دانلود رایگان ترجمه مقاله شبیه سازی نویز تقویت انتشار خود به خود ASE در سیستم تقویت رامان

مقاله انگلیسی رایگان

ترجمه فارسی رایگان 

بخشی از ترجمه فارسی:

در این مقاله روشی برای تولید نویز غیرسفید ارائه شده است. با استفاده از این روش مدلی ارائه میشود که به طور دقیق نویز انتشاری به طور خودبهخودی تقویت شده را در سیستمهایی با گین Raman توزیع شده، توصیف میکند. شبیه سازیهای عددی ناشی از طیف توان نویز انتشاری به طور خودبهخودی تقویت شده با نتایج آزمایشگاهی تایید میشوند. مقدمه در سال های اخیر، ظرفیت شبکه های انتقال مخابراتی به طور پیوسته افزایش داده شده است. این کار توسط افزایش دادن نرخ بیت بر کانال و به وسیله افزایش دادن تعداد کانال های نوری بر فیبر بدست آورده می شود. تقویت کننده های نوری باند وسیع به منظور پشتیبانی از این نوع سیستم ها نیازمند می باشد. در این متن تقویت Raman وقتی که با راه حل های تقویت نوری دیگر مقایسه می شود برخی ویژگی های جالب را ارائه می دهد. تقویت نوری به خاطر انتشار خود به خودی تقویت شده )ASE(، منبع ذاتی نویز می باشد. این نویز پیامدهای مستقیم و متعددی را بر روی عملکرد سیستم های ارتباطی نوری دارند: )یعنی این که( آن نرخ سیگنال به نویز را کاهش می دهد و جیتر زمانی)همراه ناخوشایندی از همه سیستم های الکترونیکی است که از انتقال ولتاژ برای نشان دادن اطالعات زمانی استفاده می کند( و تغییرات فرکانسی را ایجاد می کند. بنابراین برای ارزیابی سیستم های مخابراتی فیبر نوری، تعریف دقیقی از نویز ASE مهم می باشد. در حالت کلی شبیه سازی، آنالیز، طراحی و بهینه سازی سیستم های تقویت Raman نوری از طریق حل سیستم معادالت دیفرانسیلی کوپل شده برای توان های متوسطی از سیگنال ها و پمپ های شامل شده، انجام شده است. با این وجود حتی برای میدان هایی با شدت متوسط، تاثیر Kerr بایستی به منظور به حساب آوردن پاسخ فیبر غیر خطی در نظر گرفته شود. هم چنین این نیازمند حل معادالت شرودینگر غیر خطی کوپل شده )NLSEs( برای میدان های استوکس و پمپ می باشد. مدل کردن پراکنده کننده Raman خود به خودی می تواند با وارد کردن روابط نویز Langerin درون معادالت موج انجام شود. Headly و Agrawal نشان داده اند که این تاثیر می تواند با مشمول کردن روابط نویز در درون پالریزاسیون غیر خطی مرتبه سوم در نظر گرفته شود. روش های دیگر می تواند برای شامل کردن نویز نوری استفاده شود. به طور مثال Marcause مسائلی که نویز ASE را در انتهای هر بخش تقویت کننده نوری اضافه می کنند را مطالعه کرده است. بعد از تقویت، متغیر های تصادفی گوسی به هر بخش اضافه می شود . هم چنین در این روش ها فعل و انفعاالت نویز به سیگنال و نویز غیر خطی به نویز و شکل دادن نویز در درون تقویت کننده نادیده گرفته می شود. در این کار ما روشی را برای تولید نویز به طور فرکانسی شکل گرفته، ارائه می کنیم و با استفاده از این روش ما نویز ASE که توسط پراکنده کننده Raman خود به خودی، در سیستم های باند وسیع القا می شود را آنالیز می کنیم. NLSE کلی از طریق روش فوریه گام به گام )SSFM( مشهور با رابطه نویز سفید اضافه شده برای نمایه گین، حل می شود. شبیه سازی های عددی از مدل نویز ASE ما، با نتایج آزمایشگاهی تایید می شود. این مقاله از چهار بخش تشکیل می شود. در بخش دوم ما روش را برای تولید نویز غیر سفید ارائه کردیم که در مدل ارائه شده برای شبیه سازی نویز نوری که از تقویت کننده Raman در فیبرهای نوری سرچشمه گرفته می شود، استفاده می شود. پس از آن در بخش سوم این مدل نویز نوری را به طور آزمایشگاهی معتبر می سازیم. در بخش چهارم نتیجه گیری های اصلی ارائه می شود.

نتیجه گیری

ما در این مقاله روشی را برای تولید نویز غیر سفید ارائه کرده ایم که نمایه گین Raman فرکانسی به حساب می آید. با استفاده از این روش، عبارت نویز غیر سفید به NLSE و مدل عددی اضافه می شود که به طور دقیق نویزASE را در سیستم های فیبر نوری با تقویت Raman توزیع شده توصیف می شود. نتایج عددی طیف توان نویز ASE، به وسیله نتایج به طور آزمایشگاهی بدست آمده اعتبار بخشیده می شود.

بخشی از مقاله انگلیسی:

Abstract—

A method to generate non-white noise is proposed. Using this method, a model accurately describing the amplified spontaneous emission noise in systems with distributed Raman gain is presented. Numerical simulations for the amplified spontaneous emission noise power spectrum were corroborated with experimental results. Index Terms—Amplified spontaneous emission, non-white noise, optical noise, Raman amplification.

I. INTRODUCTION

I N the recent years, telecommunications transport networks capacity has been continuously increased. This has been achieved by increasing the bit rate per channel and by increasing the number of optical channels per fiber [1]. In order to support those systems, broadband optical amplifiers are required. In this context, Raman amplification presents some attractive features when compared with other optical amplification solutions [2], [3]. Optical amplification is an intrinsic source of noise due to the amplified spontaneous emission (ASE) [1]. The noise has direct and multiple implications on the performance of optical communication systems: it degrades the signal-to-noise ratio [1] and induces timing jitter and frequency fluctuations [4], [5], [6]. Therefore an accurate description of the ASE noise is crucial to assess optical fiber communication systems. In general, simulation, analysis, design and optimization of optical Raman amplification systems are done through the resolution of a system of coupled differential equations for the mean powers of all involved pumps and signals [7], [8], [9]. Nevertheless, even for moderate intensity fields, Kerr effect should also be considered in order to account for the nonlinear fiber response. However, this requires the resolution of the coupled nonlinear Schrodinger equations (NLSEs) for ¨ the pump and Stokes fields [10], [11]. The modeling of the spontaneous Raman scattering can be done with the inclusion of a Langevin noise term into the wave equation [10], [12]. Headley and Agrawal have shown that this effect can be considered including a noise term into the third-order nonlinear polarization. Alternative approaches can be used to include the This work was supported in part by Fundac¸ao para a Ci ˜ encia e Tecnologia, ˆ under the PhD Grant SFRH/BD/28275/2006, and ”IP over WDM” project (POSI/EEA-CPS/59566/2004), and by PT Innovation through the ”CRT-IT” project (IT-P407) optical noise. For instance, Marcuse has studied the problem adding the ASE noise at the end of each optical amplifier section [13]. After amplification, independent Gaussian random variables are added to each spectral component. However, the noise shape and nonlinear noise-to-noise and noise-to-signal interaction inside the amplifier are ignored in these approaches. In this work, we present a method to generate frequencyshaped noise and, using that method, we analyze the ASE noise induced by spontaneous Raman scattering in broadband systems. The generalized NLSE is solved through the wellknown split-step Fourier method (SSFM) [11] with a nonwhite noise term added to account for the gain profile [14]. The numerical simulations of our ASE noise model are corroborated with experimental results. This paper is organized in four sections. In Section II, we present a method to generate non-white noise, which is used in the proposed model for the simulation of the optical noise originated by Raman amplification in optical fibers. Subsequently, we validate experimentally the noise model in Section III. In section IV, the main conclusions are presented.