Dalga boyu bölmeli çoğullama sistemlerinin fiber kanallarında dört dalga-karışımı etkilerinin incelenmesi

Fiber optik kablolar, düşük zayıflama özellikleri ve 50 THz gibi yüksek bant genişliği sağlayabilen profilleri sayesinde yüksek hızlı verilerin aktarımına ulaşmak için ideal hale gelmiştir. Yüksek bit hızına sahip binlerce kilometrelik fiberler ile kurulan sistemlerde gerekli band genişliğini sağlanmak için çoğullanan kanal sayısının artırılması, yüksek iletim gücü uygulanması ya da yeterince düşük kayıplı fiber kullanımı gerekmektedir.Veri iletimi şebekelerinde artan kapasite taleplerini karşılamak amacıyla yoğun dalga boyu bölmeli çoğullama (WDM) sistemlerinde optik kanal sayısını artırmak gerekmiştir. Gerekli olan bu kanal sayısı artışı sadece kanal aralığı küçük tutularak sağlanabilir. İstenen sayıda sinyal kanalına ulaşabilmek için uluslar arası telekomünikasyon kurumu (ITU) tarafindan belirlenen son frekans aralıkları olan 25 GHz ve 12.5 GHz frekanslar kullanılmaktadır. Bu denli yakın kanal boşlukları kullanılarak elde edilen WDM sinyalleri, optik fiberin doğrusal olmayan etkileri sebebiyle ciddi sistem bozukluklarına neden olabilir. Modern WDM sistemlerinde doğrusal olmayan etkilerin başlıcaları Çapraz-Faz Modülasyonu (XPM) ve Dört-Dalga Karışımı (FWM), sistem performansını sınırlandırmaktadır. FWM etkisinin karakteristiği özellikle kanalların frekans düzlemindeki tahsisi ile ilişkilidir. Bu tez boyunca, FWM bozuklukları ve etkileri ele alınıp incelenmiştir.FWM oluşumu; kanallar arası frekans aralığı, kanal başına giriş gücü, optik fiberin dispersiyon özellikleri ve kanalların aldığı mesafe boyunca birbirleri ile etkileşimi gibi birçok faktöre bağlıdır.Dört dalga karışımı, ?Optik Kerr Etkisi? adı verilen fiber kırılma indisinin optik güç ile değişiminden gelmektedir. FWM etkisinde, eş yayılan iki dalga farklı frekanslarda iki yeni optik yan dalga üretmektedir. Bu bozucu yan dalga ürünlerinin orijinal sinyal kanalları üzerinde oluşması sonucu enerji kaybı meydana gelmekte ve çapraz karışım etkisine sebep olmaktadır. Uzun mesafeli veri iletim hatlarında, optik kuvvetlendiricilerin kullanılması; problemi daha da ciddileştirmekte olup iletilecek ana sinyal ile beraber FWM ürünü sinyallerin de kuvvetlendirilmesine, karışıma sebep olacak yeni ürünler doğmasına sebep olmaktadır. Ayrıca fibere yoğun bir giriş sinyali uygulandığında optik doğrusallık bozulmaktadır. Buna ilaveten Dispersiyonu Kaydırılmış Fiber (DSF) kullanılması durumunda, fiberin kromatik dispersiyonu ile ilişkili olarak faz uyumsuzluğunun azalması sonucu FWM etkisi gelişir. Bunun sonucu olarak elde edilen edilen sinyal gücü önemli ölçüde dalgalanır.FWM ve sınırlayıcı etkilerinin minimize edilmesi için sayısız teknik geliştirilmiştir. Kanalların spektral dağılımı, sıfır-dispersiyon dalga boyundan (?ZD) mümkün olan en uzak mesafede kanalların seçimi ve eşit olmayan bir spektral dağılım, karmaşık bir sistem tasarımı gerektiren tekniklerdir.Bu tez çalışmasında, kanal aralığının etkisi (DWDM kanal konumlandırması), faz uyuşmazlığı, kanal giriş gücünün ve fiber uzunluğunun değişiminin FWM verimliliği üzerinde etkisi sunulan algoritma kullanılarak analiz edilmiştir. ITU-T G.692 ve G.694.1 DWDM kanal dağılım standardları olan 100, 50, 25 ve 12.5 GHz kanal aralıkları ile fiber standartları olan G.652 basamak-indisli tek modlu optik fiber (step-index, SMF), G.653 dispersiyonu kaydırılmış fiber (DSF) ve G.655 sıfırlanmamış dispersiyonu kaydırılmış fiber (NZDSF) türleri simülasyonlarda karşılaştırılmıştır. Simülasyonlarda optik fiberin darbe yayılımını sayısal teknik ile araştırmak amacıyla parçalı adım Fourier metodu (SSFM) ile doğrusal olmayan Schrödinger (NLS) denklemi çözülmektedir.