Análisis de los efectos dispersivos y no lineales de un canal óptico empleando métodos numéricos

Análisis de los efectos dispersivos y no lineales en un canal óptico empleando métodos numéricos

Arturo Peralta Sevilla, Milton Tipán Simbaña, Ferney Amaya Fernández

Resumen


En este documento, presentamos el modelado de un canal de fibra óptica mediante la resolución de la Ecuación No Lineal de Schrödinger (NLSE). Se presentan las dos formas de solución para la NLSE: la forma analítica y la forma numérica empleando el método SSF (Split–Step Fourier Transform). En la simulación se consideran efectos lineales como la dispersión cromática y los efectos no lineales. Uno de los efectos no lineal es el efecto Kerr, del que se derivan los efectos de auto modulación fase (Self Phase Modulation, SPM) y modulación de fase cruzada (Cross Phase Modulation, XPM). Los métodos de solución son empleados para simular y visualizar los efectos de propagación a través de la fibra óptica. Se analizan los efectos de propagación para un escenario de red de acceso óptica con fibra mono–modo estándar (Single Mode Fiber, SMF), con longitudes de fibra de 20 y 40 km y tasas de bits entre 1,25 y 100 Gbps. De otro lado, son presentados los fenómenos no lineales como dispersión estimulada de Raman (Stimulated Raman Scattering, SRS) y dispersión estimulada de Brillouin (Stimulated Brillouin Scattering, SBS). Se presentan las ecuaciones para modelar SRS. Se presentan resultados de simulación de la amplificación Raman en un escenario seleccionado.

Palabras clave


Ecuación No Lineal de Schrödinger; efecto Kerr; Método numérico Split–Step Fourier; amplificación Raman

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Referencias


M. S. Ahsan, M. S. Lee, S. Newaz, and S. Asif, “Migration to the next generation optical access networks using hybrid WDM/TDM-PON,” Journal of Networks, vol. 6, no. 1, pp. 18–25, 2011.

L. D. Truong, T. P. Do, N. T. Nguyen, and H. Q. Duong, “Impact of mesh topology in cost reduction of survivable hybrid WDM-TDM PON networks,” in Proceedings of the Third Symposium on Information and Communication Technology. New York, USA: ACM, 2012, pp. 159–164.

J. Huang, D. Liu, and C. Zeng, “10 Gb/s WDMPON using downstream OFDM and upstream OOK,” Computer & Information Science, vol. 4, no. 2, p. 34, 2011.

C. Chow, C. Yeh, Y. Wu, H. Chen, Y. Lin, J. Sung, Y. Liu, and C. L. Pan, “13 Gbit/s WDM-OFDM PON using RSOA-based colourless onu with seeding light source in local exchange,” Electronics Letters, vol. 47, no. 22, pp. 1235–1236, 2011.

A. Gómez-Martínez, F. Amaya-Fernández, R. Hincapie, J. Sierra, and I. Tafur-Monroy, “Optical access multiservice architecture with support to smart grid,” in Communications and Computing (COLCOM), 2013 IEEE Colombian Conference on. IEEE, 2013, pp. 1–5.

A. Peralta-Sevilla and F. Amaya-Fernández, “Evolución de las redes eléctricas hacia Smart Grid en países de la Región Andina,” Revista Educación en Ingeniería, vol. 8, no. 15, pp. 48–61, 2013.

X. Fu, J. Dai, J. Yu, and E. Yang, “Numerical simulation of multi-channel WDM transmission system in non-linear optical fiber communication system,” in Electrical and Computer Engineering. Canadian Conference on, vol. 3. IEEE, 2004, pp. 1819–1822.

F. Jacobs, J. Shaw, and V. Wongpaibool, “Effects of phase modulation and filtering on NRZ and RZ signals,” in Signals, Systems and Computers. Conference Record of the Thirty-Fifth Asilomar Conference on, vol. 1. IEEE, 2001, pp. 13–17.

R. Coenen and M. Jackson, “The impact of fiber dispersion on CNR in 80-channel wideband FM CATV transmission,” in Nanostructures and Quantum Dots/WDM Components/VCSELs and Microcavaties/RF Photonics for CATV and HFC Systems, 1999 Digest of the LEOS Summer Topical Meetings. IEEE, 1999, pp. IV7–IV8.

A. Ramprasad and M. Meenakshi, “A study on the propagation characteristics of pulses in optical fiber communication systems,” in Signal Propagation on Interconnects, 2006. IEEE Workshop on. IEEE, 2006, pp. 263–266.

M. Hamza and S. Tariq, “Split step fourier method based pulse propagation model for nonlinear fiber optics,” in Electrical Engineering, 2007. ICEE’07. International Conference on. IEEE, 2007, pp. 1–5.

L. Beygi, E. Agrell, P. Johannisson, M. Karlsson, and H. Wymeersch, “A discrete-time model for uncompensated single-channel fiber-optical links,” Communications, IEEE Transactions on, vol. 60, no. 11, pp. 3440–3450, 2012.

I. D. Rukhlenko, M. Premaratne, and G. P. Agrawal, “Nonlinear silicon photonics: analytical tools,” Selected Topics in Quantum Electronics, IEEE Journal of, vol. 16, no. 1, pp. 200–215, 2010.

B. Neto, M. Rodrigues, E. Rocha, and P. Andre, “Stability analysis of raman propagation equations,” in Transparent Optical Networks, 2009. ICTON’09. 11th International Conference on. IEEE, 2009, pp. 1–4.

X. Liu, H. Zhang, and Y. Guo, “A novel method for raman amplifier propagation equations,” Photonics Technology Letters, IEEE, vol. 15, no. 3, pp. 392–394, 2003.

C. Xu, X. Liu, L. F. Mollenauer, and X. Wei, “Comparison of return-to-zero differential phaseshift keying and on-off keying in long-haul dispersion managed transmission,” Photonics Technology Letters, IEEE, vol. 15, no. 4, pp. 617–619, 2003.




DOI: http://dx.doi.org/10.17163/ings.n11.2014.01

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