고속 광 링크를 위한 대칭 분산 보상 기술

단모드 섬유의 감쇠가 가장 적은 영역은 1.55mm 파장대(0.2 dB/km)로 확인되었습니다. 그러나 이 파장대에서 내모달 분산이 매우 심하여 고블릿 시스템에는 불용할 수준의 영향을 미칩니다. 높은 분산으로 인해 네트워크 운영 속도가 2.5 Gb/s까지 감소합니다. 이 파장 창의 최저 감쇠를 활용하기 위해, 섬유를 수정하여 이 영역에서 저분산 특성을 가지도록 하는 기술이 개발되었습니다. 이 기술에서는 음의 분산 계수를 가진 섬유를 광 링크의 길이에 번갈아 배치합니다. 음의 분산 섬유(NDF)는 표준 단모드 섬유(SMF)에 비해 큰 분산을 가지므로, 상대적으로 짧은 NDF는 긴 SMF 링크에서 누적된 분산을 보상할 수 있습니다. NDF는 설치가 용이하고 기존 시스템에 대한 수정도 적게 필요합니다. NDF의 주요 단점은 신호 전력 감쇠가 크다는 점으로, 이는 시스템에서 더 많은 광 증폭기를 사용해야 함을 의미합니다. 이는 다시 말해, 섬유의 비선형 특성이 향상되어 다른 시스템 제한 사항을 극복할 수 있습니다. 이를 입증하기 위해 대칭 보상(사전, 사후 보상)이 사용되었습니다. 또한, OptSim과 같은 광 시뮬레이터를 통해 수치 시뮬레이션으로도 결과가 검증되었습니다.

Nutys 외 연구원[1]은 10 Gb/s 반복기 전송 시스템의 전송 성능을 DCF(분산 보상 섬유)를 사용하여 이론적으로 및 실험적으로 조사했습니다. 고려된 시스템 구성은 360km 표준(1300nm 제로-분산) 섬유 전송 시스템으로, 120km(또는 2100ps/nm 분산) 간격마다 DCF가 포함된 광 반복기가 장착되어 있습니다. 전송기는 외부 모듈레이션이 적용된 DFB 레이저로, NRZ(비반전 제로) 및 440 PRBS 데이터를 사용하여 제로-치프 리니움 모듈레이터로 모듈레이션되었습니다. 이 연구 결과는 DCF의 사용이 고속 전송 시스템에서 색인 분산을 극복하는 매우 효과적인 방법임을 명확히 보여줍니다.

Weinert 외 연구원[2]은 40 및 440 Gb/s 시간 분할 다중파장(TDM/WDM) 반전 제로(RZ) 전송을 실험적으로 및 이론적으로 분석했습니다. SMF의 분산은 DCF를 사용하여 보상되었습니다. 이 연구에서는 150km 길이의 단일 채널 SMF와 100km 길이의 다중 채널 SMF에 대한 전송을 보고했습니다. 수치 계산 결과, 최신형 DCF가 SMF의 분산 경사도까지 보상함으로써 성능 향상이 달성되었음을 보여주었습니다.

Mob 외 연구원[3]은 10 Gb/s 단일 링크에서 비반전 제로(NRZ)와 반전 제로(RZ)의 장점을 이론적으로 및 실험적으로 분석했습니다. 인도에서는 지난 몇 년간 섬유 분산과 비선형성에 대한 연구가 이루어졌으며, 이러한 요소가 시스템 성능에 미치는 영향이 조사되었습니다.

Sharma 외 연구원[4]은 다양한 섬유 분산 보상 방법과 차등 지연 방법을 포함한 분산 보상 기술을 검토했습니다. 또한, Kaler 외 연구원[5]은 그룹 속도 분산(GVD)이 전송 거리, 비트율 및 레이저 선폭에 미치는 제한 사항과 고차 분산 효과를 논의했습니다. 현실적인 가중 함수를 사용하여 그룹 속도 분산의 펄스 확산 효과를 극복하기 위한 전력 손실 분석[6]도 다루어졌습니다. 또한, 신호와 잡음이 전송 매체에서 어떻게 전파되는지 관찰하여 고차 분산 항목의 유효성을 확인했습니다[7]. 10 Gb/s NRZ 링크에 대한 사전 보상, 사후 보상 및 대칭 분산 보상 방식의 비교[8]도 연구되었습니다.

섹션 2: 제안된 연구 및 DCF 시스템 구성에 대한 대칭 보상

본 섹션 2에서는 분산 보상 기술 중 하나인 분산 보상 섬유(DCF) 시스템의 구성과 전후 보상의 고려 사항에 대한 제안된 연구를 다룹니다. 섹션 3에서는 시뮬레이션 결과의 검증 및 논의가 이어지며, 섹션 4에서는 다양한 구성의 산란 보상에 대한 결론을 제시합니다.

섬유 기반 방법

섬유 기반 방법은 분산을 보상하기 위해 짧은 길이의 섬유를 사용합니다. 분산 보상을 위한 다양한 기술로는 분산 보상 섬유(DCF), 역 분산 섬유, 음의 분산 섬유 등이 있습니다.

분산 보상 섬유(DCF)

DCF는 분산 보상의 주요 기술로, 양의 분산을 가진 운반 섬유와 달리 큰 음의 분산 계수를 가진 특수 설계 광섬유를 사용합니다. 적절한 길이의 DCF는 주어진 길이의 운반 섬유에 누적된 색인 분산을 보상할 수 있습니다. 표준 모듈은 일반적으로 20km SSMF의 분산에 해당하는 미세 조정된 분산 값을 가지고 상용화됩니다.

주요 장점

이 기술의 주요 장점은 광대역 운영, 부드러운 분산 특성, 그리고 우수한 광학적 특성을 제공한다는 점입니다. 초기 DCF 세대에서는 SSMF의 약 60% 분산 경사만 보상할 수 있었습니다. 현재, SSMF와 E-LEAF 모두 100% 경사 매칭이 상용화되었습니다.

그러나 1세대 DCF 기반 분산 보상 모듈은 널리 배포되어 있으며, 이에 따른 경사 불일치는 해결해야 할 문제입니다. 또한, DCF는 상당한 삽입 손실을 가지며, 최근 보고에 따라 개선이 이루어지고 있습니다.

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