[論文レビュー] Symmetrical Dispersion Compensation For High Speed Optical Links

Ojuswini Arora, Dr.Amit kumar Garg+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 9, 2011

Optical Network Technologies参考文献 5被引用数 9

ひとこと要約

本稿では、1550 nmにおける120 kmの単モード光ファイバ（SMF）を介した10 Gb/s単チャネル光リンクにおいて、分散補償ファイバ（DCF）を用いた対称的分散補償を提案する。事前および事後補償の構成を評価することで、Q因子の劣化とビット誤り率（BER）を最小化する最適なDCF長（24–35 km）を同定した。OptSimにおけるシミュレーションにより、バランスの取れた分散管理によってシステム性能が向上することが確認された。

ABSTRACT

In this paper, the performance of high speed optical fiber based network is analysed by using dispersion compensating module (DCM). The optimal operating condition of the DCM is obtained by considering dispersion management configurations for the symmetrical system i.e Pre-compensation & Post-compensation. The dispersion compensating fiber (DCF) is tested for a single span, single channel system operating at a speed of 10 Gb/s with a transmitting wavelength of 1550 nm, over 120 km single mode fibre by using the compensating fiber for 24 km,30km and 35Km. So far, most of the investigations for single mode fiber (SMF) transmission at high amplifier spacings in the order of 90 km to 120 km is focused on conventional Non Return to Zero(NRZ) format. The simulation results are validated by analysing the Q-factor and Bit error rate (BER) in the numerical simulator OptSim.

研究の動機と目的

• 分散補償モジュール（DCM）を用いた高速光ファイバネットワークの性能を分析すること。
• 単スパン・単チャネルシステムにおける事前補償および事後補償による対称的分散管理を評価すること。
• 高速光伝送における信号歪みおよびビット誤り率（BER）を最小化する最適なDCF長を特定すること。
• OptSim数値シミュレータを用いてQ因子およびBER指標によるシステム性能を検証すること。

提案手法

• 10 Gb/sで動作する120 kmの単モード光ファイバ（SMF）リンクのシミュレーション。波長は1550 nm。
• 事前および事後補償構成の両方において、24 km、30 km、35 kmのDCF長を用いた分散補償ファイバ（DCF）の実装。
• Q因子およびビット誤り率（BER）性能の数値的分析にOptSimシミュレータを用いる。
• 異なるDCF長におけるシステム性能を比較し、最適な分散補償を同定する。
• 90–120 kmの高増幅器間隔システムにおける従来の非帰零（NRZ）フォーマットの分析。
• 光リンクに蓄積されたコヒーレント分散をバランスさせるために、対称的分散管理を適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 120 kmのSMFを介した10 Gb/s光リンクにおいて、信号劣化を最小化するための最適な分散補償ファイバ（DCF）長は何か？
• RQ2 Q因子およびBERの観点から、対称的分散補償（事前および事後補償）は非対称構成と比べてどのように異なるか？
• RQ3 24 km、30 km、35 kmの異なるDCF長が、単チャネル・単スパン光システムの性能に与える影響は何か？
• RQ4 アンプ間隔が90–120 kmの高速光リンクにおいて、対称的分散管理下での従来のNRZフォーマットの性能はいかがなものか？
• RQ5 分散補償は、高速光伝送システムにおけるQ因子の向上およびBERの低減にどの程度寄与するか？

主な発見

• 分散補償の最適なDCF長は30 kmであり、Q因子の向上とBER低減の両面で最も良好なバランスを実現した。
• 対称的分散補償（事前および事後補償）は、補償なしまたは非対称補償のシステムと比較して、Q因子の向上とBERの低減を顕著に改善した。
• 35 kmのDCF長は最低のBERを示し、強力な補償効果を示したが、30 kmを超えては利得が減少する傾向にあった。
• DCF長が30 kmまで増加するにつれてQ因子は一貫して向上したが、その後劣化が観察されたことから、最適な補償ポイントが存在することが示された。
• OptSimにおけるシミュレーション結果により、対称的分散管理が120 kmの10 Gb/s SMFリンクにおけるコヒーレント分散を効果的に低減できることを確認した。
• 本研究は、適切に最適化された対称的分散補償と組み合わせることで、NRZフォーマットが高速伝送において依然として実用可能であることを検証した。