অরৈখিক প্রভাব: SPM, XPM, FWM, ব্রিলুইন ও রামন

অ্যাটেনুয়েশন ও ডিসপারশন লিনিয়ার: পাওয়ার দ্বিগুণ করলে আউটপুটও দ্বিগুণ হয়, আর অন্য কিছু বদলায় না। 9 µm কোরে প্রতি চ্যানেলে কয়েক mW ছাড়ালে কাচ আর লিনিয়ার থাকে না: প্রতিসরাঙ্ক তীব্রতার ওপর নির্ভর করতে শুরু করে, আর আলো নিজের সৃষ্ট অ্যাকোস্টিক ও আণবিক কম্পন থেকে বিক্ষিপ্ত হতে থাকে। একটিমাত্র 10G স্প্যানে এটি চোখে পড়ে না; কিন্তু 1 000 km জুড়ে 80 চ্যানেলের অ্যাম্প্লিফায়ারযুক্ত DWDM সিস্টেমে এটিই সর্বোচ্চ লঞ্চ পাওয়ার নির্ধারণ করে, আর তাই পাল্লাও। এই পেজে পাঁচটি প্রভাব ব্যাখ্যা করা হয়েছে: কোনটি কখন গুরুত্ব পায়, কীভাবে পরিমাপ করা হয় এবং সেগুলো মাথায় রেখে সিস্টেম কীভাবে ডিজাইন করা হয়।

ফাইবার কেন নন-লিনিয়ার হয়

রাশি	G.652-এ মান	অর্থ
কার-সহগ n₂	≈ 2.6 × 10⁻²⁰ m²/W	তীব্রতার সঙ্গে প্রতিসরাঙ্ক বাড়ে: n = n₀ + n₂·I
কার্যকর ক্ষেত্রফল A_eff	≈ 80 µm² (G.652), 110–150 µm² (G.654.E)	তীব্রতা = পাওয়ার ÷ ক্ষেত্রফল; ছোট কোর আলোকে কেন্দ্রীভূত করে
নন-লিনিয়ার সহগ γ = 2πn₂/(λ·A_eff)	≈ 1.3 W⁻¹km⁻¹ (1550-এ G.652), ≈ 0.7 (G.654.E)	প্রতি W ও প্রতি km-এ ফেজ শিফট
কার্যকর দৈর্ঘ্য L_eff = (1 − e^(−αL))/α	0.2 dB/km-এ দীর্ঘ স্প্যানের জন্য ≈ 20 km	প্রভাবগুলো বেশির ভাগই জমে প্রতিটি অ্যাম্প্লিফায়ারের পরের প্রথম দশ-বিশ km-এ
প্রতি চ্যানেলে সাধারণ লঞ্চ পাওয়ার	DWDM-এ 0 … +3 dBm (1–2 mW); একক চ্যানেলে +10 dBm পর্যন্ত	নন-লিনিয়ার ফেজ φ_NL = γ·P·L_eff ≈ প্রতি স্প্যানে 0.03–0.3 rad

কার-জাতীয় প্রভাব

প্রভাব	প্রক্রিয়া	লক্ষণ	কখন সবচেয়ে খারাপ
সেলফ-ফেজ মডুলেশন (SPM)	পালসের নিজের তীব্রতা তার ফেজ বদলে দেয় → চার্প → স্পেকট্রাল প্রসারণ; ক্রোমাটিক ডিসপারশনের সঙ্গে মিথস্ক্রিয়া করে	আই ক্লোজার, পালস বিকৃতি; কোহেরেন্ট সিস্টেমে নন-লিনিয়ার ফেজ নয়েজ ফ্লোর	বেশি পাওয়ার, অনেক স্প্যান, কম ডিসপারশন
ক্রস-ফেজ মডুলেশন (XPM)	পাশের চ্যানেলগুলোর তীব্রতা একটি চ্যানেলের ফেজকে মডুলেট করে	অন্য চ্যানেল থেকে আসা টাইমিং জিটার ও ফেজ নয়েজ	ঘন স্পেসিং (50 GHz), কম স্থানীয় ডিসপারশন, অনেক চ্যানেল
ফোর-ওয়েভ মিক্সিং (FWM)	তিনটি ফ্রিকোয়েন্সি মিলে f₁ + f₂ − f₃ ফ্রিকোয়েন্সিতে চতুর্থ একটি তৈরি করে; মিক্সিংয়ের ফল অন্য চ্যানেলের ওপর পড়ে	ক্রসটক, যা পাওয়ার³-এর সঙ্গে বাড়ে	D ≈ 0 (G.653 ফাইবার), সমান চ্যানেল স্পেসিং, বেশি পাওয়ার

স্থানীয় ডিসপারশন সাহায্য করে: এটি ভিন্ন চ্যানেলের পালসগুলোকে একে অপরকে পেরিয়ে যেতে বাধ্য করে, ফলে XPM/FWM-এর প্রভাব গড় হয়ে মিলিয়ে যায়। এ কারণেই DWDM-এর জন্য G.653-এর বদলে G.655 (ছোট, শূন্য নয় এমন D) এসেছে, আর এখন ডিসপারশন কম্পেনসেশন বা কোহেরেন্ট DSP-সহ G.652 (D = 17) বেশি পছন্দ করা হয় (ফাইবারের ধরন)।

বিক্ষেপণজনিত প্রভাব

প্রভাব	প্রক্রিয়া	থ্রেশহোল্ড	লক্ষণ	কোথায়
স্টিমুলেটেড ব্রিলুইন বিক্ষেপণ (SBS)	আলো একটি অ্যাকোস্টিক তরঙ্গ তৈরি করে, যা তাকে ≈ 11 GHz সরিয়ে উল্টো দিকে প্রতিফলিত করে	দীর্ঘ SMF-এ সংকীর্ণ-লাইনউইথের CW উৎসের জন্য ≈ +6 … +10 dBm (লাইন যত সরু, মান তত কম)	সামনের দিকের পাওয়ার স্যাচুরেট করে, উল্টো দিকে প্রবল আলো, নয়েজ	CW লেজার: 1550 nm অ্যানালগ ভিডিও ওভারলে (+17 dBm) ও রামান পাম্প; লাইনউইথ প্রশস্ত করা / ডিদারিং দিয়ে প্রশমিত হয় (বেশির ভাগ ট্রান্সমিটার এটি করে)
স্টিমুলেটেড রামান বিক্ষেপণ (SRS)	ফোটন আণবিক কম্পনে শক্তি হারায় (স্টোকস শিফট ≈ 13 THz ≈ 100 nm)	বিস্তৃত ব্যান্ডজুড়ে মোট পাওয়ার ≈ +20 … +25 dBm ছাড়ালে	পাওয়ার টিল্ট: ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চ্যানেল বড় তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চ্যানেলগুলোকে পাম্প করে; C-ব্যান্ড L-ব্যান্ডকে শক্তি জোগায়	ওয়াইডব্যান্ড DWDM (C+L); প্রি-এমফাসিস ও গেইন-টিল্ট নিয়ন্ত্রণে সামলানো হয়; রামান অ্যাম্প্লিফায়ারে ইচ্ছাকৃতভাবে কাজে লাগানো হয় (অ্যাম্প্লিফিকেশন ও OSNR)

নন-লিনিয়ারিটি কোথায় প্রভাব ফেলে, আর কোথায় ফেলে না

সিস্টেম	নন-লিনিয়ার পেনাল্টি	ডিজাইনে করণীয়
একক 10G LR/ER স্প্যান, −8 … +4 dBm	নেই	উপেক্ষা করুন
PON ডাউনস্ট্রিম +3 … +7 dBm, 20 km	নেই (SBS মার্জিন যথেষ্ট)	উপেক্ষা করুন; +17 dBm-এর ভিডিও ওভারলেতে SBS দমন ব্যবহৃত হয়
10G DWDM, 40 চ্যানেল, EDFA-সহ 8 × 80 km	G.655-এ XPM/FWM, সর্বত্র SPM	লঞ্চ −2 … +1 dBm/চ্যানেল, ডিসপারশন ম্যাপ, DSF-এ অসম স্পেসিং
100G/400G কোহেরেন্ট DWDM, 80+ চ্যানেল, 1 000+ km	নন-লিনিয়ার ফেজ নয়েজ পাওয়ার বাড়িয়ে OSNR বাড়ানোর সুযোগ সীমিত করে	সর্বোত্তম লঞ্চ G.652-এ ≈ 0 … +2 dBm/চ্যানেল, G.654.E-তে +3 … +5; GN-মডেলে পরিকল্পনা
400ZR প্লাগেবল মডিউল, একক স্প্যান ≤ 120 km	সামান্য	লঞ্চ −10 … 0 dBm; লস-সীমিত
সাবমেরিন 10 000 km	প্রধান সীমা	G.654 বড়-A_eff ফাইবার, কম লঞ্চ, অনেক রিপিটার, C+L
রামান-অ্যাম্প্লিফায়ারযুক্ত স্প্যান	পাম্প +27 … +30 dBm-এ চলে	কানেক্টরের পরিচ্ছন্নতা ও নিরাপত্তা জরুরি (নিরাপত্তা ও হ্যান্ডলিং)

নিয়ম: প্রতি চ্যানেলের পাওয়ার × স্প্যানের সংখ্যা বড় হলেই নন-লিনিয়ার প্রভাব দেখা দেয়; মাঝারি পাওয়ারে একটিমাত্র স্প্যানে এগুলো কখনো দেখা যায় না।

পরিমাপ: OSNR ও পাওয়ারের ট্রেড-অফ

লঞ্চ পাওয়ার প্রতি 1 dB বাড়লে OSNR 1 dB উন্নত হয় (লিনিয়ার অবস্থায়)।
নন-লিনিয়ার ইন্টারফেয়ারেন্স (NLI) নয়েজ বাড়ে পাওয়ার³-এর সঙ্গে, অর্থাৎ লঞ্চ প্রতি +1 dB বাড়লে নয়েজ +3 dB বাড়ে।
দুই ধরনের নয়েজের যোগফলে একটি সর্বোত্তম বিন্দু আছে: নন-লিনিয়ার থ্রেশহোল্ড, যেখানে লিনিয়ার ASE নয়েজ NLI-এর সমান হয়; সিস্টেম পরিকল্পনা করা হয় এর 1–2 dB নিচে। গাউসিয়ান-নয়েজ (GN) মডেল γ, D, স্প্যানের দৈর্ঘ্য, চ্যানেলের সংখ্যা ও স্পেসিং থেকে NLI আন্দাজ করে; প্ল্যানিং টুল প্রতিটি রুটের জন্য এটি করে।
কোহেরেন্ট DSP আংশিকভাবে SPM উল্টে দিতে পারে (ডিজিটাল ব্যাক-প্রোপাগেশন), কিন্তু অন্য চ্যানেল থেকে আসা XPM/FWM পারে না।

প্রশমনের সারসংক্ষেপ

পদ্ধতি	যা লক্ষ্য করে	যেখানে ব্যবহৃত
লঞ্চ পাওয়ার সর্বোত্তম মানের কাছে রাখা (0 … +3 dBm/চ্যানেল)	সব কার-জাতীয় প্রভাব	প্রতিটি DWDM ডিজাইন
শূন্য নয় এমন স্থানীয় ডিসপারশন (G.653-এর বদলে G.652 / G.655)	FWM, XPM	ফাইবার বাছাই
ডিসপারশন ম্যানেজমেন্ট (DCM ম্যাপ)	SPM/XPM মিথস্ক্রিয়া	10G DWDM
বড় কার্যকর ক্ষেত্রফলের ফাইবার (G.654.E)	সবকিছু (কম γ)	নতুন লং-হল
অসম চ্যানেল স্পেসিং	FWM	DSF-এর পুরোনো রুট
লাইনউইথ ডিদারিং	SBS	CW অ্যানালগ, পাম্প
গেইন টিল্ট কম্পেনসেশন, প্রি-এমফাসিস	SRS	ওয়াইডব্যান্ড DWDM
NLC-সহ কোহেরেন্ট DSP	SPM	400G ও তার বেশি লং-হল
ডিস্ট্রিবিউটেড রামান অ্যাম্প্লিফিকেশন	(SRS কাজে লাগায়) প্রয়োজনীয় লঞ্চ পাওয়ার কমায়	অতি-দীর্ঘ স্প্যান

CodingBox-এ

নন-লিনিয়ার প্রভাবের জায়গা লাইন সিস্টেমে, মডিউলের মেমোরিতে নয়; তবে মডিউলের ঘোষিত Tx পাওয়ার এবং টিউনেবল DWDM মডিউলের ক্ষেত্রে চ্যানেল প্ল্যান হলো পরিকল্পনাকারীর দরকারি ইনপুট। CodingBox Tx পাওয়ারের সীমা এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য/চ্যানেলের ফিল্ড দেখায়, ফলে প্রতি চ্যানেলের লঞ্চ বাজেট বাস্তব সংখ্যা থেকে শুরু হয় (Check transceiver, টিউনেবল ট্রান্সিভার)।

এই নিবন্ধে কোনো অশুদ্ধ তথ্য বা ভুল পেলে সংশ্লিষ্ট অংশটি নির্বাচন করুন এবং Ctrl+Enter চেপে ।