Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
Plnˇe optick´e zpracov´an´ı sign´al˚
u
Pavel Honz´
atko
´
ˇ Praha
Ustav
fotoniky a elektroniky AV CR,
ˇ
FJFI CVUT,
2012
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
Osnova
´
1 Uvod
2 TDM: Syst´
emy s ˇcasov´ym multiplexem
Pokroˇcil´e experimenty - 100Gb/s Ethernet, 1Tb/s Ethernet
Plnˇe optick´e metody zpracov´
an´ı v syst´emech TDM
Vlnov´
y konvertor zaloˇzen´
y na kˇr´ıˇzov´
e f´
azov´
e modulaci ve vysoce neline´
arn´ım vl´
aknˇ
ea
braggovsk´
e mˇr´ıˇzce
Pˇrevodn´ık form´
atu RZ na NRZ s vyuˇzit´ım Sagnacova interferometru
Opakovaˇ
c DPSK zaloˇzen´
y na degenerovan´
em FWM
3 WDM: Syst´
emy s vlnov´ym multiplexem
Pokroˇcil´e experimenty
Modulaˇcn´ı form´
aty a spektr´
aln´ı efektivita
Plnˇe optick´e s´ıˇtov´e prvky v s´ıt´ıch WDM
4 OFDM: Ortogon´
aln´ı kmitoˇctov´y multiplex
5 Z´
avˇer
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
´
Uvod
Outline
´
1 Uvod
2 TDM: Syst´
emy s ˇcasov´ym multiplexem
Pokroˇcil´e experimenty - 100Gb/s Ethernet, 1Tb/s Ethernet
Plnˇe optick´e metody zpracov´
an´ı v syst´emech TDM
Vlnov´
y konvertor zaloˇzen´
y na kˇr´ıˇzov´
e f´
azov´
e modulaci ve vysoce neline´
arn´ım vl´
aknˇ
ea
braggovsk´
e mˇr´ıˇzce
Pˇrevodn´ık form´
atu RZ na NRZ s vyuˇzit´ım Sagnacova interferometru
Opakovaˇ
c DPSK zaloˇzen´
y na degenerovan´
em FWM
3 WDM: Syst´
emy s vlnov´ym multiplexem
Pokroˇcil´e experimenty
Modulaˇcn´ı form´
aty a spektr´
aln´ı efektivita
Plnˇe optick´e s´ıˇtov´e prvky v s´ıt´ıch WDM
4 OFDM: Ortogon´
aln´ı kmitoˇctov´y multiplex
5 Z´
avˇer
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
´
Uvod
P´asmo propustnosti optick´ych vl´aken
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
´
Uvod
Vyuˇzit´ı p´asma propustnosti optick´ych vl´aken
Time division multiplexing
Wavelength
multiplexing
division
Orthogonal frequency
division multiplexing
S´eriov´y pˇrenos sign´
al˚
u
Vysok´
a
pˇrenosov´
a
rychlost
→ Kr´
atk´e pulzy
→ Optick´e zpracov´
an´ı
ˇ
→ Sirok´
e spektrum
→ Disperze, nelinearita
Mnohokan´
alov´y pˇrenos
nez´
avisl´ych sign´
al˚
u
Standard: stupnice ITU
C p´
asmo 1530-1570 nm,
L p´
asmo 1570-1620 nm
Kmitoˇcty: 196-186 THz
Rozteˇc kan´
al˚
u 100 GHz
cca 100 kan´
al˚
u
Paraleln´ı pˇrenos sign´
alu
Modulovace f´
azovˇe koherentn´ıch subnosn´ych
Spektr´
aln´ı efektivita aˇz
7b/s/Hz
Odolnost proti disperzi,
PMD
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Outline
´
1 Uvod
2 TDM: Syst´
emy s ˇcasov´ym multiplexem
Pokroˇcil´e experimenty - 100Gb/s Ethernet, 1Tb/s Ethernet
Plnˇe optick´e metody zpracov´
an´ı v syst´emech TDM
Vlnov´
y konvertor zaloˇzen´
y na kˇr´ıˇzov´
e f´
azov´
e modulaci ve vysoce neline´
arn´ım vl´
aknˇ
ea
braggovsk´
e mˇr´ıˇzce
Pˇrevodn´ık form´
atu RZ na NRZ s vyuˇzit´ım Sagnacova interferometru
Opakovaˇ
c DPSK zaloˇzen´
y na degenerovan´
em FWM
3 WDM: Syst´
emy s vlnov´ym multiplexem
Pokroˇcil´e experimenty
Modulaˇcn´ı form´
aty a spektr´
aln´ı efektivita
Plnˇe optick´e s´ıˇtov´e prvky v s´ıt´ıch WDM
4 OFDM: Ortogon´
aln´ı kmitoˇctov´y multiplex
5 Z´
avˇer
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Pˇrenosov´a rychlost a d´elka trv´an´ı pulz˚
u
1
1
30ps
0
-100 -50
0
50
100 150 200
Normalizovany výkon
Čas [ps]
1
100 Gb/s
Spektrum
Normalizovany výkon
Modulaˇcn´ı form´
at RZ: D´elka pulz˚
u Tp = Tb /3.
10 Gb/s
10 Gb/s
0
-100
-50
0
50
Kmitočet [GHz]
100 Gb/s
Fourierova transformace
3ps
0
-10
-5
0
ΔτΔν=0.316
5
Čas [ps]
10
15
20
Kvantová mechanika
Δp Δx ~ h
Δν Δτ ~ 1
100
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Pokroˇ
cil´
e experimenty - 100Gb/s Ethernet, 1Tb/s Ethernet
TDM: Pokroˇcil´e experimenty - 100Gb/s Ethernet
C´ıl: 100Gb/s Ethernet
Standardizace-kompatibilita zaˇr´ızen´ı
Jednoduchost
Flexibilita
N´ızk´
a cena
Je kompatibiln´ı s optick´ymi transportn´ımi s´ıtˇemi (OTN, optical transport
network) definovan´ymi ITU-T. OTN se skl´
ad´
a z optick´ych s´ıˇtov´ych prvk˚
u
(ONE, optical network elements) zajiˇsˇtuj´ıc´ımi
transport
multiplexov´
an´ı
pˇrep´ın´
an´ı
ˇr´ızen´ı
dohled
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Pokroˇ
cil´
e experimenty - 100Gb/s Ethernet, 1Tb/s Ethernet
TDM: Pokroˇcil´e experimenty - 100Gb/s Ethernet
Integrovan´y eTDM pˇrij´ımaˇc 107 Gb/s, Fraunhofer Institute, Berlin
480 km disperznˇe manipulovan´e trasy, C. Schubert et al.
J. of Lightwave Technol. 25, 122-130 (2007).
320 km SSMF trasy, K. Schuh et al., OFC2007, Paper OWE2, Alcatel.
Disperze kompenzovan´
a DCF a IO kompenz´
atorem se 7 MZI
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Pokroˇ
cil´
e experimenty - 100Gb/s Ethernet, 1Tb/s Ethernet
TDM: Pokroˇcil´e experimenty: 1Tb/s Ethernet
Laboratorn´ı pˇrenos 1.28 Tb/s v syst´emu POLMUX DPSK
Hu et al., Opt. Express 18, 9961, 2010
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Plnˇe optick´e metody zpracov´an´ı v syst´emech TDM
⊕ Obch´
az´ı optoelektronick´e konverze
⊕ Obvodov´
a jednoduchost, spolehlivost
Z´
akladn´ı obvody
Vlnov´y konvertor
Smˇerovaˇc paket˚
u
Pˇrevodn´ık form´
atu (rozhran´ı mezi d´
alkov´ymi trakty a metropolitn´ımi
s´ıtˇemi, zlepˇsen´ı parametr˚
u d´
alkov´ych trakt˚
u)
Opakovaˇc - 1R, 2R, 3R.
Diagnostick´e pˇr´ıstroje - optick´y vzorkovac´ı osciloskop, gener´
ator PRBS,
mˇeˇriˇc chybovosti
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Smˇerovaˇc paket˚
u
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Smˇerovaˇc paket˚
u
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Smˇerovaˇc paket˚
u
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Smˇerovaˇc paket˚
u
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Vlnov´y konvertor
Nelinearity v SOA
Nelinearity v optick´
ych
vl´
aknech
Dlouh´
a d´elka.
Menˇs´ı stabilita
(promˇenn´e zpoˇzdˇen´ı,
polarizace).
⊕ Velk´
a ˇs´ıˇrka p´
asma.
⊕ N´ızk´y ˇsum.
⊕ Kr´
atk´
a interakˇcn´ı
d´elka.
⊕ Kompaktn´ı p˚
udorys.
Kask´
adn´ı nelinearity v
PPX
Rezonanˇcn´ı SOA z´
avislost na historii
(patterning).
⊕ Kr´
atk´
a interakˇcn´ı
d´elka.
Transparentn´ı SOA velk´y rozd´ıl
vstupn´ıho a
konvertovan´eho
sign´
alu.
⊕ Velk´
a ˇs´ıˇrka p´
asma.
⊕ Kompaktn´ı p˚
udorys.
⊕ N´ızk´y ˇsum.
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Vlnov´e konvertory s polovodiˇcov´ym optick´ym zesilovaˇcem
XGM + XPM + DI
XGM + XPM + FILTER + DI
XGM + XPM + MZI
P
Pin
IN
DI
OUT
IN
BPF

CWL
DI
OUT
P
Pout
J. Leuthold et al, ”100
Gbit/s all optical
wavelength conversion
..”, Electron. Lett. 36,
1129, 2000.
CWL
f
IN
SOA1 P
out
t
CWL
SOA2
OUT

t
Y. Liu et al, ”Error-free
all-optical wavelength
conversion at 160 Gb/s ..,” J.
Lightwave Technol., vol. 24,
no. 1, p. 230236, 2006.
Y. Ueno et al, US
patent No. 6,208,455
B1, 2001
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Vl´aknov´e vlnov´e konvertory
XPM + Filtration
FWM
NOLM
IN
HNLF
IN
PC1
CWL
PC1
IN
HNLF
CWL
PC1
F
OUT
B. Olsson et al, IEEE
Photon. Technol.
Lett., 12, 846-848,
2000.
HNLF
PC2
F
CWL
OUT
J. Yu et al, IEEE J.
Lightwave Technol. 18,
1001-1005, 2000.
OUT
K. Igarashi et al, OFC,
Technical Digest (CD),
2004 paper TuC6.
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Vlnov´e konvertory s PPX
cSFG/DFG
cSHG/DFG
SFG/QPM
SHG
DFG
0
fc fp fs
DFG
2fp
0
fp1 fs fc fp2
fs+fp1
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Vlnov´y konvertor zaloˇzen´y na kˇr´ıˇzov´e f´azov´e modulaci ve vysoce
neline´arn´ım vl´aknˇe a braggovsk´e mˇr´ıˇzce
IN
HNLF
PC1
CWL
OUT
F
Motivace
Vyˇsˇs´ı konverzn´ı u
´ˇcinnost neˇz metoda zaloˇzen´
a na XPM/filtraci a na
neline´
arn´ı vl´
aknov´e smyˇcce
Vyˇsˇs´ı stabilita neˇz neline´
arn´ı vl´
aknov´
a smyˇcka s obyˇcejn´ym, polarizaci
nezachov´
avaj´ıc´ım vl´
aknem
Nepotˇrebuje f´
azovou synchronizaci jako FWM
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
CRU
RX
10G
10GHz
TMLL
CW
BERT
PC
2.5nm
A1
1563nm
A2
1547nm
HNLF
2.5nm
F1
F2
2xCWDM1550
FBG
DCA
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Fiber Bragg grating params:
Tdip − Tnr = 24.5 dB
B = 0.13 nm
λr = 1547 nm
CRU
RX
10G
10GHz
TMLL
CW
BERT
PC
2.5nm
A1
1563nm
A2
1547nm
HNLF
2.5nm
F1
F2
2xCWDM1550
FBG
DCA
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
CRU
RX
10G
TMLL
CW
BERT
PC
2.5nm
A1
1563nm
A2
1547nm
HNLF
2.5nm
F1
F2
2xCWDM1550
FBG
OSA
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
CRU
RX
10G
TMLL
CW
BERT
PC
2.5nm
A1
1563nm
A2
1547nm
HNLF
2.5nm
F1
F2
2xCWDM1550
FBG
OSA
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
CRU
RX
10G
TMLL
CW
BERT
PC
2.5nm
A1
1563nm
A2
1547nm
HNLF
2.5nm
F1
F2
2xCWDM1550
FBG
OSA
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
CRU
RX
10G
10GHz
TMLL
CW
BERT
PC
2.5nm
A1
1563nm
A2
1547nm
HNLF
2.5nm
F1
F2
2xCWDM1550
FBG
DCA
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
CRU
RX
10G
10GHz
TMLL
CW
BERT
PC
2.5nm
A1
1563nm
A2
1547nm
HNLF
2.5nm
F1
F2
2xCWDM1550
FBG
DCA
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
CRU
RX
10G
10GHz
TMLL
CW
BERT
PC
2.5nm
A1
1563nm
A2
1547nm
HNLF
2.5nm
F1
F2
2xCWDM1550
FBG
DCA
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
CRU
RX
10G
TMLL
CW
BERT
PC
2.5nm
A1
1563nm
A2
1547nm
HNLF
2.5nm
F1
F2
2xCWDM1550
FBG
OSSC
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Pˇrevodn´ık form´atu RZ na NRZ s vyuˇzit´ım Sagnacova interferometru
DCA
RX
BERT
CRU
TW­
F2
1573nm
MLL
PA1
Data source 10 Gb/s
PA3
F1
PC1
PC2
CWL
1535nm
OSA
PA2
PC3
BA
PC4
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Pˇrevodn´ık form´atu RZ na NRZ s vyuˇzit´ım Sagnacova interferometru
Motivace
Rozhran´ı pˇr´ıstroj˚
u vyˇzaduj´ıc´ıch na vstupu sign´
al NRZ
Na d´
alkov´ych tras´
ach sn´ıˇzen´ı zkreslen´ı spojen´e s jedn´ım druhem
modulaˇcn´ıho form´
atu
Rozhran´ı d´
alkov´ych a metropolitn´ıch s´ıt´ı
Demultiplexace RZ ze 100 Gb/s na 10 Gb/s
Pˇrevod 3ps RZ pulz˚
u na 100ps NRZ
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Pˇrevodn´ık form´atu RZ na NRZ s vyuˇzit´ım Sagnacova interferometru
P
EDFA
2xCWDM
PC1
PC3
CWL
PC2
P
Transmission function of the Sagnac loop
− T = sin2 ϕ+
NL − ϕNL /2
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Pˇrevodn´ık form´atu RZ na NRZ s vyuˇzit´ım Sagnacova interferometru
Nonlinear phase shifts for sech-pulse
P
EDFA
2xCWDM
PC1
PC3
ϕ+
NL
Z
=
P
L
sech2 [(t − σξ)/τ ) dξ
0
=
CWL
ϕ−
NL
PC2
φ
t
η+ γPp
σL
=
¯ {tanh[(t − Tb )/τ ] − tanh[t/τ ]}
η+ γ PL
¯
η− γ PL
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Pˇrevodn´ık form´atu RZ na NRZ s vyuˇzit´ım Sagnacova interferometru
P
EDFA
Nonlinear phase shifts for sech-pulse
2xCWDM
PC1
PC3
P
ϕ+
NL
CWL
Z
=
L
sech2 [(t − σξ)/τ ) dξ
0
PC2
=
ϕ−
NL
2
tanh
1
=
¯ {tanh[(t − Tb )/τ ] − tanh[t/τ ]}
η+ γ PL
¯
η− γ PL
t
τ
The width of the phase deviation is given by
walk-off
¯
The magnitude depends only on PL.
0
−1
−50
η+ γPp
0
50
Time [ps]
100
150
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Pˇrevodn´ık form´atu RZ na NRZ s vyuˇzit´ım Sagnacova interferometru
P
EDFA
Nonlinear phase shifts for sech-pulse
2xCWDM
PC1
PC3
P
ϕ+
NL
CWL
Z
=
=
ϕ−
NL
2
tanh
1
50
100
=
¯ {tanh[(t − Tb )/τ ] − tanh[t/τ ]}
η+ γ PL
¯
η− γ PL
t
τ
− tanh
−1
Time [ps]
sech2 [(t − σξ)/τ ) dξ
0
0
L
0
PC2
−50
η+ γPp
t−Tb
τ
150
The width of the phase deviation is given by
walk-off
¯
The magnitude depends only on PL.
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Pˇrevodn´ık form´atu RZ na NRZ s vyuˇzit´ım Sagnacova interferometru
P
EDFA
Nonlinear phase shifts for sech-pulse
2xCWDM
PC1
PC3
P
ϕ+
NL
CWL
Z
=
2
tanh
t
τ
− tanh
t−Tb
τ
=
ϕ−
NL
tanh
1
−50
50
Time [ps]
100
=
¯ {tanh[(t − Tb )/τ ] − tanh[t/τ ]}
η+ γ PL
¯
η− γ PL
t
τ
− tanh
Tb
0
sech2 [(t − σξ)/τ ) dξ
0
−1
L
0
PC2
η+ γPp
t−Tb
τ
150
The width of the phase deviation is given by
walk-off
¯
The magnitude depends only on PL.
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Pˇrevodn´ık form´atu RZ na NRZ s vyuˇzit´ım Sagnacova interferometru
P
EDFA
Nonlinear phase shifts for sech-pulse
2xCWDM
PC1
PC3
P
ϕ+
NL
CWL
Z
=
2
tanh
t
τ
− tanh
t−Tb
τ
=
ϕ−
NL
tanh
1
−50
50
Time [ps]
100
=
¯ {tanh[(t − Tb )/τ ] − tanh[t/τ ]}
η+ γ PL
¯
η− γ PL
t
τ
− tanh
Tb
0
sech2 [(t − σξ)/τ ) dξ
0
−1
L
0
PC2
η+ γPp
t−Tb
τ
150
The width of the phase deviation is given by
walk-off
¯
The magnitude depends only on PL.
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Pˇrevodn´ık form´atu RZ na NRZ s vyuˇzit´ım Sagnacova interferometru
P
EDFA
Nonlinear phase shifts for sech-pulse
2xCWDM
PC1
PC3
P
ϕ+
NL
CWL
Z
=
2
tanh
t
τ
− tanh
t−Tb
τ
=
ϕ−
NL
tanh
1
−50
50
Time [ps]
100
=
¯ {tanh[(t − Tb )/τ ] − tanh[t/τ ]}
η+ γ PL
¯
η− γ PL
t
τ
− tanh
Tb
0
sech2 [(t − σξ)/τ ) dξ
0
−1
L
0
PC2
η+ γPp
t−Tb
τ
150
The width of the phase deviation is given by
walk-off
¯
The magnitude depends only on PL.
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Pˇrevodn´ık form´atu RZ na NRZ s vyuˇzit´ım Sagnacova interferometru
Parallel linear polarizations; Scalar approach
P
EDFA
2xCWDM
PC1
PC3
CWL
PC2
P
ϕ+
p
=
ϕ−
NL
=
δϕ1
=
δϕ0
=
¯
4γ PL
¯
2γ PL
−
¯
ϕ+
p − ϕNL = 2γ PL
−
¯
−ϕNL
= −2γ PL
Scalar approach does not work! T1 = T0 !
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Pˇrevodn´ık form´atu RZ na NRZ s vyuˇzit´ım Sagnacova interferometru
Parallel and linear polarizations of CW-waves;
Orthogonal CCW-wave; Vector approach
P
EDFA
2xCWDM
PC1
PC3
CWL
PC2
P
ϕ+
p
=
ϕ−
NL
=
δϕ1
=
¯
4γ PL
2 ¯
γ PL
3
¯
4γ PL
δϕ0
=
0
Set PC3 to compensate any fixed phase shift ϕ−
NL of the
counter-propagating CW.
Kolleck, Hempelmann, J. Lightwave Technol. 15 (1997) 1906.
Maximum conversion efficiency for δϕ1 = π/4.
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Experimental realization of RZ/NRZ converter based on NOLM
Data
source
RX
CRU
MOD
1573nm
MLL
F1
PA1
CWL
1535nm
PA2
TW­, 1200m, γ 2W­1km­1
D ­3.6 ps/nm/km
@1550nm
S 0.051ps2/nm/km
PRBS
PC1
BA
PC2
2xCWDM
PC4
F1
PC3
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Experimental realization of RZ/NRZ converter based on NOLM - Results
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Opakovaˇc DPSK zaloˇzen´y na degenerovan´em FWM
P1
Degenerovan´
e FWM se dvˇ
ema ˇ
cerpac´ımi sign´
aly
P2
Degenerovan´e FWM - sign´
alov´y kmitoˇcet uprostˇred
dvou ˇcerpac´ıch kmitoˇct˚
u
S+I
νS = (νP1 + νP2 )/2.
Z´
akon zachov´
an´ı energie
νI = νP1 + νP2 − νS .
ν
Konstruktivn´ı interference
ϕI = ϕS .
F´
azov´y synchronismus
ϕI = ϕP1 + ϕP2 − ϕS .
Destruktivn´ı interference
ϕI = ϕS + π.
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Opakovaˇc DPSK
DPSK citliv´y na f´
azov´y ˇsum zesilovaˇce, NL interakce
Parametrick´y zesilovaˇc - f´
azovˇe z´
avisl´e
zes´ılen´ı → stlaˇcen´ı f´
azov´eho ˇsumu
Saturovan´y reˇzim - stlaˇcen´ı
amplitudov´eho ˇsumu
EI0 = EI G ,
EQ0 = EQ /G .
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
TDM: Syst´
emy s ˇ
casov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e metody zpracov´
an´ı v syst´
emech TDM
Opakovaˇc DPSK zaloˇzen´y na degenerovan´em FWM
HNLF
300m
HNLF
180m
P1
S
P2
P1
IL-CWL
PD
FBC min
PZS
MS MP1
R. Slav´ık et al., IEEE J. of Sel. Topics in Quant. Electronics, 18, 859, 2012
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Outline
´
1 Uvod
2 TDM: Syst´
emy s ˇcasov´ym multiplexem
Pokroˇcil´e experimenty - 100Gb/s Ethernet, 1Tb/s Ethernet
Plnˇe optick´e metody zpracov´
an´ı v syst´emech TDM
Vlnov´
y konvertor zaloˇzen´
y na kˇr´ıˇzov´
e f´
azov´
e modulaci ve vysoce neline´
arn´ım vl´
aknˇ
ea
braggovsk´
e mˇr´ıˇzce
Pˇrevodn´ık form´
atu RZ na NRZ s vyuˇzit´ım Sagnacova interferometru
Opakovaˇ
c DPSK zaloˇzen´
y na degenerovan´
em FWM
3 WDM: Syst´
emy s vlnov´ym multiplexem
Pokroˇcil´e experimenty
Modulaˇcn´ı form´
aty a spektr´
aln´ı efektivita
Plnˇe optick´e s´ıˇtov´e prvky v s´ıt´ıch WDM
4 OFDM: Ortogon´
aln´ı kmitoˇctov´y multiplex
5 Z´
avˇer
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
WDM: Syst´emy s vlnov´ym multiplexem
Mnohokan´
alov´y pˇrenos nez´
avisl´ych sign´
al˚
u
Kmitoˇcty definov´
any stupnic´ı ITU
C p´
asmo 1530-1570 nm, L p´
asmo 1570-1620 nm
Rozteˇc kan´
al˚
u 100 GHz, pˇr´ıp. 50GHz
10 Gb/s pˇri rozteˇci 100 GHz → spektr´
aln´ı efektivita 0.1b/s/Hz
40 Gb/s pˇri rozteˇci 50 GHz → spektr´
aln´ı efektivita 0.8b/s/Hz
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Pokroˇ
cil´
e experimenty
WDM: Pokroˇcil´e experimenty
Zamˇeˇruj´ı se na pˇrenosovou kapacitu vl´
akna
TX2
λ2
λ2
TXn
λn
DEMUX
λ1
MUX
MUX
λ1
TX1
λn
NTT/ECOC 2006: 14 Tb/s = 2 × 70 × 111 Gb/s,
70 kan´
al˚
u s rozteˇc´ı 100 GHz, celkem 7 THz, omezeno zesilovaˇci.
Modulaˇcn´ı form´
at PMUX-CSRZ-DQPSK, vzd´
alenost 160 km.
RX1
RX2
RXn
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Pokroˇ
cil´
e experimenty
WDM: Pokroˇcil´e experimenty
NEC: 32 Tb/s = 320x114Gb/s, rozteˇc 25 GHz, 580km
POLMUX-RZ-8QAM, koherentn´ı detekce
Spektr´
aln´ı efektivita 4.6b/s/Hz
C/L EDFA, SMF28 ULL (ITU G.652)
X. Zhou et al., J. of Lightwave Technol. 28, 456-465, 2010
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Modulaˇ
cn´ı form´
aty a spektr´
aln´ı efektivita
Modulaˇcn´ı form´aty - bin´arn´ı
Spektr´
aln´ı efektivita teoreticky 1b/s/Hz
N´ızk´
a odolnost proti kask´
adn´ımu filtrov´
an´ı (OADM)
On-off-keying (OOK)
Spektr´
aln´ı efektivita aˇz
0.7b/s/Hz (FEC 7%,
pˇreslechy, drift laser˚
u)
Differential phase shift
keying (DPSK)
Duobin´
arn´ı
(DB)
Spektr´
aln´ı efektivita aˇz
0.8b/s/Hz
Spektr´
aln´ı efektivita 2x
lepˇs´ı neˇz NRZ.
form´
at
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Modulaˇ
cn´ı form´
aty a spektr´
aln´ı efektivita
Modulaˇcn´ı form´aty bin´arn´ı
CWL
1
1
0
1
1
1
0
1
NRZ
1101
MLL
RZ
1101
CWL
1101 DPSK
ENCODER
0
π
π
0
DPSK
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Modulaˇ
cn´ı form´
aty a spektr´
aln´ı efektivita
Modulaˇcn´ı form´aty bin´arn´ı OOK
Return-to-zero (RZ)
Non-return-to-zero
(NRZ)
Dobr´
a odolnost v˚
uˇci NL
- pulzy se nepˇrekr´yvaj´ı
- GVD-SPM efekty absentuj´ı
Vˇetˇs´ı energie na bit
Lepˇs´ı spektr´
aln´ı efektivita
Duobin´
arn´ı
(DB)
form´
at
Spektr´
aln´ı efektivita 2x
lepˇs´ı neˇz NRZ
Menˇs´ı odolnost k NL
Ke
generov´
an´ı
potˇrebn´
a
informace
o f´
azi
- Ovlivnˇena ASE+SPM
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Modulaˇ
cn´ı form´
aty a spektr´
aln´ı efektivita
Modulaˇcn´ı form´aty - v´ıcestavov´e
Modulace amplitude, f´
aze, polarizace a kombinace
Spektr´
aln´ı efektivita prakticky aˇz 6b/s/Hz
(RZ-DBPSK-ASK, Jeppesen, CLEO2005, CMQ4)
Menˇs´ı symbolov´
a rychlost → vˇetˇs´ı odolnost k D a PMD
Vyˇzaduj´ı vˇetˇs´ı SNR
Menˇs´ı odolnost proti NL
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Modulaˇ
cn´ı form´
aty a spektr´
aln´ı efektivita
Modulaˇcn´ı form´aty - v´ıcestavov´e
Return-to-zero
differential quaternary
phase-shift
keying
(RZ-DQPS)
Yoshikane, ECOC 2004
Th4.4.3
5.12 Tb/s = 64 x
85.4 Gb/s, spectr´
aln´ı
efektivita 1.6 b/s/Hz
Gnauck,
Photonics
Technol.
Lett.
18,
2006, 883.
Bˇeˇznˇe 40 Gb/s, rozteˇc
50 Gb/s, spektr´
aln´ı
efektivita 0.8 b/s/Hz.
POLMUX RZ-DQPS
POLMUX 16-QAM
Sloˇzitˇejˇs´ı RX
Menˇs´ı tolerance k PMD
POLMUX se d´
a kombinovat s D(Q)PSK.
Ned´
a se kombinovat s
OOK kv˚
uli XPM.
Winzer, Bell Lab
J. Lightwave Technol.
28, 2010, 547.
112Gb/s, 14 GBaud,
rozteˇc
25
GHz,
spectr´
aln´ı
efektivita
4.1b/s/Hz,
1022km
nekopenzovan´
a SMF.
dtto,
Rozteˇc 16.67
GHz, spectr´
aln´ı efektivita
6.2b/s/Hz,
630km,
P. S. Cho, 2-b/s/Hz 40
Gb/s 4x100 km SMF28
Photon. Technol. Lett.
16, 656–658, 2005.
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Modulaˇ
cn´ı form´
aty a spektr´
aln´ı efektivita
Modul´ator OOK - MZI v komplement´arn´ım zapojen´ı
(E1-E1)eikL/2=0
E1
iE1eikL
E = iE1 e iϕu + e iϕl = iE1 e iϕ e iδϕ + e −iδϕ
ϕ = (ϕu + ϕl )/2,
δϕ = (ϕu − ϕl )/2
Komplement´
arn´ı zapojen´ı → Nulov´y chirp: ϕu = −ϕl → ϕ = 0.
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Modulaˇ
cn´ı form´
aty a spektr´
aln´ı efektivita
Modul´ator DQPS - I/Q modul´ator
Rb/2
D1
D1
Rb
π/2
Rb/2
D2
D2
Im{E}
Re{E}
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Modulaˇ
cn´ı form´
aty a spektr´
aln´ı efektivita
Modul´ator 16-QAM
Rb/4
Im{E}
6dB
Rb
Rb/4
6dB
π/2
Re{E}
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Modulaˇ
cn´ı form´
aty a spektr´
aln´ı efektivita
Pˇrij´ımaˇc DPSK
PD
T
PD
iDPSK = rReEs (t)Es∗ (t − T )
Citlivost o 2.8 dB lepˇs´ı, neˇz nekoherentn´ı OOK.
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Modulaˇ
cn´ı form´
aty a spektr´
aln´ı efektivita
Pˇrij´ımaˇc DQPSK
Christen, CMJJ6
π/4
PD
T
PD
T
PD
π/4
PD
I
Q
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e s´ıˇtov´
e prvky v s´ıt´ıch WDM
Plnˇe optick´e s´ıˇtov´e prvky v s´ıt´ıch WDM
Pˇrednosti: obvodov´
a jednoduchost menˇs´ı spotˇreba, menˇs´ı chladic´ı v´ykon
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e s´ıˇtov´
e prvky v s´ıt´ıch WDM
Plnˇe optick´e s´ıˇtov´e prvky v s´ıt´ıch WDM
Line´
arn´ı - kompenzace disperze
Neline´
arn´ı - pˇrevodn´ıky modulaˇcn´ıch form´
at˚
u, vlnov´e konvertory
(rekonfigurace s´ıtˇe), kroskonekty, rekonfigurovateln´e add/drop
multiplexery (ROADM),opakovaˇce
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e s´ıˇtov´
e prvky v s´ıt´ıch WDM
Line´arn´ı zpracov´an´ı sign´al˚
u - kompenzace disperze
Disperze: τ = τ0
p
1 + (L/LD )2 ,
T
LD
30 ps
14.4km
3 ps
144m
Normalizovany výkon
Normalizovany výkon
1
-10
-5
0
SMF28: β2 = 20ps 2 /km
V´ystupn´ı sign´
al, L = 3LD
Vstupn´ı sign´
al, L=0
0
LD = τ02 /β2 ,
5
Čas [ps]
10
15
20
1
0
-10
-5
0
5
Čas [ps]
10
15
20
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e s´ıˇtov´
e prvky v s´ıt´ıch WDM
Line´arn´ı zpracov´an´ı sign´al˚
u - kompenzace disperze
Modernˇ
ejˇs´ı pˇr´ıstup - optick´
e
zesilovaˇ
ce+kompenzace disperze
Dˇrevn´ı pˇr´ıstup - opakovaˇ
ce
SMF
TX
SMF
3R
SMF
RX
TX
SMF DCF
RX
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e s´ıˇtov´
e prvky v s´ıt´ıch WDM
Line´arn´ı zpracov´an´ı sign´al˚
u - kompenzace disperze
Kompenzace disperze pomoc´ı DCF
Δn
0.20
0.15
core
0.10
ring
0.05
0.00
-0.05
-0.10
1
2
tranch
3
4
5
Radius
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e s´ıˇtov´
e prvky v s´ıt´ıch WDM
Line´arn´ı zpracov´an´ı sign´al˚
u - kompenzace disperze
Dispersion (D), dispersion slope(S), and relative dispersion slope (RDS) of
transmission fibers at 1550nm. Siddharth Ramachandran, Fiber Based
Dispersion Compensation, Springer Science 2007
Fiber
D [ps/nm/km] S [ps/nm2 /km] RDS [nm−1
SSMF (G.652)
16.5
0.058
0.0036
TrueWave REACH (NZDF, G.655)
7.1
0.042
0.0058
TeraLight (Alcatel NZDF, G.655)
8
0.058
0.0073
TrueWave RS (NZDF, G.655)
4.5
0.045
0.010
ELEAF (Corning NZDF, G.655)
4.2
0.085
0.02
DSF (ZDW 1590nm, G.653)
2.8
0.07
0.025
Kompenzace disperze:
DTF LTF + DDCF LDCF = 0.
ˇ
WDM: Sirokop´
asmov´
a kompenzace disperze → kompenzace strmosti disperze
STF LTF + SDCF LDCF = 0,
STF
SDCF
=
.
DTF
DDCF
Rezidu´
aln´ı strmost disperze:
Sres = STF LTF + SDCF LDCF .
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e s´ıˇtov´
e prvky v s´ıt´ıch WDM
Line´arn´ı zpracov´an´ı sign´al˚
u - kompenzace disperze
Integrovanˇ
e optick´
y kompenz´
ator disperze
Kask´
adnˇe
zapojen´
a
trojice
AMZI
oddˇelen´ych
symetrick´ymi
MZI
Disperze maxim´
aln´ı pro 50% dˇelen´ı v´ykonu. ∆L = 3.44 mm, FSR 25 GHz,
Dispersion 0-2000 ps/nm, IL=7.5dB (2.5dB ˇcela, 2.5dB ˇs´ıˇren´ı).
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
WDM: Syst´
emy s vlnov´
ym multiplexem
Plnˇ
e optick´
e s´ıˇtov´
e prvky v s´ıt´ıch WDM
Line´arn´ı zpracov´an´ı sign´al˚
u - kompenzace disperze
a)
Chirped FBG
RX
b)
RX
N´ızk´e ztr´
aty
N´ızk´e NL
Kompenzace vyˇsˇs´ıch diperzn´ıch ˇr´
ad˚
u
Kompenzace samotn´e strmosti disperze
komplement´
arn´ı dvojic´ı chirpovan´ych
mˇr´ıˇzek
Gualda et al., J. of Modern Optics, 52,
2005, 1197-1206
Kompenzace
individu´
aln´ıch
kan´
al˚
u
v add-drop filtrech
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
OFDM: Ortogon´
aln´ı kmitoˇ
ctov´
y multiplex
Outline
´
1 Uvod
2 TDM: Syst´
emy s ˇcasov´ym multiplexem
Pokroˇcil´e experimenty - 100Gb/s Ethernet, 1Tb/s Ethernet
Plnˇe optick´e metody zpracov´
an´ı v syst´emech TDM
Vlnov´
y konvertor zaloˇzen´
y na kˇr´ıˇzov´
e f´
azov´
e modulaci ve vysoce neline´
arn´ım vl´
aknˇ
ea
braggovsk´
e mˇr´ıˇzce
Pˇrevodn´ık form´
atu RZ na NRZ s vyuˇzit´ım Sagnacova interferometru
Opakovaˇ
c DPSK zaloˇzen´
y na degenerovan´
em FWM
3 WDM: Syst´
emy s vlnov´ym multiplexem
Pokroˇcil´e experimenty
Modulaˇcn´ı form´
aty a spektr´
aln´ı efektivita
Plnˇe optick´e s´ıˇtov´e prvky v s´ıt´ıch WDM
4 OFDM: Ortogon´
aln´ı kmitoˇctov´y multiplex
5 Z´
avˇer
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
OFDM: Ortogon´
aln´ı kmitoˇ
ctov´
y multiplex
OFDM: Ortogon´aln´ı kmitoˇctov´y multiplex
Subnosn´e ortogon´
aln´ı s ohledem na
integraci pˇres symbolovou periodu
Spektr´
aln´ı efektivita aˇz 7b/s/Hz
Modulace pomoc´ı iFFT.
Demodulace pomoc´ı FFT.
Pokud je kan´
al line´
arn´ı, demodulace
bez ISI.
Nen´ı nutn´
a analogov´
a filtrace
subnosn´ych.
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
OFDM: Ortogon´
aln´ı kmitoˇ
ctov´
y multiplex
OFDM: Pokroˇcil´e experimenty
Zamˇeˇruj´ı se na formulaci princip˚
u, maxim´
aln´ı kapacitu a spektr´
aln´ı efektivitu.
Hillerkus, OFC 2010: Plnˇe optick´
a FFT pro generov´
an´ı a demultiplexov´
an´ı 10.8
Tb/s, 75 subnosn´ych, POLMUX 16-QAM, spektr´
aln´ı efektivita 5.8b/S/Hz,
rozteˇc ˇcar 25 GHz, symbolov´
a rychlost 18 Gbd.
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
OFDM: Ortogon´
aln´ı kmitoˇ
ctov´
y multiplex
OFDM: FFT
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
Z´
avˇ
er
Outline
´
1 Uvod
2 TDM: Syst´
emy s ˇcasov´ym multiplexem
Pokroˇcil´e experimenty - 100Gb/s Ethernet, 1Tb/s Ethernet
Plnˇe optick´e metody zpracov´
an´ı v syst´emech TDM
Vlnov´
y konvertor zaloˇzen´
y na kˇr´ıˇzov´
e f´
azov´
e modulaci ve vysoce neline´
arn´ım vl´
aknˇ
ea
braggovsk´
e mˇr´ıˇzce
Pˇrevodn´ık form´
atu RZ na NRZ s vyuˇzit´ım Sagnacova interferometru
Opakovaˇ
c DPSK zaloˇzen´
y na degenerovan´
em FWM
3 WDM: Syst´
emy s vlnov´ym multiplexem
Pokroˇcil´e experimenty
Modulaˇcn´ı form´
aty a spektr´
aln´ı efektivita
Plnˇe optick´e s´ıˇtov´e prvky v s´ıt´ıch WDM
4 OFDM: Ortogon´
aln´ı kmitoˇctov´y multiplex
5 Z´
avˇer
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
Z´
avˇ
er
Z´
avˇ
er
Roˇcn´ı n´
arust objemu pˇrenesen´ych dat o 40%.
Rychl´y rozvoj optick´ych s´ıt´ı - p´
ateˇrn´ıch i pˇr´ıstupov´ych (FTTH).
Na p´
ateˇrn´ıch s´ıt´ıch se od r. 2006 instaluj´ı 40 Gbpbs syst´emy, od r. 2009
100 Gbps (Verizon).
Experiment´
aln´ı TDM syst´emy umoˇzn
ˇuj´ı pˇrenosy rychlost´ı 1.2 Tb/s v
jednom kan´
alu.
Syst´emy WDM umoˇzn
ˇuj´ı pˇren´est po jednom standartn´ım vl´
aknˇe aˇz 32
Tbps.
Nejvyˇsˇs´ı spektr´
aln´ı efektivita se d´
a oˇcek´
avat v syst´emech OFDM - aˇz 7
b/s/Hz.
S´ıˇtov´e operace jako vlnov´
a konverze, smˇerov´
an´ı paket˚
u a regenerace
sign´
al˚
u lze prov´
adˇet plnˇe opticky, bez konverze na elektrick´e sign´
aly.
Plnˇ
e optick´
e zpracov´
an´ı sign´
al˚
u
Z´
avˇ
er
Podˇ
ekov´
an´ı
Sdruˇzen´ı CESNET za sd´ılen´ı mnoh´ych pˇr´ıstroj˚
u.
ˇ e republiky za finanˇcn´ı podporu v r´
Akademii vˇed Cesk´
amci projektu
Informaˇcn´ı spoleˇcnost IST300670502.
Download

Plne optické zpracování signálu