Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2046
Main Title: Faserunabhängiges Dispersionsmanagement zur Unterdrückung von SPM und XPM in 10 Gb/s NRZ-modulierten WDM-Übertragungssystemen
Translated Title: Fiber-Independent Dispersion Management for the Suppresion of SPM and XPM in 10 Gb/s NRZ-modulated WDM transmission systems
Author(s): Malach, Miroslawa
Advisor(s): Petermann, Klaus
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät IV - Elektrotechnik und Informatik
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: In der vorliegenden wurden faseroptische Übertragungssysteme theoretisch, simulativ und zum Teil experimentell untersucht. Der Schwerpunkt lag dabei auf der Optimierung des Dispersionsmanagements in transparenten optischen Netzen. Die Erstellung einer Designregel zum Entwurf der optischen Übertragungssysteme war das Ziel dieser Arbeit. Im theoretischen Teil der Arbeit - Kapitel 2 - wurden die in den Glasfasern auftretende Degradationseffekte betrachtet. Ausführlich wurde dabei auf SPM (Selbstphasenmodulation) und XPM (Kreuzphasenmodulation) sowie auf die Grundbegriffe zur Charakterisierung dieser zwei nichtlinearen Störeffekte eingegangen. Der Aufbau einer Übertragungsstrecke wurde im Kapitel 3 beschrieben. Basierend auf einer schematischen Darstellung eines Verbindungspfades im Netz wurden die einzelnen optischen Komponenten sowie Modulationsformate und Multiplexverfahren vorgestellt. Zusätzlich wurde in diesem Kapitel auf das allgemeine Streckendesign eingegangen. Kapitel 4 stellt den ersten Teil der simulativen und experimentellen Ergebnisse dar. Es ist bekannt, dass sich Degradationseffekte in einem optischen transparenten Netz über mehrere Übertragungsabschnitte akkumulieren. Viele dieser Effekte, vor allem die Linearen, können heutzutage mit relativ einfachen Mitteln behoben werden. Somit beeinflussen die nichtlinearen Effekte wie SPM und XPM die Übertragungsqualität im Netz am stärksten. Die Akkumulation dieser beiden Degradationseffekte in Abhängigkeit von verschiedenen Systemparametern wurde einzeln untersucht und interpretiert. Das Ziel dieser Arbeit - die Erstellung einer Designregel zur Optimierung des Dispersionskompensationschemata im System - wurde im Kapitel 5 realisiert. Zuerst wurde die Optimierung der Restdispersion pro Span vorgenommen. Aufgrund der Ergebnisse wurde festgestellt, dass die Differenz zwischen den walk-off-Werten w1 (am Anfang) und wN (am Ende) in einem Übertragungssystem für die optimalen Restdispersion pro Span-Werte konstant bleibt. Der Betrag der walk-off-Differenz |w1- wN| spezifiziert für eine gegebene Anzahl der Übertragungsspans die optimale Restdispersion pro Span. Die Formeln (Kap. 5.2.2) stellen den ersten Teil der Designregel dar. Als zweiter wichtiger Parameter im System wurde die Restdispersion am Ende des Übertragungssystems optimiert. Die Abbildung im Kapitel 5.3.2 stellt daher den zweiten Teil der Designregel dar. Mit den optimalen Werten der Restdispersion pro Span und der Restdispersion am Ende des Übertragungssystems wurde die Vorkompensation im System optimiert. Dabei wurde unter Betrachtung der maximalen Kanalleistung die SPM-Systemgrenze festgelegt und der dritte Teil der Designregel entworfen (Kapitel 5.3.3). Bei der Anwendung der Designregel ist zu beachten, dass die Gültigkeit des ersten Teils unabhängig von der Faserart ist; der zweite und dritte Teil sind nur zur Optimierung der SSMF-Systeme geeignet. Im letzten Kapitel der Arbeit (Kapitel 6) wurde mit Hilfe eines Beispiels die Anwendung der Designregel beim Entwurf der transparenten Netze dargestellt. Die entworfenen Systeme zeigen gute Übereinstimmung mit den durch zeitaufwendige Simulationen optimierten Systemen anderer Forschungsgruppen. Die von mir entworfene Designregel verkürzt jedoch erheblich die Optimierungszeit.
In the present work the nonlinear distortion in 10 Gb/s NRZ modulated WDM fiber-optic transmission systems has been theoretically investigated with numerical simulations and in part experimentally. The optimisation of dispersion management in transparent optical networks and a general design rule for the development of the optical transmission systems were the goal of this work. In the theoretical part of the work - chapter 2 – the degradation effects arising in glass fibers were surveyed. The SPM (Self-Phase-Modulation) and XPM (Cross-Phase-Modulation) as well as the fundamental ideas for the characterisation of these two nonlinear distortions were considered in detail. The structure of a transmission line was described in chapter 3. The individual optical components as well as modulation formats and multiplexing were presented, based on a schematic representation of a connecting path in the network. Furthermore three fundamental dispersion compensation methods and the general transmission link design were described in this chapter. Chapter 4 represents the first part of the numerical simulations and experimental results. It is well known that in multi-span transmission systems linear as well as nonlinear impairments accumulate with distance. The impact of many of these impairments, especially the linear ones, can be reduced by relatively simple means. Thus the nonlinear effects, such as SPM and XPM, affect the transmission quality in the network the most. The accumulation of these two degradation effects was investigated in dependence on different system parameters by numerical simulations and compared with experimental results. The goal of this work – a general design rule for the optimization of the dispersion map in a transmission system – is realized in chapter 5. First the residual dispersion per span was optimised because of its main reason for the suppression of XPM distortion. An estimation of the results showed that the difference between the walk-off w1 (at the input of the first span) and wN (at the last span) in a transmission system remains constant for the optimal residual dispersion per span values. The absolute value of the walk-off difference |w1-wN| specifies for a given number of transmission spans the optimal residual dispersion per span and the formula in chapter 5.2.2 represents the first part of the design rule. As the second important parameter in the system the residual dispersion at the end of the transmission system was optimised. The figure in chapter 5.3.2 represents the second part of the design rule. With the optimal values of the residual dispersion per span and the residual dispersion at the end of the transmission system the third important parameter in the system design, pre-compensation, was optimized. Additionally the maximum launched power per channel in every transmission system was considered with respect to the SPM limit. The product of span number and launched power per channel against the amount of average dispersion in the system and the resultant third part of the design rule are shown in chapter 5.3.3. An example of application of the design rule for the development of the transparent optical networks is presented in the last chapter of the work (chapter 6).
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-20880
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/2343
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2046
Exam Date: 7-Nov-2008
Issue Date: 16-Dec-2008
Date Available: 16-Dec-2008
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Dispersion
Glasfaser
Kreuzphasenmodulation
Selbstphasenmodulation
WDM
Dispersion
Fiber
Nonlinearities
Self-phase
WDM
Usage rights: Terms of German Copyright Law
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