Coherent communication systems : nonlinear phase noise estimation and study of the duobinary phase modulation format
Systèmes de communications cohérents : estimation du bruit de phase non-linéaire et étude de la modulation de phase duobinaire
Résumé
Many alternatives to classical intensity modulation schemes have recently been proposed for optical communications. Coherent systems, using the optical phase as the information carrier, have many advantages over their counterparts : better sensitivity, higher nonlinear effect tolerance. Nevertheless, they show a different behavior to noise accumulated during the propagation. The Kerr effect induces a nonlinear phase noise which limits performances.
In the first part, a fast estimation, either analytical or semi-analytical, of these fluctuations is proposed for two different cases. The results given by the moment method and the perturbation theory are compared with numerical simulations of the propagation. We have also conducted an experimental study of the influence of the dispersion map on phase noise.
In the second part, we propose and study a new modulation format based on continuous differential phase modulation to improve spectral efficiency. This format consists in modulating the optical phase with a 3 level (duobinary) signal. Its performances are compared with those of standard formats in a 10 Gbit/s recirculating loop experiment.
In the first part, a fast estimation, either analytical or semi-analytical, of these fluctuations is proposed for two different cases. The results given by the moment method and the perturbation theory are compared with numerical simulations of the propagation. We have also conducted an experimental study of the influence of the dispersion map on phase noise.
In the second part, we propose and study a new modulation format based on continuous differential phase modulation to improve spectral efficiency. This format consists in modulating the optical phase with a 3 level (duobinary) signal. Its performances are compared with those of standard formats in a 10 Gbit/s recirculating loop experiment.
Récemment, nombres d'alternatives à la traditionnelle modulation d'intensité ont été proposées dans le contexte des télécommunications optiques. Les systèmes dits cohérents, utilisant la phase de l'onde optique, présentent de nombreux avantages : meilleure sensibilité, resistance à divers effets non-linéaires. Ils montrent néanmoins un comportement différent vis à vis du bruit accumulé lors de la propagation. L'effet Kerr dans la fibre induit un bruit de phase non-linéaire qui limite les performances de ces systèmes.
Dans une première partie, l'estimation rapide, analytique ou semi-analytique, de ces fluctuations est proposée dans deux contextes différents. Les résultats alors obtenus par application de la méthode des moments et de la théorie des perturbations sont validés par des simulations numériques de la propagation. Nous menons également une étude expérimentale de l'influence de la carte de dispersion sur le bruit de phase.
Dans une deuxième partie, nous proposons et étudions un format de modulation basé sur la modulation de phase différentielle continue, dans le but d'améliorer l'efficacité spectrale. Ce format est obtenu en modulant la phase optique par un signal à trois niveaux de type duobinaire. Ses performances sont comparées à celles des formats standards au débit de 10 Gbit/s lors d'une expérience utilisant une boucle à recirculation.
Dans une première partie, l'estimation rapide, analytique ou semi-analytique, de ces fluctuations est proposée dans deux contextes différents. Les résultats alors obtenus par application de la méthode des moments et de la théorie des perturbations sont validés par des simulations numériques de la propagation. Nous menons également une étude expérimentale de l'influence de la carte de dispersion sur le bruit de phase.
Dans une deuxième partie, nous proposons et étudions un format de modulation basé sur la modulation de phase différentielle continue, dans le but d'améliorer l'efficacité spectrale. Ce format est obtenu en modulant la phase optique par un signal à trois niveaux de type duobinaire. Ses performances sont comparées à celles des formats standards au débit de 10 Gbit/s lors d'une expérience utilisant une boucle à recirculation.