3 Pokročilé aspekty optických modulácií na dosiahnutie vysokej prenosovej rýchlosti a odolnosti voči degradácii signálu
3.1 Polarizačný multiplex pri QPSK modulácii pre prenosové rýchlosti v terabitoch

Myšlienka multiplexovania modulačných stavov polarizácie

Polarizačný multiplex, Polarization Division Multiplexing (PDM), je známy v anglickej literatúre ako duálna polarizácia „dual polarization“ alebo ortogonálna polarizácia „orthogonal polarization“. PDM-QPSK je modulačný formát navrhnutý primárne pre vysokorýchlostné systémy s rýchlosťou 100 Gbit/s na kanál.

PDM-QPSK je často používaná v kombinácii s koherentnou detekciou (spôsob dekódovania). Koherentná demodulácia sa používa na demoduláciu fázy a frekvencie synchrónne s nosnou. Pri nekoherentnej detekcii sa problém tejto synchronizácie nerieši. Koherentné svetlo je svetlo, ktorého fáza sa dá predpokladať, ktorého fázový priebeh sa dá udržiavať v každej perióde elektromagnetickej vlny. Možno tiež hovoriť o korelácii fázy daného zdroja voči referenčnému koherentnému zdroju žiarenia. V opačnom prípade sa fáza začína meniť náhodne.

Výhody

Výhody:

  • Vysoká spektrálna účinnosť s ohľadom na spomalené symbolové rýchlosti voči bitovej rýchlosti.
  • PDM-QPSK je hlavným kandidátom pre transpondéry 100 Gbit/s z dôvodu vysokej tolerancie na distorziu signálu.
  • PDM-QPSK je lepšia než DPQSK z pohľadu ceny implementácie.
  • Táto modulácia je veľmi výkonná pri systéme 100 Gbit/s na kanál s rozdelením 50 GHz, pri ktorých je možný prenos na vzdialenosť stoviek kilometrov. Predpokladom je použitie vhodnej kompenzačnej techniky pre manažment disperzie a ďalej za predpokladu použitia linkových zosilňovačov.

Nevýhody

Nevýhody a najpodstatnejšie obmedzenia:

  • Finančné náklady na praktickú implementáciu, zložité transceivery.
  • Vysoká spotreba elektrickej energie.
  • Požiadavky na rýchlejšie signálové procesory .
  • Nutné A/D konvertory.

Transceivery

Konštrukcia transceiveru:

  • Vysielač PDM-QPSK sa musí vysporiadať so štyrmi zložkami signálu: fáza a kvadratúrna zložka, obidve pre dva polarizačné stavy.
  • Na konverziu binárneho signálu na elektrický je nutné použiť dolnú priepusť – Besselov filter.
  • Štyri elektrické signály vstupujú do dvoch modulátorov QPSK (dva do každého modulátora).
  • Výstupný signál z jedného modulátora prechádza polarizátorom a je sčítaný so signálom z druhého modulátora QPSK. Týmto spôsobom sa vytvára modulovaný signál PDM-QPSK.
  • Prijímač PDM-QPSK obsahuje mnoho prvkov. Napr. 90° hybridný oscilátor, štyri fotodiódy PIN pre koherentné detekcie, transimpedančný zosilňovač, elektrické filtre, elektronický kompenzátor disperzie a rozdeľovač fázovej a kvadratúrnej zložky a polarizačných zložiek.
image
Prenos 40 Gbit/s v jednovidovom optickom vlákne s kanálovým rozdelením 100 GHz na vzdialenosť 12 km. Najlepšie výsledky boli dosiahnuté pre formát PDM-QPSK [2].
image
Prenos 40 Gbit/s v jednovidovom optickom vlákne s kanálovým rozdelením 50 GHz na vzdialenosť 12 km. Najlepšie výsledky boli dosiahnuté opäť pre formát PDM-QPSK [2].