شبیه سازی نویز تقویت انتشار خود به خود ASE در سیستم تقویت رامان ASE Noise Simulation in Raman Amplification Systems
- نوع فایل : کتاب
- زبان : فارسی
توضیحات
رشته های مرتبط: مهندسی برق، فناوری اطلاعات و ارتباطات ICT، مهندسی الکترونیک، برق مخابرات، انتقال
در این مقاله روشی برای تولید نویز غیرسفید ارائه شده است. با استفاده از این روش مدلی ارائه میشود که به طور دقیق نویز انتشاری به طور خودبهخودی تقویت شده را در سیستمهایی با گین Raman توزیع شده، توصیف میکند. شبیه سازیهای عددی ناشی از طیف توان نویز انتشاری به طور خودبهخودی تقویت شده با نتایج آزمایشگاهی تایید میشوند. مقدمه در سال های اخیر، ظرفیت شبکه های انتقال مخابراتی به طور پیوسته افزایش داده شده است. این کار توسط افزایش دادن نرخ بیت بر کانال و به وسیله افزایش دادن تعداد کانال های نوری بر فیبر بدست آورده می شود. تقویت کننده های نوری باند وسیع به منظور پشتیبانی از این نوع سیستم ها نیازمند می باشد. در این متن تقویت Raman وقتی که با راه حل های تقویت نوری دیگر مقایسه می شود برخی ویژگی های جالب را ارائه می دهد. تقویت نوری به خاطر انتشار خود به خودی تقویت شده )ASE(، منبع ذاتی نویز می باشد. این نویز پیامدهای مستقیم و متعددی را بر روی عملکرد سیستم های ارتباطی نوری دارند: )یعنی این که( آن نرخ سیگنال به نویز را کاهش می دهد و جیتر زمانی)همراه ناخوشایندی از همه سیستم های الکترونیکی است که از انتقال ولتاژ برای نشان دادن اطالعات زمانی استفاده می کند( و تغییرات فرکانسی را ایجاد می کند. بنابراین برای ارزیابی سیستم های مخابراتی فیبر نوری، تعریف دقیقی از نویز ASE مهم می باشد. در حالت کلی شبیه سازی، آنالیز، طراحی و بهینه سازی سیستم های تقویت Raman نوری از طریق حل سیستم معادالت دیفرانسیلی کوپل شده برای توان های متوسطی از سیگنال ها و پمپ های شامل شده، انجام شده است. با این وجود حتی برای میدان هایی با شدت متوسط، تاثیر Kerr بایستی به منظور به حساب آوردن پاسخ فیبر غیر خطی در نظر گرفته شود. هم چنین این نیازمند حل معادالت شرودینگر غیر خطی کوپل شده )NLSEs( برای میدان های استوکس و پمپ می باشد. مدل کردن پراکنده کننده Raman خود به خودی می تواند با وارد کردن روابط نویز Langerin درون معادالت موج انجام شود. Headly و Agrawal نشان داده اند که این تاثیر می تواند با مشمول کردن روابط نویز در درون پالریزاسیون غیر خطی مرتبه سوم در نظر گرفته شود. روش های دیگر می تواند برای شامل کردن نویز نوری استفاده شود. به طور مثال Marcause مسائلی که نویز ASE را در انتهای هر بخش تقویت کننده نوری اضافه می کنند را مطالعه کرده است. بعد از تقویت، متغیر های تصادفی گوسی به هر بخش اضافه می شود . هم چنین در این روش ها فعل و انفعاالت نویز به سیگنال و نویز غیر خطی به نویز و شکل دادن نویز در درون تقویت کننده نادیده گرفته می شود. در این کار ما روشی را برای تولید نویز به طور فرکانسی شکل گرفته، ارائه می کنیم و با استفاده از این روش ما نویز ASE که توسط پراکنده کننده Raman خود به خودی، در سیستم های باند وسیع القا می شود را آنالیز می کنیم. NLSE کلی از طریق روش فوریه گام به گام )SSFM( مشهور با رابطه نویز سفید اضافه شده برای نمایه گین، حل می شود. شبیه سازی های عددی از مدل نویز ASE ما، با نتایج آزمایشگاهی تایید می شود. این مقاله از چهار بخش تشکیل می شود. در بخش دوم ما روش را برای تولید نویز غیر سفید ارائه کردیم که در مدل ارائه شده برای شبیه سازی نویز نوری که از تقویت کننده Raman در فیبرهای نوری سرچشمه گرفته می شود، استفاده می شود. پس از آن در بخش سوم این مدل نویز نوری را به طور آزمایشگاهی معتبر می سازیم. در بخش چهارم نتیجه گیری های اصلی ارائه می شود.
در این مقاله روشی برای تولید نویز غیرسفید ارائه شده است. با استفاده از این روش مدلی ارائه میشود که به طور دقیق نویز انتشاری به طور خودبهخودی تقویت شده را در سیستمهایی با گین Raman توزیع شده، توصیف میکند. شبیه سازیهای عددی ناشی از طیف توان نویز انتشاری به طور خودبهخودی تقویت شده با نتایج آزمایشگاهی تایید میشوند. مقدمه در سال های اخیر، ظرفیت شبکه های انتقال مخابراتی به طور پیوسته افزایش داده شده است. این کار توسط افزایش دادن نرخ بیت بر کانال و به وسیله افزایش دادن تعداد کانال های نوری بر فیبر بدست آورده می شود. تقویت کننده های نوری باند وسیع به منظور پشتیبانی از این نوع سیستم ها نیازمند می باشد. در این متن تقویت Raman وقتی که با راه حل های تقویت نوری دیگر مقایسه می شود برخی ویژگی های جالب را ارائه می دهد. تقویت نوری به خاطر انتشار خود به خودی تقویت شده )ASE(، منبع ذاتی نویز می باشد. این نویز پیامدهای مستقیم و متعددی را بر روی عملکرد سیستم های ارتباطی نوری دارند: )یعنی این که( آن نرخ سیگنال به نویز را کاهش می دهد و جیتر زمانی)همراه ناخوشایندی از همه سیستم های الکترونیکی است که از انتقال ولتاژ برای نشان دادن اطالعات زمانی استفاده می کند( و تغییرات فرکانسی را ایجاد می کند. بنابراین برای ارزیابی سیستم های مخابراتی فیبر نوری، تعریف دقیقی از نویز ASE مهم می باشد. در حالت کلی شبیه سازی، آنالیز، طراحی و بهینه سازی سیستم های تقویت Raman نوری از طریق حل سیستم معادالت دیفرانسیلی کوپل شده برای توان های متوسطی از سیگنال ها و پمپ های شامل شده، انجام شده است. با این وجود حتی برای میدان هایی با شدت متوسط، تاثیر Kerr بایستی به منظور به حساب آوردن پاسخ فیبر غیر خطی در نظر گرفته شود. هم چنین این نیازمند حل معادالت شرودینگر غیر خطی کوپل شده )NLSEs( برای میدان های استوکس و پمپ می باشد. مدل کردن پراکنده کننده Raman خود به خودی می تواند با وارد کردن روابط نویز Langerin درون معادالت موج انجام شود. Headly و Agrawal نشان داده اند که این تاثیر می تواند با مشمول کردن روابط نویز در درون پالریزاسیون غیر خطی مرتبه سوم در نظر گرفته شود. روش های دیگر می تواند برای شامل کردن نویز نوری استفاده شود. به طور مثال Marcause مسائلی که نویز ASE را در انتهای هر بخش تقویت کننده نوری اضافه می کنند را مطالعه کرده است. بعد از تقویت، متغیر های تصادفی گوسی به هر بخش اضافه می شود . هم چنین در این روش ها فعل و انفعاالت نویز به سیگنال و نویز غیر خطی به نویز و شکل دادن نویز در درون تقویت کننده نادیده گرفته می شود. در این کار ما روشی را برای تولید نویز به طور فرکانسی شکل گرفته، ارائه می کنیم و با استفاده از این روش ما نویز ASE که توسط پراکنده کننده Raman خود به خودی، در سیستم های باند وسیع القا می شود را آنالیز می کنیم. NLSE کلی از طریق روش فوریه گام به گام )SSFM( مشهور با رابطه نویز سفید اضافه شده برای نمایه گین، حل می شود. شبیه سازی های عددی از مدل نویز ASE ما، با نتایج آزمایشگاهی تایید می شود. این مقاله از چهار بخش تشکیل می شود. در بخش دوم ما روش را برای تولید نویز غیر سفید ارائه کردیم که در مدل ارائه شده برای شبیه سازی نویز نوری که از تقویت کننده Raman در فیبرهای نوری سرچشمه گرفته می شود، استفاده می شود. پس از آن در بخش سوم این مدل نویز نوری را به طور آزمایشگاهی معتبر می سازیم. در بخش چهارم نتیجه گیری های اصلی ارائه می شود.
Description
A method to generate non-white noise is proposed. Using this method, a model accurately describing the amplified spontaneous emission noise in systems with distributed Raman gain is presented. Numerical simulations for the amplified spontaneous emission noise power spectrum were corroborated with experimental results. Index Terms—Amplified spontaneous emission, non-white noise, optical noise, Raman amplification.
