impairment is a limit to high amounts of Raman gain

• ASE and DRS essentially differ by their spectral distribution:

- ASE is constant with wavelength in the range of the signal bandwidth

- DRS is a replica of the signal optical spectrum

))((

2)(

22fRfRIN DRS

Tán x Rayleigh úp(DRS) gây ra m t t pâm d ng RIN t i i m thu vì r ng nó ct o thành t áp ng c a tín hi u. Nó gi ih n l ng khu ch i mà ta có th t o ra

c v i cùng m t ngu n b m.

57


Electrical measurement of DRS

-155-150-145-140-135-130-125-120-115-110-105-100-95

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Frequency (MHz)

RIN

(d

B/H

z)

24-dB gain

16-dB gain

10-dB gain8-dB gain6-dB gain4-dB gain2-dB gain

source

0-dB gain

Ta c ng có th quan sát th y t i i m thu nh n m t s suy gi m kho ng vài ch c dB. T p âm này c t o thành tr c h t là v icác t n s n vài ch c MHz t i ngh ch

o c a t p âm phách tín hi u t phát là m tt p âm tr ng.

58


Signal-ASE and signal-DRS beat noises

Reference case:NRZ, broad optical filtering

General case:any format

elecSrpolasg

ASE22

ASE-sg BPN4=

Spolarsg

DRS22

DRS-sg PP2=

SASEASE2

ASE-sg PP.k=

SDRSDRS2

DRS-sg PP.k=

depend on:

- modulation format (signal pattern)

- optical and electrical filters at reception

có th d oán tr c nh h ng c a DRS lên RIN c a h th ng t i i m thu nh n, i uquan tr ng là ph i nh ngh a h s s cho phép ta tính toán t p âm phách theo hàm c acông su t tín hi u và c a DRS.


D. Bayart

290

59


Signal-ASE and signal-DRS beat noises

ASEDRS

DRSnmASESASE

SDRSDRSSnmASEASE

kkkPkPPk

PPkPPk

/where

)..( )1.0(2

)1.0(2

2DRS-sg

2ASE-sg

2Total electrical noise:

k is the weighting coefficient that quantifies the impact of DRS relative to ASE on the effective electrical noise

k varies between 0.5 (RZ format) and 1.3 according to the modulation format.

OSNR penalty

S

refDRSdB P

OSNRPkPenalty ..1log10

refdB OSNR

OSNRPenalty log10

Theo d ng bi n i u mà i l ng này có tht c giá tr t 0,5 n 1,3. i u này có

ngh a là ví d nh t p âm d ng DRS s ít hay nhi u gây b t l i (pénalisant) i v i t pâm d ng ASE tùy theo lo i d ng bi n i u

c s d ng.

60


Conclusion on Double-Raleigh Scattering

DRS is a major limitation of the maximum Raman gain that can be obtained in the line fiber• Limits Raman advantage in backward pumping

• Max gain closed to 23 dB

For all Raman pumping of the line fiber

• Need for forward pumpingSee related issues (RIN, …)

• Or use of Raman pumping into the DCFIncreases non-linear effects in the DCF

C ng v y, khu ch i c c i mà ta có th t o ra c khi b m ng c chi u mà không có nguy c gây b t l i (pénalité) b iDRS s b gi i h n, và không cho phép bao trùm toàn b m t mát c a m t o n s i. Tuy v y b t l i d ng DRS c xét n so v ib t l i gây ra b i ASE. V i các h kho ngcách r t dài và t l t p âm trên tín hi uquang y u, t p âm ASE là r t quan tr ng, mà chính t p âm này làm cho tác ng c a t pâm d ng DRS tr nên y u h n, và vì v y nó cho các khu ch i cao h n.

S d ng quá trình b m hai chi u trên ng truy n s cho phép t ng thêm khu ch it ng c ng này, nh ng l i có nguy c t othành các b t l i khác. Cu i cùng, vi c b mng c chi u trong s i quang d ng DCF c ng có th cho ta m t vài dB khu ch i Raman thi u h t.

61


Noise figure for Raman-Assisted EDFAs (1)

• Total Raman pump power : 500 mW• EDFA pump powers : 180 mW each / EDFA signal output power : 21 dBm total

Er fiber

WDM

0.98-μm1434nm

WDM

1451nm 1.48-μm

WDM

DCF Er fiberLine Fiber (NZ-DSF)

125 km – 25 dB

+21 dBm +21 dBm

Er fiber

WDM

0.98-μm

Line Fiber (NZ-DSF)

125 km – 25 dB

1434nm

WDM

1451nm 1.48-μm

WDM

Er fiberDCF

+21 dBm +21 dBm

(A)

(B)

Hai d ng c u trúc chính c a EDFA có thc s d ng khi t h p m t ti n khu ch i

Raman. Nó bao g m vi c nh v s i DCF t ng gi a c a EDFA ( i u này làm suy gi mh s t p âm) ho c là nh v nó u vào.


D. Bayart

291

62


1530 1535 1540 1545 1550 1555 1560-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

1 pump 1446.5 nm (500mW)

2 pumps 1434 nm (270mW) 1451nm (230mW)

Po

ut

(dB

m)

wavelength (nm)


Raman gain spectrum

Per-channel powers :

at line fiber input : 3 dBm per channel (21-dBm in 64 channels)

at line output : 3 dBm – 25 dB + Graman

10 dB

14 dB

16 dB

18 dB

14 dB

Graman

Tùy theo vi c công su t c t p trung trên cùng m t b c sóng, hay là phân b trên hai b c sóng, mà khu ch i t o thành trên

ng truy n s ít nhi u m nh trung tâm, và r ng c a nó thay i.

63


1530 1540 1550 15600.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

2 pumps

1 pump

NF e

q(d

B)

wavelength (nm)

1530 1540 1550 15600.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

NF

eq(d

B)

2 pumps

1 pump

wavelength (nm)


Use of different pump wavelengths flattens the gain spectrumMinimize non linear effects / DRS on the most favored channels

No significant noise benefit as far as total pump power is the same

Improvement by several dB

brought by Raman pumping while making simpler amplifier

architecture

(A) (B)

L i ích trên h s t p âm toàn ph n (NF) c nph i c xem xét trên toàn b b ng phnghiên c u. C ng th , không ph i là chúng ta xét các giá tr nh nh t, mà ch y u là xét các giá tr gi i h n hai u c a b ng ph .Sau khi t i u hóa các m c công su t và d ng c a b l c trung hòa (filtre égaliseur) trong EDFA, ta th y r ng vi c s d ng hai b m không th t em l i hi u qu lên NF mà trái l i i u này l i cho phép tránh c nhc a khu ch i trung tâm c a b ng, và vì v y gi m thi u DRS hay là các hi u ng phi tuy n mà tín hi u c a các kênh ph i ch u.

64


0.1

1

10

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

Tb

it/s

Length (km)

EDFARamanpumps

(here, 10dB gain)

EDFA

Cumulated noise reducedby ~ P (e.g. 3-5dB)

Margins improved by approx. the same amount.

N. Takachio et al., OFC’99

P. B. Hansen et al., OFC’99

P

0 10020 40 60 800

-5

-10

-15

-20

Raman+Erbium

Rela

tive p

ow

er

(dB

)

Erbium

Road to 10 Tbit/s: optical amplifiersRaman-assisted EDFAs

óng góp c a khu ch i trong các thí nghi m truy n dung l ng cao ã cho phép t ng các hi u su t vài dB c a qu công su td phòng b sung lên t l tín hi u trên t pâm. Ngày nay, khu ch i Raman c sd ng trong t t c các thí nghi m l u l ngcao c ti n hành trong phòng thí nghi m.


D. Bayart

292

65


All Raman pumping schemes

Raman pump

MUX TAP

DCF

DRA in the link:

DRA in the link & DCF:

MUX TAP

Raman pump

MUX TAP

DCF

Raman pump

31dB on-off Raman gain in the link fiber

21.5dB on-off Raman gain in the link fiber

3dB net gain in the DCF (11dB on-off gain)

MUX

Raman pump

MUX

Raman pump

Các thí nghi m òi h i hi u su t t p âm cao nh t s d ng vi c b m hai chi u. V ykhu ch i t ng c ng ph i s d ng EDFA. Tuy v y c n ph i d trù m t ngân sách quang h c cho DCF mà DCF này có th

c b m (ho c không), i u này th m chí có th cho phép ti n hành b m cùng chi u.

66


Distributed Raman Amplification:criteria for performance assessment

Example: hybrid amplification (DRA pre-amplification before EDFA)

System performance is all the better as the gain is distributed

uniformly in the span: improves OSNR and reduces NL effects.

bad OSNR

distance

Sign

al p

ower

(dB

m)

non-linear effects

Raman pump

MUX EDFA

i u quan tr ng là c n ph i th c hi n các c u hình b m khác nhau v a theo hàm c ahi u su t t p âm, v a theo hàm c a các hi u

ng phi tuy n mà các kênh ph i ch u. Th cv y, khu ch i Raman trong s i truy n có tác d ng t ng công su t u vào c a s itruy n và vì v y c ng t ng các hi u ng phi tuy n. V y c n thi t ph i gi m công su t tín hi u này u vào c a s i truy n gi cho chúng không i i v i thi t h i c a SNR. V n này còn g p nhi u h n khi b m cùng chi u. C ng nh v y, n u ta s d ng các EDFA cùng m t lúc v i ti n khu ch iRaman, chúng s g p m t công su t u vào r t m nh, vào c khu ch i Raman, t c là kho ng t 10 n 20 dB. i u này d n nm t công su t u vào có th v t quá 10dBm, và v y là d n n m t h s t p âm suy gi m rõ r t do s m t i c a khu ch itrong t ng 1 ã hoàn toàn b bão hòa và không cho phép át i các m t mát c a DCF n a (NF nhi u khi c ng m nh n 15 dB !).


D. Bayart

293

67


Final impairment of the amplifier on the system:

Achievable distance is proportional to Parameter C = Cnoise.Cphase (the smaller the better)

Co-pumping issues to be accounted aside

Criteria for performance assessment (ULH)

inDRSelecASEnoise PRBNC .9

5*

2

1

L

Netphase dzzGC0

)(

Generation of noise

Non-linear phase

2/1)( phasenoiseCC

Ng i ta ã ch ra cách thêm vào các ónggóp c a t p âm ASE và DRS. S l ch pha phi tuy n mà các kênh g p ph i t l thu nv i tích phân công su t tín hi u trên chi udài s i. Ta c n ph i gi m thi u tích c a hai

óng góp này, t ng m t trong hai u gây ra s m t i cái còn l i.

Các t p âm ch do b m cùng chi u cthêm vào riêng.

68


Performance for nominal span of 22dB

-65

-60

-55

-50

-45

-40

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90DRA co-pumping ratio (% )

C (d

B)

DRA: 21.5/ 22.5dB on/ off ga in in DCF: 11.3dB

A SE noise contributionDRS noise contributionTotal (linear sum)

-65

-60

-55

-50

-45

-40


C (d

B)

DRA: 31.3 / 32.3dB on/ of f ga in in DCF: 0dB

-65

-60

-55

-50

-45

-40


C (d

B)

EDFA

DRA: 17/ 18dB EDFA: 14.3dB

The greatest enhancement step is from all-EDFA to hybrid amplification: 5dB All-Raman amplification potentially provides 2.5dB further improvement

co-pumping is mandatory to perform all the gain in the linkpumping the DCF enables to use backward pumping only

EDFA, DRA+EDFA, DRA in the link, DRA in the link&DCF

Trong nghiên c u này, công su t c a tín hi um i l n u ã c ch nh l i gi m thi uh s C trong khi s ph thu c c a h s t pâm c a các EDFA theo hàm c a công su t

u vào u ã c tính n. N u ta xét m t m t mát gi a các khu ch i là 22 dB, ta th y r ng b m cùng chi u s cho phép gicho t p âm DRS m c r t th p.

69


Performance for nominal span of 22dB:EDFA, DRA+EDFA, DRA in the link, DRA in the link&DCF

-65

-60

-55

-50

-45

-40


C (d

B)

DRA: 21.5/ 22.5dB on/ off ga in in DCF: 11.3dB

ASE noise contributionDRS noise contributionTotal (linear sum)

-65

-60

-55

-50

-45

-40


C (d

B)

DRA: 31.3 / 32.3dB on/ of f ga in in DCF: 0dB

-65

-60

-55

-50

-45

-40


C (d

B)

EDFA

DRA: 17/ 18dB EDFA: 14.3dB

-22-20-18-16-14-12-10-8-6-4-2024

0 20 40 60 80 100

z (km)

Po

wer

per

ch

an

ne

l (d

Bm

) EDFA

DRA+EDFA

-22-20-18-16-14-12-10-8-6-4-2024

0 20 40 60 80 100

z (km)

Po

wer

pe

r ch

an

ne

l (d

Bm

)

0 20 40 60 80 100

z (km)

Hi u su t cao nh t t c i v i tr ng h p « toàn Raman » (All Raman) v i h skhu ch i ng h ng m nh (nh ng c ngph i tính n các t p âm khác). B m DCF có th ch cho phép m t quá trình b m ng cchi u không có EDFA mà v n có cùng hi usu t nh v y so v i khi nó c s d ngthay cho b m DCF.


D. Bayart

294

70


All-Raman transmission of 6 Tbit/s over 6120 km

All Raman amplification (First+Second order)

x3

GFF GFF

+D +D

-D

GFF

GFF

Dyn. Gain Equalizer

Link fiber

Tx 149x43Gbit/s Rx

C

L L

C

12 = 6120km

Dyn. Gain Equalizer

Polarizationscrambler

LumpedRaman amp.

LumpedRaman amp.

Trong thí nghi m truy n d i bi n này (không có DCF b i vì s tán x c bù trb i vi c s d ng nhi u lo i s i truy n), m tc u hình « All Raman » ã c s d ng, quá trình b m b c hai cho phép th c hi nb m cùng chi u. Hi u su t t p âm do hi u

ng phi tuy n nh n c ã cho ta m t kl c m i v tích s dung l ng.kho ng cách.

71


Experimental results with all-Raman amplificationSpectrum after 6,120km with 149 DPSK channels

• In C-band: more odd than even channels• Gain excursion close to 10 dB after 6120km• OSNR_0.1nm > 16.9dB in L band• OSNR_0.1nm > 14.6 dB in C band

Po

wer

10

dB

/div

.

Wavelength (nm)

1530 1550 1590 16101570

C-band L-band

Trong thí nghi m này, các kênh c l p ttrên hai b ng C và L v i m t khu ch it ng i b ng ph ng cho các SNR v a

i v i t t c các kênh nh n.

72


Dispersion Compensating

Fiber (DCF)

C band

(nm)

C band

(nm)

Amplification scheme using second-order pumping

100 km

Line fiber

L

DCF

C

L DCF

C

C band L band

(nm)

14271439

1450 14851346

1346nm

Second order

Raman pumping

using additional pump at 1346nm

Estimated improvement of OSNR ~ 1dB

Quá trình b m b c hai bao g m vi c tiêm song song vào trong tr ng h p b m ng cchi u m t b c sóng b m ph v i b c sóng

c s d ng trong b m Raman c a các kênh tín hi u. Vi c b m ph này nh m m cích t o ra m t khu ch i Raman v i các

b c sóng b m này, mà các b c sóng này c k t h p v i nhau trong s i quang v i

m t hi u su t y u. V y các b m này u tiên ph i c khu ch i tr c khi a vào khu ch i Raman c a tín hi u (ch y u là trong s i quang), c ng cho ta m t t l tín hi u trên t p âm t t h n. Lo i b m này là m t lo i b m xen k r t t t v i b m cùng chi u là lo i b m có th s n sinh ra r t nhi uv n .


D. Bayart

295

73


Pump-to-signal RIN transfer

Raman effect is very fast (femtosecond)

Locally, the intensity fluctuations of the pump are totally

transferred to the signal by gain (dB)

Effect averaged

- by counter propagation (backward pumping)

- only by chromatic dispersion for forward pumping

V n u tiên trong các v n này liên quan n vi c truy n t i các t p âm th ng giáng c ng (RIN) c a b m lên tín hi u.Các th ng giáng này càng truy n nhi u trong s i v i v n t c k nhau, thì s truy n t i c abi n i u càng hi u qu .

74


Transfer functions

pumpingrd for forwa112

and

pumpingbackward for 4

with

1log10)10ln(/10

log20)(2

/

PS

Pc

SPc

c

OFFONPS

VV

f

Vf

ffG

RINfRIN

Assumptions:Distributed Raman amplification: long fiber (50 -100km) Moderate Raman gain, moderate pump RINNo pump depletion

Reference: C. R. S. Fludger and al., Electron. Lett., 2001, 37, (1), pp. 15-17

Hàm c tr ng cho s truy n t i RIN có thc bi u di n theo hàm c a s tán s c và

c a khu ch i c ti n hành. truy nt i này t ng m nh theo khu ch i và ch a m t t n s c t (fréquence de coupure) th p.

75


-135

-130

-125

-120

-115

-110

1E+ 0 1E+ 3 1 E+ 6 1E+ 9 1E+ 12

Freq uency (Hz)

RIN

(d

B/H

z)

Pump RIN

50 kH z 7 GH z

+ 20log(Gonoff/ 4.34)

Transfer functions

With:RINP=-120dB/HzGonoff =10dB

P=0.25 dBP=1450nmS=1550nm

Signal RIN with backward pumping (fc=900 Hz)

Signal RIN with forward pumping- SMF (fc=6 MHz)- Teralight (fc=18 MHz)- may happen with TW and LEAF

C ng nh th , vi c b m ng c chi u trung bình toàn b truy n t i RIN trong khi i unày l i hay g p h n trong b m cùng chi uth m chí toàn ph n trong tr ng h p các tán s c c a tín hi u và b m là t ng ng nhau.


D. Bayart

296

76


Noise impact

2.log10

)10ln(/10log20)( / cOFFON

PSfG

RINfRIN

Backward pumping: induced signal RIN is negligible

Forward pumping (with VS VP):

to use in:dffRIN

PP

OSNRBB

PP

μ SASE

optelec )(2

/21

121

21

Tích phân c a t p âm t ng c ng c a RIN c truy n t i bao g m m t s h ng t p âm

ph c n thêm vào các s h ng t p âm khác, và ph i tính n nó trong khi tính toán hi usu t c a h .

77


Noise impact for co-pumping

= about -40dB= -43dB with SMF= -38dB with TeraLight= -14dB when channel and pump

have same group velocityConclusion:- with pump RIN of about -140dB/Hz the RIN transferred to the signal has negligible effect on the BER - avoid co-pumping with 0 near1500nm

dffRINPP

OSNRBB

PP

μ SASE

optelec )(2

/21

121

21

Example:10-dB forward gain, NRZ, 10 Gbit/s, RINP=-120dB/Hz

C ng nh th , t p âm này n t s truy nt i c a RIN th m chí có th n i tr i h ntrong m t vài c u hình.

78


Semi-conductor laser diodes with FBG:RIN =-130 to -110 dB/Hz

Raman lasers: RIN of about -110 to -100 dB/HzNew-type laser diodes: RIN<-160 dB/Hz

- few-mode DFB: S. Kado et al., ECOC ’01, PD.F.1.8 (Furukawa)R. P. Espindola et al., ECOC ’01, PD.F.1.7 (Agere)

- no FBG: A. Miki et al., OAA’02, OMB3-1 (Sumitomo)

SOA-based solution: RIN<-140 dB/HzD. Vakhshoori et al., OFC’03, PD47-1 (Ahura Corp.)

Pumps for co-pumping

- 145

- 140

- 135

- 130

- 125

- 120

- 115

- 110

- 105

- 100

- 95

100 1 000 10 000 100 000 1 000 000 10 000 000 100 000 000

Fréquence (k Hz)

RIN

(d

B/H

z)

gi m thi u t p âm này, vi c u tiên là ph i s d ng các quá trình b m có m t RIN r t th p. Các b m bán d n c s d ng m tcách c i n v i các ng d ng Raman hay là b m EDFA mang l i b t l i (pénalité) v icác khu ch i v t kh i vài dB. M i ây, các d ng b m m i có ít mode ã xu t hi n, nh ng r t ti c là l i sinh ra các v n khác.


D. Bayart

297

79


Implementation of the Raman pump unit

Monitor photodiodes

l1 l1PBC

l2 l2PBC

l3 l3PBC

Mux

Mux

Isolator

Connector

Multimode diodes

Yb Laser

cavity

Multi- Raman Laser cavity splice

Pump

module

Multimode

coupler

Input

FBG

Output

FBG

DC Yb

fiber

Raman

fiber

Input FBG Output FBG

Adjustable R=X%

output FBG

Monitor PhotodiodesR = 99% R = 99%

Raman fiber laser Multi-pump module

• Up to 16 multimode pigtailed diodes 1.8W• Yb cavity: 70% slope, 270mW threshold• All-fiber Raman cavity

• 14xx nm, 400mW single mode diodes• Possibility to depolarize one diode to

reduce the number of diodes

Có hai công ngh chính t n t i cho các ngu n b m Raman. Công ngh th nh t d atrên các laser s i mà m c ích là có th phát ra nhi u b c sóng b m cùng m t lúc, hay là phát ra m t b c sóng ph cho b m b c hai n u c n thi t. Tuy nhiên RIN c a các d ngb m này quá cao có th cho phép b mcùng chi u. Gi i pháp khác là s d ng các b m bán d n cùng v i ghép kênh (multiplexage).

80


Other second-order effects in co-pumping

FWM occurring between pump modes may be an issue

• Creation of noise components at signal wavelengths• Function of the pump type (relationship between pump modes)• Function of the zero chromatic dispersion wavelength of the line fiber

Signal-Pump-Signal crosstalk may be also an issue

• Caused by depletion regime (pump saturation)• Impact function of the chromatic dispersion of signal wrt pump wavelength

Quá trình b m cùng chi u có th sinh ra hai lo i t p âm khác. Lo i th nh t là t p âm d ng tham s c tr giúp b i Raman, và

c hình thành b i các mode b m và các thành ph n t p âm c a nó s ch ng ch p lên tín hi u. Theo hàm nh x s không (localisation du zéro de dispersion) c atán s c trong s i truy n, t p âm này có thr t b t l i.

M t lo i t p âm th khác có th n t sbão hòa c a khu ch i b i tín hi u trong quá trình b m d ng cùng chi u. Trong tr ng h p này, các bi n i u c a tín hi u

c truy n vào khi b m, sau ó l i truy ni theo các tín hi u nh ng l ch v th i gian,

d n n các giao thoa xuyên ký t (inter-symboles).

81


WDM transmissions : Propagation limitation

High SNR not enough for error-free transmission ...

… also needs low deformation of the optical pulses to transmit

Impairments possibly due to non-linear effects, polarization or chromatic group velocity, polarization dependent loss, ...

Review of solutions addressing these issues : dispersion management and compensation, PMD mitigation, ...

Possibility to increase the capacity and the transmission

distance (save cost of electrical regenerators)

M t khi ta ã xác nh c m t gi i pháp th a hi p t t nh t gi a t p âm khu ch i và các hi u ng phi tuy n, ta c n ph i t i uhóa các tham s khác c a m i liên k tgi m thi u nh h ng c a các hi u ng này và bù tr chúng. Th c v y, khu ch i có th quan tr ng gi m giá thành khi nó cho phép x y ra các ph c h i i n trong m t m iliên k t ã cho.


D. Bayart

298

82


Transmission fiber types : What are the key differentiators ?

Loss (bare fiber)

~0.19 dB/km for SMF (G.652, exists with

or without OH peak)

~0.20 dB/km for all the other

transmission fibers

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

1200 1300 1400 1500 1600L

os

s (

dB

/km

)(nm)

C LS1.3 XL

OH peak suppressed

minloss

Chromatic dispersion D (in

ps/nm.km)Chromatic dispersion slope

D’=dD/d (in ps/(nm2.km))

Effective area (in μm2)05

101520

dis

pers

ion

(p

s/n

m.k

m)

1400 1450 1500 1550 1600 1650Wavelength (nm)

C

SMF(standard

fiber G.652)

Effect of dispersion

slope

Chromatic dispersion D (in

ps/nm.km)

D( ) = D( 1)+ D’ ( 1) + ( 1)2+... D’’2

Các s i quang trên ng truy n có m ttán s c t ng ng v i s khác nhau c a t c

nhóm theo hàm c a b c sóng. i u này t ng m t cách tuy n tính v i b c sóng. V y

tán s c không gi ng nhau i v i t t ccác kênh trong b ng khu ch i.

83


tt

Effect of chromatic dispersion

Dispersive fiber

Different spectral

components travel at

different speeds

nh h ng c a s khác nhau c a v n t cnhóm gi a các thành ph n ph s d n nm t s m r ng v th i gian c a các xung tín hi u theo t n s c a chúng. V y t i i m thu nh n, ta không th gi i mã c tín hi u.

84


Slow PSP

Fast PSP

Maximum PMD : +/- 15% of bit duration

@ 40Gbit/s: 3-4ps

Optical & electronic means for mitigation

Over recently installed fiber, manageable even at 40Gbit/s over terrestrial links.

PMD

DGD (ps)

Pro

ba

bil

ity

t

DGD

t

Linear effects in fiber Polarization mode dispersion

M t hi u ng khác là s tán s c c a các mode phân c c (PMD). V y v n t c nhóm skhác nhau tùy theo các tr c riêng c a s i,nh ng tr c này bi n i nh x trong lòng s i. V y các tín hi u có phân c c thay itheo th i gian s có s chênh l ch th i gian khi các thành ph n phân c c c a chúng lan truy n. PMD là m t trung bình th ng kê c acác chênh l ch này, các chênh l ch này ph ir t y u so v i th i gian c a xung tín hi u(chính xung tín hi u thì ph thu c vào dung l ng). PMD là m t gi i h n ch y u c am t s s i khi s d ng chúng v i các dung l ng là 10Gbit/s, th m chí 40Gbit/s. M cdù có r t nhi u cách, quang h c hay i n t ,

có th gi m nh h ng c a PMD, nh ng các cách này th ng ch c s d ng riêng r cho t ng kênh và i u này làm cho giá thành c a nó tr nên r t cao so v i l i ích dtính tr c.


D. Bayart

299

85


Limitations : short list of fibre nonlinearities

Single-channel Multi-channel

Self-phase modulation (SPM)

signal optical phase modulated proportionally to signal power;conversion to intensity «noise» by GVD.

Cross-phase modulation (XPM)

Signal optical phase modulated proportionally to power of neighboring channels;conversion to intensity «noise» by GVD.

Modulation instability (MI)

(anomalous dispersion regime only)selective amplification of noise.

Stimulated Brillouin scattering (SBS)

Retrodiffusion of energy;increases fibre loss.

Four-wave mixing (FWM)

Generation of new spectral components;crosstalk when overlap with other channels.

Kerr effect

Other interactions with medium

Stimulated Raman scattering (SRS)

Energy transfer from lower-wavelength channelsto higher-wavelength ones.

n = n( ) + n2P(t)

Aeff

ây ta nh c l i m t cách ng n g n các hi ung phi tuy n b t l i nh t và các c tr ng

c a chúng. u tiên là các hi u ng phi tuy n d ng Kerr, c sinh ra t s phthu c c a ch s chi t su t c a s i quang vào công su t c a các kênh. C ng nh v y, các công su t quang h c m nh c a các kênh

c bi n i u s làm bi n i u chi t su t và gây ra các s méo. Chi t su t có th b bi ni u ho c b i công su t quang h c riêng c a

kênh c xét t i ( ây là s t bi n i u pha hay là SPM), ho c là b i công su t c a các kênh k nhau ( ây là hi u ng bi n i u pha

an chéo nhau hay là XPM). C ng có th t nt i ó, vì do môi tr ng phi tuy n, t ngtác gi a các kênh k nhau và s hình thành các thành ph n i u ch gi a các kênh c m

ng ch ng ch p trong các kênh và suy gi mch t l ng truy n: ây là s tr n 4 sóng. Các hi u ng phi tuy n khác nh là hi u ng tán x Raman và hi u ng tán x Brillouin,

c hình thành t các t ng tác gi a các phôton hay phônon trong môi tr ng, c nglàm suy gi m hi u su t.

Các thi t h i c a các hi u ng này trong tr ng h p c th là truy n 10Gbit/giây

c ch rõ trong các slides k ti p.

86


Effect of SPM : Example of waveforms distorted by SPM

2 dBm

17 dBm

18 dBm

20 dBm

9 kmDCF

80 kmSMF

80 kmSMF

9 kmDCF

Tx Rx

SPM primarily affects leading/trailing edges of pulses

Pin Pin

Pin:

u tiên chúng ta ã c tr ng méo sinh ra do quá trình t bi n i u pha hay còn g ilà SPM (Self Phase Modulation). S thí nghi m nh sau: hai o n s i chu n dài 80km có tán s c c bù tán s c b i s ibù tr . Ta truy n m t b c sóng duy nh ttrên ng (v y không có hi u ng phi tuy nan chéo) và ta t ng d n d n công su t c a

kênh làm n i b t các hi n t ng méo sinh ra. Trên các ng cong ti p theo, ta bi udi n các xung theo hàm c a th i gian v im i kênh khác nhau. V i 2dBm trên m tkênh, ta nh n th y r ng méo c a các xung là t i thi u và r t d dàng phân bi t giá tr ‘1’ và giá tr ‘0’. Trái l i, khi công su t t ng, hi u ng c a SPM càng ngày càng rõ nét và ta nh n ra r ng u tiên các xung b nh h ng lên m t lên và m t xu ng, tr c khi bméo hoàn toàn các công su t cao h n n a.

i u ó s làm cho vi c xác nh các 0 và 1 tr nên khó kh n.


D. Bayart

300

87


Effect of XPMExample of waveforms distorted by XPM

Transmission over 2x100 km NZDSF

(GVD = 3ps/nm.km)

2 channels at 10 Gbit/s :signal : Pins = 2 dBmpump : Pinp = 13 dBm

Pump-signal delay varies by 20 ps

steps

Recorded through 15 GHz photodiode

Distortions depend on the modulation of adjacent channels

Trái l i, méo gây b i XPM u nh vnhi u nh t trên m t lên và xu ng c a các xung và i u này r t khó ch u. Th c v y, méo c t o thành b i s bi n i u c a các kênh k bên kênh ang xét và làm cho các thông tin b suy gi m. Ta ã làm rõ hi u ng này khi truy n hai kênh trên 200km s i có tán s c kém ( i u này làm t ng hi u su tXPM). Hai kênh c bi n i u10Gbit/giây. Kênh tín hi u có công su t2dBm (là công su t th p h n ch hi u ng SPM t p trung vào hi u ng an chéo) và m t kênh b m có công su t 13dBm a vào t XPM c a ph n c ng bi n i u c a nó. Ta ã xem xét s tr i n gi a các bi n i u

c mang b i hai kênh, và ta nh n th yr ng các méo d ch chuy n trong các xung c a kênh c dò. Ta c ng nh n th y s xu thi n các nh hay các h . i u này r t phi nvì trong th c nghi m ta không ki m soát

c các thông tin c truy n b i các kênh, i u này làm cho các hi n t ng méo này

xu t hi n m t cách r t ng u nhiên trên các tín hi u xác nh c, làm cho vi c t i uhóa s l a ch n pha và ng ng chính xác phân bi t 0 v i 1 tr nên r t khó kh n.

88


Effect of XPMImpact of spectral spacing and GVD

XPM penalty increases significantly when • spectral channel spacing is reduced• the local dispersion of the fibre is reduced

Note : at 50 GHz spacing (dotted), filter cross-talk causes 1dB penalty

Pins = 2 dBm

Pinp = 8 dBm

NZDSF(GVD=3ps/nm.km)

SMF(GVD=17ps/nm.km)

XP

M P

en

alt

y (

dB

)

Channel spacing (GHz)

0123456

0 200 4000123456

0 200 400

Hi u ng XPM này càng có hi u l c khi tán s c c a s i y u và khi các kênh ctruy n có b c sóng g n nhau, b i vì b csóng t ng tác gi a các xung c ng l n h nvà các hi u ng c ng c khu ch i. Ngay khi ó, khi ta xét các quá trình truy n c n

n s góp m t c a các b ghép kênh r tch t trên các s i có tán s c y u, s bi n

i u pha an chéo s là m t hi u ng r t h nch . Trái l i, ta nh n th y r ng v i các tán s c y u, hi u ng này c gi m i r tnhi u.


D. Bayart

301

89


Effect of FWMImpact of the fibre GVD

50 GHz spacing

Worst case configuration only

NZDSF(GVD=3ps/nm.km)

SMF(GVD=17ps/nm.km)

Pins = 2 dBm

Pinp = 8 dBm

f1 + f2 = f3 + f4

With only two channels :

f4 = 2f2 - f1

or f4 = 2f1 - f2

2f1-f2 2f2-f1

f1 f2

High intensity of FWM intermodulation products over low local dispersion fibre

Trên slide này, các b n có th th y nh h ng c a s tán s c lên hi u su t c a vi ctr n b n sóng. Th c v y, tán s c càng kém thì l ch pha gi a các kênh càng kém và hi u su t tr n b n sóng càng cao. Ta có th th y rõ ây r ng: v i các tán s c

nh x y u, các thành ph n sinh ra t phách gi a các kênh càng rõ nét, và vì v y ta không th phân bi t c chúng kh i t p âm trong tr ng h p tán s c m nh. Ta th y r t rõ ây r ng trong tr ng h p s l ng kênh l n

và cách u nhau v m t b c sóng, các thành ph n intermodulation s xu t hi nch ng ch p lên các tín hi u và làm suy gi mchúng.

90


Road to 10 Tbit/s: fiber typesChromatic dispersion

In terrestrial systems, re-use installedfibers whenever possible!

-10

-5

0

5

10

15

20

Ch

rom

ati

cd

isp

ers

ion

(p

s/n

m.k

m)

1400 1450 1500 1550 1600 1650Wavelength (nm)

DSF(dispersion-

shiftedfiber)

Cband

At the beginning of the WDM era:

SMF(standard

fiber)

dispersive fiber(here +D)

time time• Near zero-dispersion region ideally

suited for single-ch. (cf. soliton)• but, because of cross-nonlinearities (most limiting effect at Nx10Gb/s), forbidden for

WDM operation.

#2 #1

#2

#1

DL

#2 #1

N u nh ta mu n có tán s c nh xm nh có th gi m thi u các hi u ng phi tuy n an chéo trong tr ng h p truy ndùng k thu t WDM, thì s t n t i c a chnh ng h th ng n kênh và vi c không có DFC có m t mát kém trong nh ng n mc a th p niên 80 ã d n n vi c hi u ch nh các s i G653 (DSF) mà i m không c atán s c (zéro de dispersion) n m trong vùng m t mát y u c a các s i. Trái l i, các s i theo qui c có i m không c a tán s c vào kho ng 1,3 m. có th s d ngcác s i này các n c có liên quan (Italy, Mêhicô, Nh t B n), các h th ng v n hành v i b ng L ã c ngh , c ng cho phép tìm th y các giá tr khác không c a tán s c.

91


0.1

1

10

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

Tb

it/s

A. Chraplyvy et al., OFC’94 (NZDSF+/-)

-10

-5

0

5

10

15

20

Ch

rom

ati

cd

isp

ers

ion

(ps/n

m.k

m)

1400 1450 1500 1550 1600 1650

(nm)

DSF

SMF Cband

H. Taga et al., ECOC’94 (NZDSF+/-)

NZDSF-

NZDSF+

Nx10Gbit.sf<200GHz

To avoid zero-dispersion region:

Non-zero dispersion-

shifted fibers

NZDSF+ or NZDSF-

but ch. spacing started narrowing...

D. Garthe et al., ECOC’96 (NZDSF-)

Road to 10 Tbit/s: fiber typesFirst-generation NZDSF fibers

Sau ó, các s i NZDSF ã c a ra gi m ch t l ng c a DCF so v i các s iSMF (ta bi t r ng DCF c l p t t ng gi a c a các EDFA làm suy gi m rõ r t hs t p âm c a chúng và mang theo m t ph nquan tr ng các hi u ng phi tuy n mà các tín hi u g p ph i). Trong tr ng h p này, i mkhông c a tán s c ã c t ngay c nhb ng c a các EDFA. Tuy nhiên, m c c atán s c là quá y u có th cho phép truy n10 Gbit v i các kho ng cách gi a các kênh nh . V y các th h u tiên c a các s iNZDSF bán c t ng i ít.


D. Bayart

302

92


Transmission fiber

Compensating fiber

disp

ersi

ohC

umul

ated

di

sper

sion

distance

Average GVD

ReceiverTransmitter

Residual GVD

+D

-D -D -D -D

+D +D

Location of DCMs critical

to assess performance!

= dispersion map(use simulation tools)

Effect of uncompensated dispersion slope

Over long distances, or at high rate

(40Gbit/s), DCMs withdispersion slope

compensation

capability needed

Road to 10 Tbit/s: fiber typesDispersion compensation

i v i các s i DCF c ng ã r t c n ph i tc nhi u ti n b . Th c v y, vì tán s c

c a các s i bi n i theo b c sóng, tán s c c a DCF c ng ph i bi n i cùng m t tl nh v y. Vi c không c bù tr c ad c (slope) này mang n u thu m ttán s c g p l i khác không và bi n thiên theo các kênh òi h i ph i có m t s bù tr t ng kênh m t.

93


Cum

ulat

ed

disp

ersi

on

distance

Cum

ulat

ed

disp

ersi

on

distance

Cum

ulat

ed

disp

ersi

on

distance

No/partial dispersion

slope compensation

No/partial disp. slope

compensation but

channel by channel

compensation at

receiver end (cost!)

Full dispersion slope

compensation

ChannelsPena

lty

ChannelsPena

lty

ChannelsPena

lty

Residual dispersion

discrepancies

In-line compensation

discrepancies

Variations in local

dispersion

Dispersion slope compensation issuesNh ch ra ây, tuy th nh ng s bù trt ng kênh m t t i i m thu nh n ã xu thi n quá ch m có th bù tr các hi u ng

c s n sinh m t cách hoàn h o, và l i t nkém. V y i u quan tr ng là ph i có m tDCF c ng có th bù tr c d c c a s i.

94


0% dispersion slopecompensation

Channels

Erro

r rat

e 50% dispersion slopecompensation

Channels

Erro

r rat

e

dispersive fiber(here +D1)

Cu

mu

late

d

dis

pe

rsio

n

(ps

/nm

)

Distance (km)

typ. 80-100km

Dispersion and dispersion slope compensation with WDM transmissions

Compensating fiber (-D2)

100% dispersion slopecompensation

Channels

Erro

r rat

e

S chênh l ch c a hi u su t theo các c uhình m t l n n a l i c th hi n trên slide này.


D. Bayart

303

95


+Line fiber

Dis

pers

ion

0

15

Wavelength1520 1580

Matched compensating fiber

Dis

pers

ion

-80

-100

Wavelength1520 1580

Matching the line fiber with the compensation (1) V y các DCF t ng thích v i s i ã cphát tri n.

96


ZOOM

+Line fiber Matched compensating fiber

Wavelength1520 1580-20

20

Dis

pers

ion

Matching the line fiber with the compensation (2)Trong tr ng h p này, t t c các kênh có ucó tán s c hoàn toàn c bù tr trên

ng truy n.

97


Wavelength1520 1580

-0.75

0.75

Dis

pers

ion

0Key parameter for broad-band

slope compensation

Slope of the slope also impacts !

For negative dispersion fibers, the dispersion is not linear ...

Criteria : Residual Dispersion Slope (RDS)

Tuy nhiên, bù tr các bi n thiên b c nh t c atán s c v i b c sóng là ch a so v i các dung l ng r t cao (40 Gbit/s) và ch riêng các chênh l ch do bi n thiên b c hai không

c bù tr là ã gây ra tán s c quá m nh i v i m t vài kênh ngang.


D. Bayart

304

98


Dispersion and dispersion slope simultaneouscompensation

G.655 fibers

0.0065 0.0102 0.0202

TeraLight Truewave-RS LEAF

RDS (nm-1)

Transmission fiber

Lline, Dline, D’line

Compensating module

LDCF, DDCF, D’DCF

1 span :1 span :

Dispersion compensation: DlinexLline=-DDCFxLDCF

Slope compensation: D’linexLline =- D’DCFxLDCF

Parameter to consider: RDSRDS (D’fiber/Dfiber)

More and more difficultdifficult and expensiveexpensive to compensate

Các DCF t ng thích v i m i lo i s i cáp ã c phát tri n, v i s bù tr d c

t ng i t t có th theo t ng lo i s i.

99


-10

-5

0

5

10

15

Ch

rom

ati

cd

isp

ers

ion

(ps/n

m.k

m)

1400 1450 1500 1550 1600 1650

(nm)

DSF

SMF Cband NZDSF+

Nx10Gbit.sf=100GHz

TW RS

LEAF or Freelight

0.1

1

10

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

Tb

it/s

Lband

NZDSF fibers (only + D) with slightly larger dispersion, and

• larger effective area toreduce all non-linear effects• low dispersion slope to reduce ch. heterogeneity.Both beneficial, but not in the same fiber type!While L-band appears out ofzero-disp. region, ch. spacing narrowed again...

V. da Silva et al., ECOC’97 (LEAF) D. Peckham et al., ECOC’98 (RS)

Road to 10 Tbit/s: fiber types : 2nd generation NZDSF fibers (1)

M t th h th hai c a lo i s i NZDSF sd ng m t ti t di n hi u d ng r ng h n ã

c phát tri n v i m c ích gi m b t các hi u ng tán s c y u so v i các hi u ng phi tuy n. V l i, d c c a tán s c ã cgi m. Lo i s i này c ng cho phép truy nNx10Gbit/s v i kho ng cách gi a các kênh là 100GHz trong b ng C.

100


Effective area / dispersion slope trade-offs

Lo

wer

is b

ett

er

Higher Aeff reduces non-linearities

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

0.11

50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100Effective Area (μm²)

Dis

pe

rsio

n S

lop

e (

ps

/nm

².k

m)

LEAF

Truewave Truewave RSRS

TeraLightTeraLight

Simulation data

(simulation work based on conventional fiber profiles)

C n ph i tìm m t th a hi p i v i vi c cht o các s i NZDSF v a t ng t i a ti tdi n hi u d ng và gi m thi u d c tán s c,mà v n gi c m t mát nh . Vùng trong ó d c c a tán s c t ng ít so v iti t di n hi u d ng ã c xét n i v icác s i NZDSF th h m i.


D. Bayart

305

101


Dispersion compensation:

Revitalized SMF-based networks, DCM loss being masked by dual-stage amplifiers

Dispersion Compensating

Module = module withdispersion of opposite sign to that of transmission fiber.

Technologies :• Dispersion Compensating Fiber (by far the most widely employed), • Higher-order mode fiber, • Virtual imaged phased array• Fibre Bragg Grating

DCM

EDFAEDFA-8 dBm +17 dBmDCM

• In linear systems, dispersion compensation located anywhere without performance variations.• But… do linear systems really exist ?

From dispersion compensation to dispersion managementV i các m t mát ít c a chúng và thiên h ngqu n lý t p h p các kênh trên cùng m t s i, DCF c s d ng v i các DCM-Các modun bù tán s c. Khi không có các hi u

ng phi tuy n ( i u này không bao gi x yra), s b trí các mo un DCF trên ngkhông nh h ng t i hi u qu c a h . Mà hoàn toàn trái l i ! … vì chính là sau mo unbù tr (n m t ng gi a các EDFA) mà các m c c a công su t là cao nh t trong m i liên k t. H n n a, vì công su t u vào c a các DCM c n ph i l n tránh nh h ng quá m nh c a t p âm c a t ng th hai c aEDFA, i u này l i sinh ra m t s l ng l ncác hi u ng phi tuy n trong DCF, h n n acác s i v b n ch t là có lõi nh nên các hi u

ng này l i càng t ng m nh.

102


A powerful technique for nonlinearity suppression : Dispersion Management

Dispersion management

High local dispersion: reduction of nonlinear impairmentsLow average dispersion: weak signal distortion

Dis

pe

rsio

n

Distance

Management period

D+D+ D-D-D+ D- D+ D- D+ D-

Study of the optimum dispersion mapDefinition of the next generation WDM fibre

M t trong các k thu t hi u qu nh t hi nnay ch ng l i s suy thoái do các hi u

ng phi tuy n d ng Kerr là trông c y vào vi c qu n lý tán s c. Th c v y, gián ti pdo tán s c mà méo sinh ra t các hi u

ng phi tuy n làm bi n d ng các xung tín hi u truy n. H n n a, ta ã th y r ng tán s c nh x cao h n ch các hi u ng XPM và FWM. Tuy nhiên, c ng ph i lo i b stích t c a tán s c b i vì nó làm suy gi mph m ch t c a các xung. Vi c qu n lý hi nt ng tán s c cho phép t c th a hi pnày b ng cách có m t s i tán s c m nh cbù tr m t cách tu n hoàn b i s i bù tr có

tán s c m nh theo chi u ng c l i. C ngnh th , s tán s c nh x là r t m nh nh ng tán s c trung bình l i r t nh . Sbù tr tán s c c a s i c ti n hành u ntrên ng truy n, v i m t l ng bù tr nh t

nh khi phát và khi thu nh n.


D. Bayart

306

103


Dispersion Management : Residual dispersion is no more the criterion

Alternate NZDSF(+3.0 / -2.7 ps/nm.km)

Alternate NZDSF(+3.0 / -2.7 ps/nm.km)

-1

5

1 3 5 7

Length (km)

Cu

m.d

isp

. (p

s/n

m)

-1

5

1 3 5 7

Length (km)

-800

0

800

0 200 400 600-400

0

1200

0 200 400 600

Pen

alt

y (

dB

)

Ch. number Ch. number

Residual dispersion = 350 ps/nm at the centre of the multiplex

Due to nonlinearities, residual dispersion is no more the criterion !

NZDSF+(+3 ps/nm.km)

-1

5

1 3 5 7

Length (km)

0

1600

0 200 400

Ch. number

600

ch ra tính ph c t p c a vi c t i u hóa m t c u trúc bù tr nh v y, ta gi i thi uây 3 bi u bi u di n tán s c tích t

theo kho ng cách truy n, và các b t l i(pénalité) t ng ng nh n c t i i m thu trên 8 kênh truy n. b t l i càng nh thì truy n càng t t. L u ý r ng ba c u trúc bù tr này u mang l i m t giá tr c a tán s c tích l y, trong ch tuy n tính, i unày làm cho chúng có cùng m t hi u su t. Tuy nhiên, khi xu t hi n các hi u ng phi tuy n, các hi u su t truy n l i r t khác nhau. Bi u gi a (màu xanh da tr i) cho ta hi u su t r t t t trong khi hai bi u kia cho ta các b t l i r t m nh trên m t vài kênh (màu vàng) ho c t t c các kênh (màu xanh lá cây). S chênh l ch v hi u su t này là do s xu t hi n c a các hi u ng phi tuy n mà các hi u ng này t ng tác v i các tín hi utheo các cách khác nhau trên ng truy ntùy theo c u trúc bù tr mà ta l a ch n. i unày ch ra s c n thi t t i u hóa m t cách tinh t c u trúc c a các h th ng truy n có th gi m thi u các hi n t ng méo.

104


-4000

400800

12001600

0 200 400 600Length (km)

Cum

.disp

. (ps

/nm

)

-800

-400

0

400

800

0 200 400 600Length (km)

Cum

.disp

. (ps

/nm

)

05

10

1 8

Numerical

Experimental

05

10

1 8Pena

lty (d

B)@

10-

10BE

R

Channel number

Best maps

8x10 Gbit/s, 200 GHz spacing, 200 ps/nm - step optim.

Dispersion ManagementExp. & numerical optimisation

Terminals and in-line compensation compulsory

Terminals

comp. only

Terminals &

in-line comp.

Chúng ta có th t h i r ng v y b t l i slà bao nhiêu n u nh h th ng ho t ng khi ch a bù tr vào các u mút c a ng truy n ( ây là bên trái) khi so sánh v i bù tr trên ng truy n. Ta th y r ng n u chcó bù tr các u mút, m c dù tinh nh t có th , thì c ng là ch a khi các hi u ng phi tuy n r t m nh, và c n ph i tr thêm vào óh bù tr trên ng truy n có th mb o b t l i nh khi truy n trên các kênh (g n nh b ng không ây).


D. Bayart

307

105


-800-400

0400800

1200

0 100 200 300 400

C-Band L-Band

Cum

ulat

ed d

ispe

rsio

n ( p

s/nm

)

Transmission length (km) Transmission length (km)-800-400

0400800

1200

0 100 200 300 400

#1

#80

#81

#150

Dispersion mapInvidual dispersion compensation for each band

Almost 100% in-line compensationCommon DCF length optimized in the booster and in the preamplifierResidual dispersion range:

470 ps/nm between ch. #1 and ch. #80 in C-band, 550 ps/nm between ch. #81 and ch. #150 in L-band.

Trong th c nghi m, ta tìm cách s d ng cùng m t chi u dài DCF trong m i m t bkhu ch i. gi m thi u nh h ng c acác hi u ng an chéo gi a các kênh, c nph i tránh vi c ng b l i thông qua DCF trong khi chúng truy n qua các EDFA. M ts siêu bù tr (surcompensation) c ng có th

c s d ng, i u này cho ta m t d cc a tán s c tích t theo kho ng cách. Mo unc a DCF c t u vào c a h cho phép ng b l i các kênh trong khi DCF t

u ra s t i u hóa giá tr tán s c tích tt ng c ng. M t h a v tán s c nh v yc ng cho phép h th ng ho t ng v i b tl i nh . V i m t ch c n ng s d ng ngth i b ng C và b ng L, các mô un DCF khác nhau c s d ng v i m i d i b ng t n.

106


TeraLightTM Fiber

-800

-400

0

400

800

1200

0 100 200 300

Dis

p. (p

s/n

m)

L-Band

#65#128

-800

-400

0

400

800

1200

0 100 200 300

C-Band

#1#64

Transmission length (km)

Very high spectral efficiency enhanced cross-nonlinearities

TeraLightTM dispersion-optimised NZDSF fibre (8ps/nm.km at 1.55 μm)

large effective area (65 μm2 at 1.55 μm)

low dispersion slope (0.057ps/nm2.km)

larger dispersion makes dispersion slope easier to compensate for

S i TeralightTM c ng ã c ch t o có th tính n toàn b các yêu c u trên. Giá trtán s c c a s i cao h n so v i các lo iNZDSF khác, i u này làm gi m nh h ng c a các hi u ng phi tuy n, h n n a nó có m t ti t di n hi u d ng l n mà v n gi c

d c c a tán s c nh . V l i i u này cbù tr d dàng v i m t DCF vì giá tr c a tán s c c a nó cao h n. Giá tr ó nh h n m tn a giá tr c a SMF, i u này c ng làm gi ms l ng c a DCF có m t trong các EDFA, gi m c các hi u ng phi tuy n trong ó và b o m m t h s t p âm c c i thi n.

107


From Nx10Gbit/s to Nx40Gbit/sEstimation of system margins

Op

era

tin

g p

ow

er

pe

r c

ha

nn

el

at

fib

er

inp

ut

Nx10Gbit/s0.2 bit/s/Hz

Erbium only


Erbium onlyUpper power limit(non-linear effects)

Lower power limit(dictated by SNR)6dB

>5dB ?


dual-stage Er

/Raman

0.5 dB

Estimations assuming 100km-long spans of fiber

3 dB

5 dB FECreduced by forward error correction (FEC)

5 dB FEC

5 dB FEC

ZONE OF OPERATION

M t câu h i quan tr ng có liên quan n sdi chuy n các h th ng t m t dung l ng

n v 10Gbit/s n 40Gbit/s. B ng l c c ab thu nh n s t ng lên 4 l n, i u này có ngh a là t p âm phách tín hi u/t phát sm nh h n 6 dB. V l i, v i 40Gbit/s, các hi u ng xuyên kênh (intercanaux) tr thành h n ch và c n ph i gi m công su t các kênh i nhi u dB. Dung sai (tolérence) trên công

su t c a các kênh nh n c c ng gi mm nh. Khu ch i Raman cho phép c i thi nhi u su t t p âm i vài dB trong khi công su t c a các kênh c n ph i gi m i m t chút

có th gi cho các hi u ng phi tuy nkhông i. Cu i cùng, các th h m i c a mã s a l i ã mang n m t gi i h n ph áng k b t k là v i lo i h th ng nào, ít nh t là


D. Bayart

308

t c m c t p âm òi h i, xa nh t là s có th truy n kênh mà không còn b t l i(pénalité).

108


WDM transmissions : Record experiments

How getting highest capacity / spectral efficiency by an

appropriate channel power management giving :

- High output SNR

- Compensation of non-linear effects

and owing to :

- Efficient modulation format / detection scheme

- Overhead in data supported by the signal

V y các hi u su t t t nh t nh n c khi t iu hóa toàn b các thông s . u tiên, các

b khu ch i quang b ng r t r ng c sd ng trích ra m t ph n trên t t c d i b ngtruy n có th có trong s i. Sau ó, trong vi cqu n lý m t cách t t nh t các hi u ng x ukhi truy n kênh trong m t b ng truy n r ng nh v y, i u c n thi t là ph i xác nh các

c tr ng t t nh t có th i v i s i truy nthích h p nh t, nh ng v n ph i ti p t cnghiên c u các hi u ng h n ch khi mà b ng truy n thì ngày càng t ng, có ththoát kh i i u ó m t cách t t nh t.

Sau ó, c ng c n thi t ph i s d ng các d ng bi n i u thích h p nh t cho vi c s d ng toàn b b ng truy n và xác nh s th a hi pt t nh t l u l ng c a t ng kênh/kho ngcách gi a các kênh, bi t r ng l u l ng c am t kênh càng t ng thì càng khó qu n lý các hi n t ng h n ch , và c ng nh v y khi ta cho các kênh ti n l i g n nhau.

109


Principle of the 10-Tbit/s experiment

Wavelength (nm)1600 1601 1602 1603

Left-side

filter

Right-side

filter

Pow

er

20dB

/Div

.

50GHz 75GHz

z

y

x

Alternative 75 GHz and 50GHz channel spacings

Vestigial side-band filtering at the receiver end

Polarization division multiplexing

Record spectral efficiency 1.28bit/s/Hz

ch ra các t i u này, m t thí nghi mnh m m c ích truy n v i dung l ng t ng c ng 10Tbit/s ã c thi t l p. t ng t i

a m t ph c a thông tin mà v n gi ct i thi u các hi u ng gi a các kênh, m t bghép kênh phân c c ã c s d ng, c ng nh v y, l n u tiên i v i các h quang h c, m t k thu t nh n b ng ngang c ng ã

c s d ng. K thu t này s d ng thông tin c mã hóa i x ng trên các kênh, c ng cho phép dò ngang (détection latérale).

i u này c ng cho phép m t s ch ng ch pc a các kênh lên ph , và vì v y ta có m tm t thông tin cao h n (1,28 bit/s/Hz).


D. Bayart

309

110


C

LRx

100 kmTeraLightTM

PBS

1x32

42.6Gb/s223-1 FEC

Q

Q

M-Z

M-Z

#1

#128

3dB

DCF

C

L

Polar.demux.

C

L

DCF

L

DCF

C

42.6Gb/s215-1 FEC

Q

Q

M-Z

M-Z3dB

DCF

C

1x32L

3dB

C

L

1x32C

1x32L

3dB

C

L

Experimental set-up

Erbium amplifiers and Raman amplifiers,Full 40 Gbit/s ETDM equipment with FEC at Tx / Rx (Si-Ge technology).

M t l u l ng trên m t kênh là 40 Gbit/s ãc s d ng cho m t t p h p 128 kênh.

Các o n c a chu i các xung khác nhau ãc l a ch n v i hai b bi n i u sao cho

có th tránh c t t c các hi u ng k t h pkhông mong mu n. Khu ch i EDFA và Raman và s bù tr tán s c v i m i b ng b o

m cho s v n hành c a b ng C và b ng L. Cu i cùng, m t s v t tr i dung l ng ãcho phép s d ng mã s a l i m t cách có hi u qu và s i TeralightTM ã c s d ng.

111


Experimental spectra

C-band L-band

Wavelength (nm)

P(d

Bm

)

Booster

input

Pre-amplifierinput, Raman

pumps off

Pre-amplifierinput, Raman

pumps on (17dB gain).

-45-35-25-15

-5

-55-45-35-25-15

-35-25-15

-55

1520 1540 1560 1580 1600 1620

-35-25-15

-55

Booster

output

(a)

(b)

(c)

(d)

Các ph tín hi u ã c qu n lý sao cho giv ng c SNR cao trên t p h p các kênh. C ng nh th , các EDFA c ch t o sao cho có m t d c ph khi phát có th bù tr hi u ng Raman phát sinh trong s itruy n.

112


Experimental results

253035

253035

1525 1545 1565 1585 1605

10-3

10-4

10-5

10-6

Wavelength (nm)

un

co

rre

cte

dB

ER

SN

R (

in 0

.1n

m)

Left-side

filtering

Right-side

filtering

Left and

Right-side

filtering

Các giá tr c a t s l i Bit o c c bên này và bên kia các kênh u kh p v i các SNR ã c ghi l i.


D. Bayart

310

113


Measured FEC performance at 40Gbit/s

1.0E-15

1.0E-14

1.0E-13

1.0E-12

1.0E-111.0E-10

1.0E-09

1.0E-08

1.0E-07

1.0E-06

1.0E-04 1.0E-03

BER without FEC

BE

R w

ith

FEC

All the channels exhibit uncorrected BERs larger than 10-4.

Error-free transmission afterForward error correction

BER < 5. 10-15 after correction

Sau khi s a b ng thu t toán t i i m thu nh n, s truy n h u nh không có l i cch ng minh, nó c ng ch ra hi u l c c a các mã s a l i i v i các h th ng truy n.

114


10 Tbit/s experiment : Features

10.2 Tbit/s capacity over 100km TeraLightTM fiber

Record spectral efficiency = 1.28 bit/s/HzVestigial side-band filtering in receiver Specific wavelength-allocation schemePolarization division multiplexing

Full 42.6Gbit/s ETDM equipment with FECC

Er/Raman amplifiers.

Thí nghi m này c ng ch ra dung l ng truy n cao h n 10 Tbit/s trong s i quang theo các t i u hóa liên ti p khác nhau. Kho ng cách truy n t ng c ng c th chi n là 300 km.

115


Record spectral efficiency: 1.28 bit/s/Hz

>1 Mio. ADSL internet-links or 200 Mio. ISDN lines over one fiber

TeraLight Fibers

RamanPumps

C/L-BandEDFAs

40 Gbit/s ETDM Tx/Rx(using SiGe electronics)

64 C-band laser diodes

64 L-bandlaser diodes

Multi-Terabit/s transmission capacity10.2Tbit/s (256 x 42.7Gbit/s)

Hình v này ch ra các thi t b khác nhau c s d ng trong thí nghi m v i các b

phát/thu ho t ng t t c b ng i n t i40Gbit/s.

Dung l ng 10Tbit/s này c ng cho phép cung c p 1 tri u ng truy n ADSL 1Mbit/s cho m i ng.


D. Bayart

311

116


RxC

L

SMF*

L

C

SMF*

C

L

#1

#79M-Z

Q

Q

1x40

#2

#80M-Z1x

40

42.7Gb/s231-1

PBC

Bessel 12GHz

Bessel 12GHz

Q

QC-Band : ch. 1 - 80

L-Band : ch. 81 - 159 LOOP

Evaluating Transmission Systems over Ultra-long haul distance : lab experimental set-up

42.7Gb/s231-1

Recirculation loops : an economical tool for the assessment of novel 40 Gbit/s technologies

*SMF : Single Mode Fiber

c l ng dung l ng truy n c a nh ng dung l ng r t l n trên các kho ng cách dài, m t vòng l p tu n hoàn ã c s d ngcó th mô ph ng h th ng th c mà không c n ph i tri n khai t t c chi u dài s i mong mu n, t t các các thi t b c s d ng v nnh c .

117


Possibility to evaluate the transmission of the channels over any distance Enables system validation of the potential technologies for 40 Gbit/s

C

L

C

L

DCF*

x2

100 kmDGEC

DGEL

C

L

7x

C

L

100 km

Tx(159x42.7Gbit/s)

Rx

Evaluating Transmission Systems over Ultra-long haul distance : composition of the loop

*DCF (Dispersion Compensating Fiber

Trong vòng l p này, ba liên k t ã c bi udi n và hoàn toàn c trang b b ng các khu ch i và bù tr tán x . Các kênh c ng s c l p l i m t s l ng l n cho n khi

t c kho ng cách truy n mong mu n.

118


Time synchronization in order to select the targeted distance

C

L

C

L

DCF

x2

TeraLightTM Ultra100 km

DGEC

DGEL

C

L

7x

C

L

100 km

Tx(159x42.7Gbit/ s)

Rx

C

L

C

L

DCF

x2


DGEC

DGEL

C

L

7x

C

L

100 km

Tx(159x42.7Gbit/ s)

Rx

C

L

C

L

DCF

x2


DGEC

DGEL

C

L

7x

C

L

100 km

Tx(159x42.7Gbit/ s)

Rx

C

L

C

L

DCF

x2


DGEC

DGEL

C

L

7x

C

L

100 km

Tx(159x42.7Gbit/ s)

Rx

Loop operating modei u khó kh n làm ch là vi c qu n lý

th i gian m và óng vòng l p. u tiên, các kênh n p vào vòng l p cho n khi nh n

c i m v n hành n nh, sau ó vòng sc óng l i. T i i m thu, ta ph i o tín

hi u t i th i i m t ng ng v i s l ng vòng mong mu n.


D. Bayart

312

119


Channel spectrum after 2,100km transmission

Wavelength (nm)

Po

wer

(10d

B/d

iv)

1545 1585 160515651525

Resolution 0.05nm

C-Band L-Band

All 40-Gbit/s channels successfully transmitted with high Signal-to-Noise ratio

Ta c ng có th thi t l p ph c a các kênh truy n sau khi truy n trên vài nghìn km chi u dài.

120


High capacity transmission results at 40 Gbit/s

Ca

pac

ity x

dis

tan

ce

(Pbi

t/s.k

m)

0.01

0.1

1

10

100

04/97 09/98 01/00 06/01 10/02 02/04

6 Tbit/s

over 6120 km

OFC’04

Lucent & OFS NTTSiemensOthersAlcatel R&I

Tyco

ALCATEL TECHNOLOGY IS LEADING THE RACE !

M t thí nghi m theo vòng l p v i 150 kênh 40 Gbit/s (6Tbit/s) c ng ã c th c hi ng n ây trên 6120 km và c trình bày t ih i ngh qu c t v truy n thông b ng s icáp quang. K t qu này t c k l c hi nnay v tích s gi a dung l ng và kho ng cách, ã không ch ch ra kh n ng phát các dung l ng cao, mà còn ch ra kh n ng truy n trên các kho ng cách v t i d ng.

121


All-optical in-line regeneration:• Soliton propagation + Periodic ‘simple’ intensity modulation• ---> Noise and distortion suppression• ---> Unlimited transmission distance

Study of different configurations and modulator structures & technologies

Submarine transmission : Optical regeneration

Only narrow bandwidth modulation (at clock frequency)

Regenerator

modulator

filter

DM propagation(reduced channel spacing)

DM propagation(reduced channel spacing)

Conversion to NLS-Soliton(restoration of reg. efficiency)

Conversion Fiber

có th bao trùm c các kho ng cách dài nh mong mu n mà không ph i s d ng các thi t b ph c h i i n t n kém, kh n ng ph c h i v biên và t p âm c a các kênh,

ng b hóa l i, và a tr l i d ng ã cnghiên c u. Có r t nhi u nghiên c u ã cth c hi n, trong ó Alcatel thu c lo i hàng

u, nh ng ch a có nghiên c u nào t t ivi c s d ng m t thi t b duy nh t cho toàn b các kênh, và v y là ch ra chênh l ch áng k v giá thành i v i các thi t b

i n hi n có.


D. Bayart

313

122


5

6

7

8

9

0 5000 10000 15000 20000

Distance (km)

Qa-f

ac

tor

BER=10-9

Q-f

ac

tor 10Mm

eyes at

40Gbit/s

and

10Gbit/s

single-electrodepush-pull

V1

V2in out

• Polarisation independent• Wavelength Insensitive (1545-1560nm)

• Independent control of IM/PM• Negligible WDM crosstalk

40 Gbit/s optical regeneration for submarine transmission: Semiconductor InP modulator

M t tín hi u c ng ã c truy n trên vài nghìn km v i b ph c h i quang tu n hoàn trên chi u dài ng truy n.

123


Usable spectrum of silica fibers

After ITU recommendation G.dsn

O : Original Band

E : Extended Band

S : Short Band

C : Conventional Band

L : Long Band

U : Ultra-long Band

WDM Channels

Wavelength (μm)

O S C L wavelength

0.0

0.15

0.3

UE

1260nm1360nm 1625nm

1460nm1530nm

1565nm 1675nm

Atte

nuat

ion

(dB/

km)

có th truy n thêm nhi u kênh n a, có th truy n trên các d i t n khác c a s iquang. I.T.U ã khuy n ngh c v nhngh a c ng nh v danh pháp các b ng c ah . Vi c truy n trên các kho ng cách dài ã

c th c hi n v i các c a s m i này thêm vào các c a s c a EDFA nh ng các t ngtác Raman l i r t m nh, trong khi c n ph itách m t cách tu n hoàn các b ng khác nhau

t o ra m t khu ch i và bù tr tán s cc ch ng, i u này làm t ng tính ph c t p.

Cùng lúc ó, m t s l ng l n cáp c l pt vào cu i th k XX (v i m t s l ng

l n các s i trong m i cáp) cho phép u tiên vi c ghép kênh không gian trong lòng các s i khác nhau c a nó h n là ghép ph trên nhi u c a s ph , trong ó vi c gi m b tchi u dài n v c a s i l i l n h n. Trái l i, trong các m ng truy nh p ( ng d ng Coarse-WDM) mà không có gi i h n v t lý liên quan n vi c truy n khi mà các kho ng cách u ng n (th m chí làm cho khu ch itrong ph n l n th i gian u là vô ngh a), có th có l i khi s d ng các b ng này làm gi m b t dung sai (tolérences) theo chi u dài trên các kênh truy n quang h c và c ng làm gi m giá thành.


D. Bayart

314

124


Conclusion

Wavelength Division Multiplexing for high bit-rate transmission

Optimisation of high bit-rate transmission systems:A combination of solutions and technologies

Dispersion management, modulation format, low-noise amplification schemes, regeneration, error correction, …

Adapted to the submarine or terrestrial configuration

Great importance of cross-related analytical, numerical & exp. tools

Still room for progress (capacity and/or margin)

K t lu n l i, ta có th xây d ng các h th ng truy n thông dung l ng cao trên các kho ng cách l n c a s i và v i giá thành ch p nh n

c cho các m ng ng tr c, các m ng này s cung c p cho t p h p các thuê bao cu i cùng thông qua các m ng ng m và m ng truy c p. T t c các i u này u khthi b i m t s i u hành thích h p các ph ng ti n khu ch i, bi u tán s c, và các d ng bi n i u.

125


Bibliography

« Erbium-doped fiber amplifier, Principles and Applications », Emmanuel Desurvire, Wiley (1994), New-York

« Erbium-doped fiber amplifier, Device and System Developments », Emmanuel Desurvire, Dominique Bayart, Bertrand Desthieux, Sébastien Bigo, Wiley (2002), New-York

« Undersea Fiber Communication Systems », José Chesnoy Ed., Elsevier, San Diego (2002)

tìm hi u sâu h n v các khái ni m này, có r t nhi u tài li u ã xu t b n, nh ng tôi không th không khuyên các b n xem hai tài li u sau ây, m i xu t b n và trong ó gi ithi u toàn b các k thu t c s d ng m tph n cho các h th ng trên m t t và ph nkhác cho các h th ng d i bi n:

« Erbium-doped fiber amplifier, Device

and System Developments », Emmanuel Desurvire, Dominique Bayart, Bertrand Desthieux, Sébastien Bigo, Wiley (2002), New-York

« Undersea Fiber Communication

Systems », José Chesnoy Ed., Elsevier, San Diego (2002)

d. bayart - mientayvn.com li/tai_lieu/tai_lieu_ly_moi_1/dien_tu/vien_thong... d. bayart 268...

Documents