Alcatel: Kolejny rekord w światłowodzie

W eksperymencie laboratoryjnym wykorzystano zjawisko rozproszonego wzmocnienia Ramana. Technika ta stanowi rozwiązanie alternatywne wobec tradycyjnych metod transmisji na wielkie odległości (przez linie z regeneratorami bądź przy użyciu wzmacniaczy EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier - wzmacniacz domieszkowany erbem).

Zapewnia ona wysoką jakość transmisji i powiększenie szerokości pasma wzmocnienia przy transmisji na duże odległości. Eksperyment ten jest kolejnym z serii licznych światowych osiągnięć Alcatela w dziedzinie transmisji z przepływnością 40 Gb/s ( jak pierwsza praktyczna próba transmisji przez kabel naziemny, pierwsza transmisja z przepływnością 10,2 Tb/s w jednym włóknie światłowodowym itd). Obecny nowy rekord świata potwierdza pozycję Alcatela jako firmy dokonującej przełomu w dziedzinie technologii transmisji 40 Gb/s i implementacji technologii opartych na zjawisku wzmocnienia Ramana, a także przodującą rolę Alcatela na polu zaawansowanych technik światłowodowych.

W omawianym eksperymencie wykorzystano systemy transmisyjne 40 Gb/s Alcatela, światłowód TeraLight typu NZDSF (Non-Zero Dispersion Shifted Fiber - włókno światłowodowe z niezerową przesuniętą dyspersją) oraz wzmacniacze Ramana. Tę ostatnią technologię Alcatel doskonalił od wielu lat, przede wszystkim w zastosowaniu do kabli podmorskich bez regeneratorów. Alcatel pomyślnie wzbogacał możliwości stosowania tej technologii o coraz wyższe przepływności, aż do 40 Gb/s oraz o większe odległości.

Wykorzystanie rozproszonego lub liniowego wzmocnienia Ramana ma dwie główne zalety w stosunku do tradycyjnego rozwiązania opartego na wzmacniaczach domieszkowanych erbem:

* Korzystniejszy stosunek sygnału do szumu (SNR - signal/noise ratio), czyli stosunek mocy sygnału do mocy szumów generowanych przy transmisji. Stosunek ten jest wyrażany w decybelach. Dla zapewnienia odpowiedniej jakości sygnału niezbędne jest uzyskanie określonego poziomu SNR. Przy wzmocnieniu Ramana generowany jest słabszy szum niż we wzmacniaczach EDFA. Stanowi to kluczową zaletę przy bardzo dużej przepływności, takiej jak 40 Gb/s, ponieważ przy tak szybkiej transmisji szum osiąga poziomy w znacznym stopniu zakłócające transmisję. Przy 40 Gb/s przepływność kanału jest cztery razy większa niż przy 10 Gb/s, wskutek czego poziom szumu jest proporcjonalnie cztery razy wyższy. W związku z tym dla zapewnienia poprawnej jakości transmisji wymagany jest wyższy współczynnik SNR. Poprawienie SNR oznacza, że transmisja z wymaganą jakością może być przeprowadzona na większą odległość.

* Większa osiągalna szerokość pasma wzmocnienia: efekt Ramana umożliwia uzyskanie znacznie większej szerokości pasma wzmocnienia niż w konwencjonalnych wzmacniaczach domieszkowanych erbem dzięki dodaniu odpowiednich pompowanych długości fali. Tym samym możliwe jest dalsze zwiększenie przepływności systemu.

Kolejnym czynnikiem, który w istotnym stopniu przyczynił się do powodzenia omawianego eksperymentu, było zastosowanie nowatorskiego układu światłowodowego, w którym połączono światłowód TeraLight produkcji Alcatela z prototypowym "reverse fiber" ("odwracającym włóknem").Włókno to charakteryzuje się ujemną dyspersją i ujemnym nachyleniem charakterystyki, kompensującym dyspersję chromatyczną światłowodu TeraLight w szerokim zakresie spektralnym. Takie optymalne połączenie światłowodów zapewnia wysoką jakość transmisji sygnałów optycznych przy przepływności 40 Gb/s i przy wysokiej wydajności spektralnej, wynoszącej 0,4 b/s/Hz przy wielkich odległościach.

Zjawisko wzmocnienia Ramana we włóknie światłowodowym wynika z nieliniowych właściwości włókna optycznego: fala świetlna wysłana w kierunku przeciwnym do kierunku sygnału powoduje wzmocnienie optyczne we włóknie przy większych długościach fali. Dokładniej mówiąc, następuje przesunięcie mocy od mniejszych do większych długości fali. Transmitowany sygnał pobiera moc z pompy ramanowskiej (pompującej fali o mniejszej długości), w wyniku czego ulega wzmocnieniu.

Produkowany przez firmę Alcatel światłowód TeraLight typu NZDSF to najbardziej zaawansowany technicznie światłowód z dostępnych obecnie na rynku. Jest on zoptymalizowany do przesyłania z przepływnością 10 Gb/s i 40 Gb/s, zapewniając możliwość pracy we wszystkich trzech pasmach transmisyjnych (C, L, a w przyszłości w paśmie S). Światłowód TeraLight? pozwala na przesyłanie ponad 320 kanałów o przepływności 10 Gb/s. Przy jego użyciu ustanowiono światowy rekord transmisji z przepływnością 40 Gb/s w sieci szkieletowej WDM, przesyłając 10,2 Tb/s na odległość ponad 100 km. Taka przepływność jest równoważna 160 milionom rozmów telefonicznych lub ponad milionowi szybkich łączy internetowych ADSL przesyłanych przez jedno włókno światłowodowe. 22 maja 2001 r. Alcatel poinformował o wprowadzeniu dwóch nowych światłowodów opartych na technologii TeraLight: TeraLight Metro, przeznaczonego do sieci miejskich, oraz TeraLight Ultra, przeznaczonego do transmisji na wielkie i bardzo wielkie odległości. Oba te światłowody są ekonomicznymi rozwiązaniami dla operatorów, które umożliwiają modernizację systemów w celu uzyskania większej przepływności, wykorzystania większej liczby pasm transmisyjnych lub zwiększenia liczby kanałów w paśmie.