ΤΑ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ WDM

1. (α) (β) ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΠΤΙΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ «ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ ΣΤΑ ΑΜΙΓΩΣ ΟΠΤΙΚΑ ΔΙΚΤΥΑ»Επιστημονικός Υπεύθυνος: Θ. ΣφηκόπουλοςΚύριοι Ερευνητές: Ι. Νεοκοσμίδης, Θ. Καμαλάκης και Α. Τσίπουρας ΤΑ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ WDM Η πολυπλεξία μήκους κύματος (WDM) είναι μια τεχνική που υπόσχεται την πραγματοποίηση των αμιγώς οπτικών δικτύων, επιτρέποντας την πλήρη εκμετάλλευση του εύρους ζώνης των οπτικών ινών. Ωστόσο οι επιδόσεις ενός τέτοιου συστήματος επηρεάζονται από μη γραμμικά φαινόμενα και κυρίως από τη μίξη τεσσάρων κυμάτων (FWM), η οποία θέτει περιορισμούς ισχύος. Το FWM προκαλεί αλληλοπαρεμβολή μεταξύ των διαφόρων καναλιών μήκους κύματος. Σχήμα 2: BER συναρτήσει της ισχύος εισόδου Pin, για N=16. Οι τιμές της χρωματικής διασποράς που χρησιμοποιήθηκαν είναι D1=2ps/nm/km, D2=5ps/nm/km και D3=10ps/nm/km. ΑΛΛΗΛΟΠΑΡΕΜΒΟΛΗ ΚΑΝΑΛΙΩΝ ΛΟΓΩ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ Η αλληλοπαρεμβολή των καναλιών αποτελεί στην ουσία θόρυβο ο οποίος υποβαθμίζει τις επιδόσεις του συστήματος. Για την μελέτη της επίδρασης του FWM στα δίκτυα WDM χρησιμοποιήθηκαν δύο μέθοδοι, η μέθοδος Monte Carlo(MC) στην κλασική της μορφή και η Multicanonical MC (MCMC). Η μέθοδος MC είναι μια επαναληπτική μέθοδος που χρησιμοποιείται για την στατιστική μελέτη μίας τυχαίας διαδικασίας όπως ο θόρυβος FWM. Με την μέθοδο υπολογίστηκε η συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας (pdf) και ο ρυθμός σφαλμάτων (BER) σε ένα σύστημα WDM. ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΑΝΤΙΣΤΑΘΜΙΣHΣ TOY FWM Με σκοπό την αντιστάθμιση του θορύβου που προκαλείται από το FWM προτάθηκαν και μελετήθηκαν δυο νέες τεχνικές, η υβριδική διαμόρφωση ASK/FSK και η χρήση pre-chirped παλμών. Οι τεχνικές αυτές προέκυψαν από το γεγονός ότι ο θόρυβος FWM εξαρτάται από την συμφωνία φάσης και την θέση των προϊόντων. Όπως φαίνεται και από τα σχήματα 3-4 και οι δύο τεχνικές βελτιώνουν τις επιδόσεις ενός συστήματος WDM με ρυθμό 10Gb/s. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Η θεωρητική μελέτη του προβλήματος καταλήγει στο συμπέρασμα ότι το φωτόρευμα που φτάνει στον δέκτη είναι ανάλογο με την παράμετρο: (1) στην περίπτωση που στο εξεταζόμενο κανάλι έχουμε bit“1” (mark state) και (2) Σχήμα 3: Διαγράμματα οφθαλμού για το κεντρικό κανάλι σε ένα σύστημα WDM 8 καναλιών: α) κλασικό WDM σύστημα, β) εφαρμογή της υβριδικής διαμόρφωσης ASK/FSK και γ) WDM με pre-chirped παλμούς. Ο μεταδιδόμενος ρυθμός είναι 10Gb/s, η απόσταση καναλιών είναι 50GHz και η ισχύς εισόδου είναι 10dBm. στην περίπτωση που στο εξεταζόμενο κανάλι έχουμε bit“0” (space state). Μετά την εφαρμογή της μεθόδου MCMC η κατανομές (pdf) που προέκυψαν για τις παραμέτρους Im και Is φαίνονται στα παρακάτω σχήματα. Σχήμα 4:Παράγοντας Qτου κεντρικού καναλιού συναρτήσει της ισχύος εισόδουPinγια ένα σύστημα των 10Gbps με 8 κανάλιακαι απόσταση καναλιών 50GHz • Κύριες Δημοσιεύσεις - Χρηματοδότηση: • I. Neokosmidis et al., “Evaluation by Monte Carlo simulations of the power limits and Bit‑Error Rate degradation in wavelength-division multiplexing networks caused by four-wave mixing,” Applied Optics, vol. 43, No 26, September 2004. • I. Neokosmidis et al., “Estimation of the FWM Noise Probability Density Function Using the Multi‑Canonical Monte‑Carlo Method,” (To appear in Optics Letters). Σχήμα 1: Οι PDFs για α) Imκαι β) Isγια N=16 χρησιμοποιώντας τις μεθόδους MCMC (συνεχής γραμμή) και κλασική MC (τελείες). Επίσης στο σχήμα (α) φαίνεται με διακεκομμένες και η κατανομή Gauss με τυπική απόκλιση ίδια με αυτήν της Im. Στην συνέχεια και με την βοήθεια αριθμητικής ολοκλήρωσης υπολογίστηκε η πιθανότητα σφάλματος Pe για διάφορα συστήματα. Στο σχήμα 2 φαίνεται η Pe συναρτήσει της ισχύος εισόδου για ένα σύστημα WDM 16 καναλιών. Χρηματοδότηση: Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε μερικώς από το έργο ΗΡΑΚΛΕΙΤΟΣ του ΕΠΕΑΕΚΙΙ