SIMULATION STUDY OF FIBER NONLINEARITY EFFECTS

ON WDM SYSTEMS DESIGN



Abdulmagid A. Aburwein and Adel Saad Emhemmed

Electrical and Electronic Engineering Department, University of Tripoli, Tripoli, Libya

E-mail: aaburwein@ee.edu.ly and adel@ee.edu.ly

الملخص



عند تصميم أنظمة الاتصال الضوئية متعددة إرسال دمج الأطوال الموجية بالتقسيم (WDM) وذات السعات العالية والمدى الطويل من الضروري أن نكون على بينة من القيود القائمة. من بين هذه القيود ما تسبّبه الخصائص الغير خطية لألياف التوصيل البصرية. هذه الورقة تدرس هذه الخصائص الغير خطية والقيود التي تفرضها على معلمات منظومات اتصال دمج الأطوال الموجية بالتقسيم مثل المسافة أو عدد القنوات. تشتت ريمان المستحث (SRS) وتشتت بريليون المستحث (SBS) والتضمين الذاتي للطور (SPM) والتضمين غير الذاتي (XPM) وخلط الموجات الأربع(FWM) كلها خصائص غير خطية سنتعرض لدراستها ونفحص آثارها علي منظومة اتصال دمج الأطوال الموجية بالتقسيم ذات السعة العالية والمدى الطويل (4×10 جيجابايت / ثانية) والعاملة في الإطار البصري الثالث. درسنا كذلك أثر معلمات المنظومة مثل القدرة والحيز بين القنوات ومعدل تدفق المعلومات والتشتت وأقسام المدى وعددها ونوع التضمين على الخصائص الغير خطية. تمّ رسمنا بعدها نتائج المحاكاة واستخلصنا الاستنتاجات. هذه الدراسة مهمة عند تصميم منظومات الاتصال التي يراد فيها أن يكون أثر الغير خطيات في حده الأدنى وهذا ما سنبحثه في دراسة مستقبلية.


ABSTRACT



In opticalhigh-capacity long-haul wavelength-division multiplexed (WDM) transmission systems design, it is essential to be aware of the existing limitations. Among these limitations are those introduced by nonlinearities inherent in the optical fibers. This paper presents a study of these fiber nonlinearities and limitations they impose on WDM system parameters such as distance or number of channels. The Stimulated Raman Scattering (SRS), Stimulated Brillouin Scattering (SBS), Self-Phase Modulation (SPM), Cross Phase Modulation (XPM) and Four Wave Mixing (FWM) fiber nonlinearities are introduced. Their effects on high-capacity long-haul WDM transmission systems (4 x 10 GB/s) working in the third optical window are examined. The impact of system parameters like power, channel spacing, bit-rate, dispersion, span length, number of spans, number of channels, and modulation type on fiber nonlinearities are studied. Simulation results are plotted and conclusions are drawn. This study is important when designing WDM system with minimum nonlinearity effects. This is to be our future research study.