غیر خطی اثرات: SPM، XPM، FWM، Brillouin اور Raman

اٹینیوایشن اور ڈسپرشن خطی ہیں: پاور دوگنی کرنے سے آؤٹ پٹ دوگنی اور کچھ نہیں بدلتا۔ 9 µm کور میں فی چینل چند ملی واٹ سے اوپر شیشہ خطی رہنا چھوڑ دیتا ہے — انعطافی اشاریہ شدت پر منحصر ہونے لگتا ہے اور روشنی اپنی پیدا کردہ صوتی اور سالماتی ارتعاشات سے بکھرنے لگتی ہے۔ ایک 10G اسپین میں یہ دکھائی نہیں دیتا؛ 1 000 km پر 80 چینلوں والے ایمپلیفائیڈ DWDM نظام میں یہی زیادہ سے زیادہ لانچ پاور اور اس لیے رینج مقرر کرتا ہے۔ یہ صفحہ پانچ اثرات، ہر ایک کی اہمیت کا وقت، ان کی مقدار اور نظام ان کے گرد کیسے بنائے جاتے ہیں بیان کرتا ہے۔

فائبر غیر خطی کیوں ہے

مقدار	G.652 میں قدر	معنی
Kerr کوایفیشنٹ n₂	≈ 2.6 × 10⁻²⁰ m²/W	شدت کے ساتھ اشاریہ بڑھتا ہے: n = n₀ + n₂·I
مؤثر رقبہ A_eff	≈ 80 µm² (G.652)، 110–150 µm² (G.654.E)	شدت = پاور ÷ رقبہ — چھوٹا کور روشنی مرتکز کرتا ہے
غیر خطی کوایفیشنٹ γ = 2πn₂/(λ·A_eff)	≈ 1.3 W⁻¹km⁻¹ (1550 پر G.652)، ≈ 0.7 (G.654.E)	ہر واٹ، ہر کلومیٹر پر فیز شفٹ
مؤثر لمبائی L_eff = (1 − e^(−αL))/α	0.2 dB/km پر طویل اسپین کے لیے ≈ 20 km	ہر ایمپلیفائر کے بعد اثر عموماً پہلے دسیوں کلومیٹر میں جمع ہوتے ہیں
فی چینل عام لانچ پاور	0 … +3 dBm (1–2 mW) DWDM؛ واحد چینل +10 dBm تک	غیر خطی فیز φ_NL = γ·P·L_eff ≈ 0.03–0.3 rad فی اسپین

Kerr اثرات

اثر	میکانزم	علامت	بدترین وقت
سیلف فیز موڈیولیشن (SPM)	پلس کی اپنی شدت اس کا فیز بدلتی ہے → چِرپ → طیفی چوڑائی؛ کرومیٹک ڈسپرشن سے تعامل	آئی کلوزر، پلس بگاڑ؛ کوہیرنٹ نظام میں غیر خطی فیز نوائز فلور	زیادہ پاور، بہت سے اسپینز، کم ڈسپرشن
کراس فیز موڈیولیشن (XPM)	پڑوسی چینلوں کی شدت چینل کا فیز موڈیولیٹ کرتی ہے	دوسرے چینلوں سے ٹائمنگ جٹر اور فیز نوائز	گھنی اسپیسنگ (50 GHz)، کم مقامی ڈسپرشن، بہت سے چینلز
فور ویو مکسنگ (FWM)	تین فریکوئنسیاں f₁ + f₂ − f₃ پر چوتھی بناتی ہیں؛ مکسنگ پراڈکٹس دوسرے چینلوں پر پڑتے ہیں	پاور³ کے ساتھ بڑھتی کراس ٹاک	D ≈ 0 (G.653 فائبر)، مساوی چینل اسپیسنگ، زیادہ پاور

مقامی ڈسپرشن مدد دیتی ہے: مختلف چینلوں کے پلسز کو ایک دوسرے کے پاس سے گزار دیتی ہے تاکہ XPM/FWM اوسط ہو جائیں — یہی وجہ ہے کہ G.655 (چھوٹا نان زیرو D) نے DWDM کے لیے G.653 کی جگہ لی، اور G.652 (D = 17) ڈسپرشن تلافی یا کوہیرنٹ DSP کے ساتھ اب پسند کی جاتی ہے (فائبر اقسام)۔

اسکیٹرنگ اثرات

اثر	میکانزم	حد	علامت	کہاں
تحریک شدہ بریلوئن اسکیٹرنگ (SBS)	روشنی صوتی موج بناتی ہے جو اسے پیچھے کی سمت ≈ 11 GHz شفٹ کر کے منعکس کرتی ہے	طویل SMF میں تنگ لائن وِڈتھ CW سورس کے لیے ≈ +6 … +10 dBm (زیادہ تنگ لائنوں کے لیے کم)	آگے پاور سیر، مضبوط پسماندہ روشنی، نوائز	CW لیزرز: 1550 nm اینالاگ ویڈیو اوورلے (+17 dBm) اور رامن پمپس؛ لائن وِڈتھ براڈننگ / ڈِتھرنگ سے تخفیف (اکثر ٹرانسمیٹرز ایسا کرتے ہیں)
تحریک شدہ رامن اسکیٹرنگ (SRS)	فوٹون سالماتی ارتعاشات کو توانائی کھوتے ہیں (Stokes شفٹ ≈ 13 THz ≈ 100 nm)	وسیع بینڈ میں کل پاور ≈ +20 … +25 dBm سے اوپر	پاور ٹِلٹ: مختصر طول موج چینلز طویل طول موج چینلز پمپ کرتے ہیں — C-band، L-band کو فیڈ کرتا ہے	وائڈبینڈ DWDM (C+L)؛ پری ایمفیسس اور گین ٹِلٹ کنٹرول؛ رامن ایمپلیفائرز میں دانستہ استعمال (ایمپلیفیکیشن اور OSNR)

غیر خطیت کہاں اہم ہے — اور کہاں نہیں

نظام	غیر خطی پینلٹی	ڈیزائن ردعمل
واحد 10G LR/ER اسپین، −8 … +4 dBm	کوئی نہیں	نظر انداز کریں
PON ڈاؤن اسٹریم +3 … +7 dBm، 20 km	کوئی نہیں (SBS مارجن موزوں)	نظر انداز؛ +17 dBm ویڈیو اوورلے SBS سپریشن استعمال کرتا ہے
10G DWDM، 40 ch، EDFAs کے ساتھ 8 × 80 km	G.655 پر XPM/FWM، ہر جگہ SPM	لانچ −2 … +1 dBm/ch، ڈسپرشن نقشہ، DSF پر غیر مساوی اسپیسنگ
100G/400G کوہیرنٹ DWDM، 80+ ch، 1 000+ km	غیر خطی فیز نوائز پاور سے OSNR گین محدود کرتا ہے	G.652 پر بہترین لانچ ≈ 0 … +2 dBm/ch، G.654.E پر +3 … +5؛ GN ماڈل پر مبنی منصوبہ بندی
400ZR پلگ ایبل، واحد اسپین ≤ 120 km	کم	لانچ −10 … 0 dBm؛ لاس سے محدود
زیر سمندر 10 000 km	غالب	G.654 بڑے-A_eff فائبر، کم لانچ، بہت سے ریپیٹرز، C+L
رامن-ایمپلیفائیڈ اسپینز	پمپس +27 … +30 dBm پر	کنیکٹر صفائی اور حفاظت اہم (حفاظت اور ہینڈلنگ)

اصول: غیر خطی اثرات تب ظاہر ہوتے ہیں جب فی چینل پاور × اسپینز کی تعداد زیادہ ہو؛ معتدل پاور پر ایک اسپین انہیں کبھی نہیں دکھاتا۔

مقدار بندی: OSNR بمقابلہ پاور سمجھوتا

خطی نظام میں لانچ پاور کے ہر 1 dB پر OSNR 1 dB بہتر ہوتی ہے۔
غیر خطی مداخلت (NLI) نوائز پاور³ کے ساتھ بڑھتی ہے — لانچ کے ہر +1 dB پر نوائز +3 dB۔
مجموعے کا ایک بہترین نقطہ ہے: غیر خطی حد جہاں خطی ASE نوائز NLI کے برابر ہو؛ نظام اس سے 1–2 dB نیچے منصوبہ کیے جاتے ہیں۔ گاوسی نوائز (GN) ماڈل γ، D، اسپین لمبائی، چینل گنتی اور اسپیسنگ سے NLI اندازہ کرتا ہے؛ منصوبہ بندی اوزار یہ ہر راستے کے لیے کرتے ہیں۔
کوہیرنٹ DSP جزوی طور پر SPM (ڈیجیٹل بیک پروپیگیشن) ختم کر سکتا ہے، مگر دوسرے چینلوں کا XPM/FWM نہیں۔

تخفیف کا خلاصہ

طریقہ	ہدف	استعمال
لانچ پاور بہترین کے نزدیک رکھیں (0 … +3 dBm/ch)	تمام Kerr اثرات	ہر DWDM ڈیزائن
نان زیرو مقامی ڈسپرشن (G.653 کے بجائے G.652 / G.655)	FWM، XPM	فائبر انتخاب
ڈسپرشن مینجمنٹ (DCM نقشہ)	SPM/XPM تعامل	10G DWDM
بڑا مؤثر رقبہ فائبر (G.654.E)	سب (کم γ)	نیا لانگ ہال
غیر مساوی چینل اسپیسنگ	FWM	DSF پرانے راستے
لائن وِڈتھ ڈِتھرنگ	SBS	CW اینالاگ، پمپس
گین ٹِلٹ تلافی، پری ایمفیسس	SRS	وائڈبینڈ DWDM
NLC کے ساتھ کوہیرنٹ DSP	SPM	400G+ لانگ ہال
تقسیم شدہ رامن ایمپلیفیکیشن	(SRS استعمال کرتا ہے) درکار لانچ پاور کم کرتا ہے	انتہائی طویل اسپینز

CodingBox میں

غیر خطی اثرات ماڈیول میموری میں نہیں، لائن نظام میں ہوتے ہیں — مگر ماڈیول کی بتائی Tx پاور اور ٹیون ایبل DWDM ماڈیولز کے لیے چینل پلان وہ ان پٹس ہیں جو پلانر کو درکار ہیں۔ CodingBox Tx پاور رینج اور طول موج/چینل فیلڈز دکھاتا ہے تاکہ فی چینل لانچ بجٹ حقیقی نمبروں سے شروع ہو (Check transceiver، ٹیون ایبل ٹرانسیورز)۔

اگر آپ کو اس مضمون میں کوئی غلطی یا عدم درستی ملے تو متعلقہ حصہ منتخب کریں اور Ctrl+Enter دبا کر ۔