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Impatto del XPM in Sistemi Ottici con Compensazione della Dispersione Cromatica Paolo Serena Corso di Comunicazioni Ottiche.

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Presentazione sul tema: "Impatto del XPM in Sistemi Ottici con Compensazione della Dispersione Cromatica Paolo Serena Corso di Comunicazioni Ottiche."— Transcript della presentazione:

1 Impatto del XPM in Sistemi Ottici con Compensazione della Dispersione Cromatica Paolo Serena Corso di Comunicazioni Ottiche B A.A. 2003/04

2 Università degli Studi di Parma Corso di Comunicazioni Ottiche B2 Filtro di XPM (no GVD) In assenza di GVD, la fase di XPM è la potenza del canale di pompa filtrata con: Parametro di walk-off: s: signal, p: pump Nota: è un filtro a memoria finita data dal walk-off

3 Università degli Studi di Parma Corso di Comunicazioni Ottiche B3 Rotazione di Fase per XPM XPM induce una rotazione di fase al segnale s. Per 1 tratta lunga L (sistema di rif. si muove a v gs ) : Per M tratte: guadagno netto di potenza da z=0 a z=l i-1.

4 Università degli Studi di Parma Corso di Comunicazioni Ottiche B4 Tratte non compensate Nel caso di tratte tutte uguali di lunghezza L, con recupero totale della potenza dopo ogni tratta: Nota: Lestensione temporale aumenta linearmente con M.

5 Università degli Studi di Parma Corso di Comunicazioni Ottiche B5 Tratte compensate Note: 2M contributi (M fibre Tx (a), M fibre comp. (b)) contributi sovrapposti (fibre di compensazione riallineano i canali) fibre di comp. con risposta impulsiva più bassa (bassa potenza al loro ingresso) La risposta impulsiva complessiva è la sommatoria di quelle mostrate.

6 Università degli Studi di Parma Corso di Comunicazioni Ottiche B6 Esempio 1/2 R=10 Gb/s, M=10. Δλ=0.1/1 nm. 100% compensazione della dispersione a metà fra i canali. Segnale costante, pompa modulata. fibra Tx con D=-2 ps/nm/km e D = 0.07 ps/nm 2 /km. Note: Diverse distorsioni (per SPM/GVD) di pompa a causa di GVD accumulate differenti. 1 nm: La fase è fortemente filtrata passa-basso causa il walk-off. Linea solida: SSFM Tratteggio: filtro di walk-off

7 Università degli Studi di Parma Corso di Comunicazioni Ottiche B7 Esempio 2/2 Note: Per SMF walk-off molto + grande maggior filtraggio per XPM 0.1 nm: Nascita di distorsioni sulla fase. R=10 Gb/s, M=10. Δλ=0.1/1 nm. 100% compensazione della dispersione a metà fra i canali. Segnale costante, pompa modulata. fibra Tx con D=17 ps/nm/km e D = 0.07 ps/nm 2 /km.

8 Università degli Studi di Parma Corso di Comunicazioni Ottiche B8 Cosa succede in presenza di GVD? Modello di Petermann: un rumore di fase si converte in rumore di ampiezza. Distorsione di XPM piccola piccola perturbazione piccoli segnali. Analisi perturbativa Ipotesi: bassa non linearità durante propagazione GVD dominante XPM generato in (z,z+dz) è provocato dalla pompa distorta da GVD soltanto tra 0 e z.

9 Università degli Studi di Parma Corso di Comunicazioni Ottiche B9 Modello del XPM con GVD (singola tratta) 2) Tale P p genera una rotazione di XPM infinitesima alla coordinata z: 3) Tale fase infinitesima si trasforma in distorsione di ampiezza in uscita (PM/IM): 1) Approx.: P p (z,ω) distorta da sola GVD alla coord. z (modello Petermann, IM/IM):

10 Università degli Studi di Parma Corso di Comunicazioni Ottiche B10 Filtro di XPM Integrando, si ha la distorsione totale di ampiezza per XPM in uscita: Per M tratte H XPM è una combinazione lineare dei precedenti, con coefficienti dipendenti da ω (effetto dellaccumulo della dispersione e del walk-off lungo le tratte.) fibre a bassa dispersione cromatica piccolo walk-off grande rotazione di fase di XPM ma piccola conversione PM/IM per GVD. fibre a grande dispersione cromatica grande walk-off piccola rotazione di fase di XPM ma grande conversione PM/IM per GVD. Cosa succede fisicamente? Esistenza di una fibra peggiore

11 Università degli Studi di Parma Corso di Comunicazioni Ottiche B11 Risultato: filtro di XPM Risultato dellinterazione GVD/NL locale della fibra: quadratica in ω (walk-off è invece lineare) Dispersione accumulata totale: effetto globale. Trascurabili per L

12 Università degli Studi di Parma Corso di Comunicazioni Ottiche B12 Esempio. XPM+GVD Linea continua: SSFM; tratteggio: filtro. 100% comp. a metà fra I canali. Δλ=0.8 nm R = 10 Gb/s segnale costante, pompa , con primo bit 1 centrato allistante 0. XPM+GVD: on SPM: off

13 Università degli Studi di Parma Corso di Comunicazioni Ottiche B13 XPM+GVD+SPM Accendo anche lSPM SPM amplifica il rumore generato da XPM. Il filtro non cattura leffetto del SPM. XPM nato allinizio, con canali ancora allineati amplificato dal forte SPM fino a ricevitore il filtro funziona male. XPM nato più avanti, causa il walk-off fino al ricevitore vede un SPM minore minore distorsione da SPM il filtro funziona bene.

14 Università degli Studi di Parma Corso di Comunicazioni Ottiche B14 Risposta in frequenza 1.Filtro passa alto la continua non contribuisce al rumore 2.SMF + bassa XPM meno efficace.

15 Università degli Studi di Parma Corso di Comunicazioni Ottiche B15 Stima prestazioni Varianza di XPM al campionatore (piccoli segnali): S p (0,ω) densità spettrale di potenza del segnale di pompa. H R filtro di ricezione. Ipotesi: canali incorrelati e non sincronizzati.

16 Università degli Studi di Parma Corso di Comunicazioni Ottiche B16 Dipendenza dal bit rate Bassa dipendenza dal bit rate fino a 40 Gb/s. La conversione PM/IM cresce + velocemente che leffetto filtrante del walk-off.

17 Università degli Studi di Parma Corso di Comunicazioni Ottiche B17 Dipendenza dalla dispersione accumulata La dispersione accumulata ottima non è zero esistenza di un baricentro del XPM Dispersione accumulata dal canale s:

18 Università degli Studi di Parma Corso di Comunicazioni Ottiche B18 Conclusioni XPM ruota la fase del segnale con una replica filtrata del segnale di pompa. In presenza di GVD, limpatto di tale rotazione sulle prestazioni può ancora essere descritto tramite un filtro. Le peggiori fibre, nei confronti del XPM, sono le NZDSF (D=2÷4 ps/nm/km). Non compensare esattamente può ridurre il XPM.


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