Coherent Optical Fiber Communications

Intensity Modulation (IM):

Adalah salah satu skema transmisi yang digunakan dalam sistem transmisi serat optik dimana intensitas cahaya dari sumber optik dimodulasi secara linier dengan input electrical signal voltage. Hal ini tidak mempengaruhi frekuensi atau fase dari pembawa optik, karena suatu photodetector hanya akan merespon perubahan pada level power (intensitas) dari suatu sinyal optik dan bukan pada frekuensi atau fase. Pada proses akhir penerimaan, satu akan menggunakan direct detection (DD) untuk mengkonvensi ulang sinyal optik menjadi suatu sinyal elektrik. Dalam hal ini sistem optik direct detection searah dengan jalan jalur sinyal radio crystal pertama yang mendeteksi sinyal siaran radio.

Metode IM/DD menawarkan sistem yang sederhana dan relatif murah, tetapi memiliki kelemahan seperti sensitifitas/kepekaan yang terbatas dan tidak dapat menggunakan keuntungan secara maksimal dari kemampuan bandwith yang besar dari serat optik.

Sekitar tahun 1978, peneliti-peneliti komponen telah menemukan kemurnian warna/spektrum & stabilitas frekuensi dari laser semikonduktor pada suatu titik dimana skema-skema yang menggunakan deteksi heterodyne atau homodyne dari sinyal optik mulai nampak nyata.

Sistem komunikasi optik yang menggunakan deteksi heterodyne atau homodyne pada umumnya dalam literatur serat optik dikenal sebagai Coherent Optical Communication System. Pada teknik ini, cahaya diperlakukan sebagai pembawa medium yang dapat berupa amplitudo, frekuensi atau modulasi fase yang mirip dengan metode yang digunakan dalam sistem radio mikrowave.

Ada 2 hubungan utama dari skema Coherent Optical Communication, yaitu:

1.    Sensitivitas receiver yang nyaris ideal ( mencapai 20 dB pada direct detection)

2.    Selektifitas frekuensi tingkat tinggi

Selektifitas dari sistem koherent mengacu pada kenyataan bahwa fiber elektronik lebih sempit daripada lebar filter optik untuk memiliki channel. Hal ini nampak pada gambar 10.1.

 Tampak bahwa panjang gelombang passband sebesar 2 mm dari suatu filter optik sama dengan frekuensi passband 240 GHz. Bandingkan dengan lebar filter elektrik yang sebesar 2 GHz, akan nampak bahwa filter elektrik menyediakan beberapa pilihan magnitude dengan selektifitas frekuensi. Jadi densitas channel dari suatu sistem multi channel coherent dapat 100 x untuk direct detection. Multi channel coherent system adalah jumlah channel per unit bandwith.

Dua daerah transmisi fiber optik yang dapat digunakan untuk sistem coherent adalah daerah 1270-1350 nm & 1480-1600 nm. Sebagai contoh (dapat dilihat pada gambar 10.2) dengan jarak channel 10 GHz, secara teori, suatu sistem dapat mempunyai minimum 1000 channels pada panjang gelombang jendela dari 1270-1350 nm & 1500 channels dari 1480-1600 nm. Karena itu deteksi optikal coherent analog dengan super heterodyne detection pada radio modern.

Pada kenyataannya, pembuatan sistem seperti ini sangat tergantung pada beberapa hal, antara lain:

1.    Kemungkinan untuk mengembangkan semikonduktor coherent yang sesungguhnya yang dapat dijalankan diatas bandwith 30.000 GHz dari suatu single mode serat optik.

2.    Implementasi  metode pengkodean yang tepat untuk memasukkan data pada pembawa optik.

3.    Pengembangan metode kontrol polarisasi yang praktis untuk receiver.

Karena itu, bab ini akan membahas topik-topik sebagai berikut :

1.    Definisi & klasifikasi sistem koheren

2.    Syarat-syarat laser semikonduktor

3.    Sensitivitas receiver untuk teknik modulasi yang berbeda

4.    Kebutuhan kontrol polarisasi pada sistem koheren

10.1 Definisi dan klarifikasi sistem koheren

Dalam literatur komunikasi serat optik, istilah “Coherent” mengacu pada segala hal yang berhubungan dengan teknik menggunakan penggabungan non linier antara 2 gelombang optik. Hal ini bertentangan dengan literatur komunikasi radio, dimana istilah “Coherent” mengacu pada teknik-teknik mendeteksi dimana fase absolut dari sinyal berikutnya dikenali oleh receiver. Akibatnya, banyak teknik yang disebut “Coheren” dalam komunikasi serat optik, dianggap “incoherent” dalam literatur komunikasi radio.

10.1.1 Konsep Dasar

Gambar 10.3 menggambarkan konsep dasar dalam sistem serat optik koheren. Berikut ini bentuk dari medan listrik dari sinyal yang dibangkitkan suatu gelombang datar :

                                    Es = As cos [w_s t + f_s (t) ]  (10.1)

            Dimana :         As = amplitudo dari sinyal optik medan listrik

                                    w_s = frekuensi carrier sinyal optik

                                    f_s = fase sinyal optik

Untuk mengirim suatu informasi, kita dapat memodulasikan salah satu dari amplitudo, frekuensi atau fase dari pembawa optik. Ketiga teknik modulasi ini dapat diimplementasikan masing-masing sebagai berikut :

1.   Amplitudo shift keying (ASK) atau on-off keying (OOK)

·      f_s konstan

·      As mengambil 1 dari 2 harga yang ada setiap periode bit, tergantung apakah harga 0 atau 1 yang dikirimkan

2.   Frequency Shift Keying (FSK)

·      As konstan

·      f_s (t) adalah salah satu dari w₁t atau w₂t, dimana frekuensi w₁ & w₂ mewakili harga sinyal biner.

3.   Phase shift keying (PSK)

·      Informasi dibawa oleh fase yang berubah-rubah, tergantung dari gelombang sinusnya

f_s(t) = b sin w_m t  ,

b        = index modulasi

 w_m = frekuensi modulasi

Pada sistem direct detection, sinyal elektrik menuju level power optik dari transmitter amplitudo modulator yang merupakan sumber cahaya. Karena itu power optik proporsional terhadap level sinyal saat sekarang. Pada receiver, sinyal optik yang berikutnya diubah langsung sebagai hasil output berubah menjadi elektrik yang termodulasi. Arus yang langsung terdeteksi ini proportional terhadap intensitas I_DD dari sinyal optik 

                                    I_DD = Es.Es* = ½ As² [1+cos (2w_st + 2f_s)]       (10-2)

Bentuk yang berhubungan dengan cos(2w_st + 2f_s) dieliminasi dengan receiver, karena frekuensinya ( yang 2 x frekuensi carrier optik) melebihi kapasitas respon detektor. Karena itu direct detection pada persamaan 10-2 menjadi :

                                    I_DD = Es.Es* =1/2 As²             (10-3)

Pada proses akhir penerimaan dalam sistem gelombang cahaya koheren, mula-mula receiver menambah suatu gelombang optik yang dikembangkan secara lokal pada sinyal informasi yang akan datang kemudian mendeteksi kombinasinya. Ada 4 dasar format demodulasi, tergantung pada bagaimana sinyal optik digabung dengan oscillator lokal (yang mana memberikan heterodyne atau homodyne detection) & bagaimana sinyal elektrik dideteksi (synchronous atau asynchronous). Dalam kasus ini, homodyne receiver lebih sensitif daripada heterodyne receivers & synchronous detection lebih sensitif daripada asynchronous detection.

Penggabungan sinyal pembawa informasi dan oscillator koheren dapat selesai pada tahap photodetector (keadaan dimana photodetector mengambil tempat) apabila medan local oscillator (LO) mempunyai bentuk sebagai berikut :

                                    E_LO = A_LO cos [w_LO t +f_LO (t)]                         (10-4)

            Dimana :

                                    A_LO  = amplitudo dari medan oscillator lokal

                                    w_LO  = frekuensi dari medan oscillator lokal

                                    f_LO(t) = fase dari medan oscillator lokal

Karena itu arus yang terdeteksi proporsional terhadap kuadrat medan listrik total dari sinyal yang jatuh pada photodetector.

I_coh (t) = (Es + E_LO)²

                        = ½ As² +1/2 A_LO² + AsA_LO cos [(ws-w_LO)t + f(t)] cos q(t)    (10-5)

dimana :

                                    f(t) = f_s(t) - f_LO(t)    dan

Melambangkan polarisasi tak beraturan antara gelombang sinyal dan gelombang local oscillator. Hal ini hanya berlaku untuk keadaan dimana photodetector tidak merespon pada proses osilasi dekat frekuensi 2 w_s. Karena power optik proporsional terhadap intensitas, maka pada photodetector di peroleh :

            P(t) = Ps + P_LO + 2Ö(Ps P_LO) cos [(w_s-w_LO)t +f(t)] cos q(t)     (10-6)

            - Ps  = power sinyal

              P_LO = power local oscillator

Dengan syarat : P_LO > Ps

- w_IF = w_s-w_LO

       w_IF adalah frekuensi intermediate

Biasanya berada pada range frekuensi radio dari puluhan hingga ratusan megahertz.

-  f(t) berharga beda fase untuk waktu yang berbeda antara sinyal dan      local oscillator.

10.1.2 Homodyne detection

                        Homodyne detection adalah keadaan dimana sinyal carrier dan frekuensi oscillator lokal sebanding atau w _IF  = 0 dengan persamaan :

 

Untuk pengiriman informasi dapat digunakan OOK (sinyal level Ps berubah ketika f(t) konstan) atau PSK (fase sinyal fs(t) berubah dan Ps konstan). Bila P_LO > Ps dan P_LO konstan maka ruas kanan dari persamaan di atas akan berisi informasi yang dikirim, bila persamaan diatas bertambah dengan adanya penambahan daya laser maka oscillator lokal akan berfungsi sebagai sinyal amplifier yang memberikan sensitivitas penerimaan besar daripada pendeteksian langsung dan tidak ada demodulasi listrik.

Penerima homodyne menghasilkan sistem koheren yang paling sensitif tapi juga paling sulit dibuat dan oscillator lokal harus dikontrol oleh perulangan  fase optik tertutup serta frekuensi sinyal dan oscillator lokal harus sama.

10.1.3 Heterodyne detection

Pada heterodyne detection frekuensi intermediate w _IF  / 0 dan perulangan fase optik tertutup tidak diperlukan. Penerima heterodyne jauh lebih mudah diimplementasikan daripada penerima homodyne dan teknik modulasi OOK, FSK atau PSK dapat digunakan, arus dc difilter pada output penerima serta arus IF dikuatkan lalu dikembalikan ke sinyal informasi menggunakan demodulasi RF. Jika Ps < P_LO nilai pertama ruaskanan persamaan 10-6 dapat dihiraukan  dan arus output penerima

berisi persamaan dc :

Dan perubahan waktu IF :

10.2   Kebutuhan dari laser semikonduktor

Untuk sistem transmisi fiber optic koheren diperlukan laser semikonduktor single mode dengan lebar gelombang sempit, frekuensi stabil dan kemampuan tuning dari panjang gelombang.

10.2.1   Lebar baris source

Garis emisi dari spektrum laser semikonduktor konvensional Fabry Perot berjarak 0.1-1.0 nm dengan panjang gelombang optik 1-5 nm seperti pada  Fig. 10.4. Persamaan lebar baris  adalah :

Jadi panjang gelombang 1-5 nm  sesuai dengan lebar garis optik pada range 175-880 GHz.

Error perubahan random pada fase ini disebut phase errors dan berhubungan dengan waktu koheren dari laser. Waktu koheren dari source hampir sama dengan waktu yang dibutuhkan pada fase signifikan untuk terjadi error satu radian atau 60⁰. Bila waktu koheren berkebalikan dengan lebar spektrum output laser maka waktu koheren yang panjang sesuai dengan panjang gelombang spektrum  yang sempit. Lebar baris tergantung dari bentuk modulasi pada pemancar, bit rate yang dikirimkan dan teknik demodulasi pada penerima. Source yang rendah mempunyai frekuensi lorentz, lebar baris dari sinyal IF tanpa modulasi sama dengan jumlah source dan lebar baris oscillator lokal serta menggunakan synchronous detection. Sebagai contoh 1 Gb/s pada sistem PSK heterodyne membutuhkan lebar baris sinyal IF sebesar 0.2 % dari bit rate untuk mencapai sensitivitas penerima sebesar 1 dB. Pada PSK homodyne sistem yang dipancarkan pada lebar baris 1 Gb/s membutuhkan 0.02 % dari bit rate.

Untuk ASK dan beberapa bentuk FSK dapat  digunakan asynchronous detection dimana untuk pengiriman sebesar 1 Gb/s menggunakan lebar baris sekitar 40 MHz. Hal ini mungkin dengan menggunakan lase berpasangan distributed-feedback (DFB) untuk source informasi dan oscillator lokal pada baris atas horisontal.

10.2.2. Pengaturan lebar gelombang

                        Seperti yang dapat kita lihat pada persamaan 10-9 frekuensi menengah tetap W_if  dibutuhkan untuk menjaga derajat dari bit error rate. Jadi disamping dibutuhkan narrow line width beberapa dari pengaturan lebar gelombang (atau persamaannya, seleksi frekuensi) dibutuhkan untuk meluruskan pengiriman dan oscillator laser setempat.

Untuk pendeteksi heterodyne atau homodyne :

Contoh : 10.2. Pada prinsip dasar hubungan C=lV, kita dapat lihat bahwa operasi dari lebar gelombang 1500 nm sama dengan frekuensi pembawa optikal adalah :

Untuk data rate dalam jarak 200 Mb/s sangat dibutuhkan untuk laser untuk mendapat frekuensi stabil 1 Mhz atau kurang. Jika kita menginginkan stabiliti dari Df = 1 Mhz, maka :

Dimana secara tidak langsung sedikit stabilitas adalah 2 x 10⁸

Untuk menjaga derajat bit error rate, pendisainer dapat mengembangkan beberapa macam optikal dan IF frekuensi control teknik. Gambar 10-6 menunjukkan secara garis besar skema untuk mencapai stabilitas frekuensi dalam sistem coherent. Pada transmitter perputaran feedback biasanya digunakan untuk mengunci frekuensi dari sumber ke frekuensi standard optikal seperti habry Perot inter Peronuter, fiber optik resonator atau atomic or molecul absorption line.

Sejak frekuensi emisi berdasarkan single mode laser bergantung pada beberapa faktor seperti suhu, arus bias, optikal feedback dan modulasi; salah satu dapat digunakan untuk mengatur frekuensi laser.

                        Pada penerima dapat diuji frekuensi dari heterodyne detektor. IF signal dan kemudian menggunakan baik suhu atau teknik kontrol arus injeksi untuk mempertahankan frekuensi tengah konstan dari laser local oscillator.

Harga khusus dari suhu dan arus bergantung dari laser berturut-turut adalah 10 s/d 20 GHz/°c dan 1 s/d 5 GHz/mA. Jadi stabilisasi dari frekuensi tengah dari laser dapat dicapai baik dengan arus injeksi atau dengan mengubah suhu. Untuk arus injeksi ini adalah persamaan untuk mengatur lebar gelombang dari 0,75x10^-2 sampai 3,8x10^-2 nm/mA. Sebagai contoh untuk 3 elektrode pengaturan lebar gelombang laser DBR dapat dilihat dalam gambar 10-7. Pengaturan berlanjutan jarak 2 nm (240GHz) memiliki karakteristik seperti dalam gambar 10-7 dapat dicapai.

10.3. Teknik modulasi

Dalam bagian 10-1 kita lihat ada 3 cara dasar dimana informasi dapat kita kirim dalam sistem optikal coherent transmisi, yaitu Phase Shift Keying (PSK), frekuensi shift keying (FSK) atau Amplitude Shift Keying (ASK). Dalam Binery digital sistem perintah teknik Ask adalah on-off keying (OOK) untuk membetulkan informasi pada penerima, salah satu dapat digunakan homodyne atau heterodyne optikal detektor teknik bersama dengan salah satu syncron atau asinkron detektor elektrik. Pilihan khusus dari modulasi dan demodulasi metode menentukan sensitivitas penerimaan secara pasti.

   Secara umum satu karakteristik penampilan dari komunikasi digital sistem berhubungan dengan Bit Error Rate. BER bergantung pada Signal to raise Rasio (S/N) dan fungsi kemungkinan density (PDF) pada output penerima (dari input sampai comparator). Sejak local oscillator power tinggi, PDF.

Untuk kedua baik heterodyne atau homodyne teknik, BER hanya tergantung pada signal to noise rasio. Juga satu dapat dijelaskan sensitivitas penerima berhubungan dengan S/N berpengaruh pada output. Penerima dimana secara langsung ke signal power penerima optik. Biasanya sensitivitas penerima untuk macam lain coherent optikal teknik penerimaan telah dijelaskan berhubungan dengan jumlah rata-rata photons dibutuhkan untuk mencapai 10^-9 BER.

10.3.1. Pendeteksi langsung OOK

                        Untuk membuat perbandingan antara beberapa teknik deteksi. Pertama-tama kita lihat pendeteksi langsung OOK sistem. Misalnya kita kirim rangkaian OOK dari 1 dan 0 pulsa yang mana terjadi sama kemungkinannya. Sejak Data OOK dikirim hanya membutuhkan ½ waktu rata-rata, jumlah photons dibutuhkan per bit dari informasi adalah ½ jumlah yang dibutuhkan per pulsa. Juga jika N dan O pasangan hole elektron akan terbentuk sebelum pulsa 1 dan 0, berturut-turut, kemudian jumlah rata-rata photons per bit N_p untuk kesatuan efisiensi quantum (h=1) adalah

Atau, N=2. Np dari persamaan (7-26) kita dapat kesempatan mengubah kesalahan

½ Pr (0)=1/2 e^-2Np    (10.12)

Persamaan 10.12 secara tidak langsung kira-kira 10 photons per bit dibutuhkan untuk mendapat BER 10^-9 untuk sistem OOK detektor langsung.

                        Secara praktis limit quantum dasar sangat sulit untuk dicapai pada detektor penerima langsung. Penguat elektron diikuti photo detektor ditambah thermal noise dan shot noise maka dibutuhkan tingkat tenaga penerima sekitar 13-20 dB diatas quantum limit.

10.3.2 OOK Homodyne sistem

            Menurut catatan pada bagian 10.1 baik homodyne atau heterodyne pada penerima dapat digunakan dengan OOK modulasi. Mari kita lihat pertama homodyne. Ketika pulsa 0 dengan durasi T diterima, rata-rata jumlah No dari pasangan elektrik hole dibentuk sama sederhana dengan jumlah yang dihasilkan oleh osilasi lokal yaitu :

 N₀ = A_LO² T

Untuk pulsa 1, rata-rata jumlah pasangan elektron hole  N₁ adalah :

N₁ = (A_LO + A₃)²T = (A_LO² + 2 A_LO A₃)T  …. 10.14

Dimana perkiraan berdasarkan dari kondisi A²₁₀ >A²₃ . Sejak oscillator lokal, tenaga output lebih tinggi dibanding tingkat signal penerima, tegangan V dapat dilihat pada decoder dalam penerima sebelum pulsa 1 adalah :

V =N₁- N₀ = 2 A_LO A₃T     … 10.15

Dan pendekatan rms noise s adalah

                                    s = ÖN₁ = ÖN₀    ….  10.16

Dari persamaan 23 kita mendapat BER

 Pe=BER= ½ [1-erf(V/(2Ö2s)]

     = ½ erfc (V/(2Ö2s)) = ½ erfc ((A₃T^1/2)/Ö2).. 10.17

dimana erfc (x)=1-erfc(x) adalah fungsi pengimbang error

Dari persamaan 7-1 kita mengulang untuk mencapai BER 10^-9 kita membutuhkan V/g = 12 menggunakan persamaan 10-15 dan 10-16.

                        Ag² T = 36          …       (10.18)

Yang mana dibutuhkan jumlah signal photon terbentuk per pulsa. Juga untuk OOK homodyne detektor. Energi rata-rata pada setiap pulsa yang harus dihasilkan 36 pasang elektron hole. Dalam kasus ideal ketika efisiensi quantum.

10^-9 BER dapat dicapai dengan energi rata-rata penerimaan optikal sebesar 36 photons per pulsa. Sekali lagi seperti bagian 10.3.1. Jika kita memperkirakan rangkaian OOK pulsa 1 dan 0 terjadi dengan kemungkinan yang sama, maka rata-rata jumlah penerimaan photon per bit informasi, Np adalah 10. 

(1/2 jumlah yang dibutuhkan per pulsa)

Jadi untuk OOK homodyne detektor memberikan BER

                        BER= ½ erfc (ÖhNp)

Untuk penyederhanaan ini kita tulis dengan pendekatan ke

                        erfc (Öx) untuk x ³ 5 adalah

            maka

Untuk hNp ³ 5 untuk OOK homodyne detector.                    

10.3.3 PSK Homodyne System

                        Penemuan modulasi PSK oleh Homodyne memperlihatkan sensitivitas penerima yang terbaik secara teori, tetapi hal itu juga merupakan metode yang paling sulit untuk alat. Gb 10-8 menunjukkan set up dasar / pokok untuk penerima homodyne. Signal optikal yang sedang naik / termasuk pertama kali dikombinasikan dengan gelombang optikal yang kuat yang dipancarkan dari oscillator lokal. Ini diselesaikan dengan menggunakan “fiber directional coupler” atau “Reflecting plate” sebagian yang disebut “beam splitter” ketika “beam splitter” digunakan, ini dibuat hampir transparan seluruhnya, karena signal yang baru masuk jauh lebih lemah daripada output oscillator lokal.

Seperti yang terlihat pada Eq (10-7), informasi dikirim dengan mengubah fase gelombang transmisi. Untuk “pulsa 0” signal dan oscillator lokal keluar dari fase, sehingga jumlah yang dihasilkan dari pasangan-pasangan lubang elektron adalah :

N₀ = (A_LO - A_s)²T                   (10-22)

Sama halnya untuk “pulsa1”, signal-signal ada dalam fase, sehingga :

N₁ = (A _LO) +A_s)²T              ( l0-23)

Akibatnya, voltase yang terlihat oleh alat pembaca sandi dalam penerima adalah:

      V = N₁ - N₀ =   ( A_LO + A_s)²T - ( A_LO - A_s)²T = 4A_LOA_sT       (10-24)

dan “associated rms noise” adalah:

s = ÖA_LO²T                  (10-25)

Seperti dalam kasus homodyne OOK detection kondisi V/s  =12 untuk BER dari 10^-9 menghasilkan:

A_LO²T = 9                               (10-26)

Hal ini berarti untuk deteksi homodyne PSK yang ideal (h=1), rata-rata dari 9 photons per bit dibutuhkan untuk mencapai 10^-9 BER. Sebagai catatan, disini kita tidak perlu memperhitungkan perbedaan antara photons per pulsa dan photons per bit seperti dalam kasus OOK, karena signal optik PSK ada dalam setiap waktu.Dengan mengunakan Eq(7-23), BER = 1/2 erfc Ö2hNp  (10-27); untuk deteksi homodyne PSK.

10.3.4 Pola deteksi Heterodyne

                        Analisa untuk penerima heterodyne lebih rumit daripada homodyne, karena output photodetector muncul dalam frekuensi lanjutan / menengah. Bentuk atraktif penerima heterodyne adalah bahwa mereka dapat menggunakan detektor synchronous atau asynchronous. Gb 10-9 menunjukkan konfigurasi penerima umum. Mari kita lihat hal tsb untuk PSK. Dalam deteksi PSK Synchronous (10-9a), menggunakan sirkuit “carrier recovery”, yang biasanya merupakan “a microwave phase – locked loop” (PLL), untuk menghasilkan / membangkitkan yang berkaitan dengan fase lokal. Frekuensi Carrier lanjutan diperoleh dengan mencampur output PLL dengan signal frekuensi lanjutan, yang kemudian menggunakan “filter – lowpass” untuk menghasilkan signal “baseband”. BER untuk “heterodyne PSK Synchronous” diberikan dengan:

BER = ½ erfc ÖhN_p               (10-28)

Dalam hal ini, penerima PSK yang ideal membutuhkan 18 photons per photons per bit untuk 10^-9 BER. Sebagai catatan, hal tsb sama dengan untuk deteksi homodyne OOK.

                        Teknik yang lebih mudah tapi kuat yang tidak menggunakan PLL adalah deteksi asynchronous, seperti digambarkan dalam gambar 10-9b. Teknik ini dinamakan PSK yang berbeda atau DPSK. Disini, sirkuit “carrier-recovery” digantikan oleh “1 bit delay line” yang sederhana. Karena dengan metode PSK, informasi ditulis dalam sandi dengan perubahan dalam fase optikal, alat pencampur tersebut akan menghasilkan output + atau – tergantung apakah fase signal yang telah diterima telah berubah dari bit yang sebelumnya atau tidak. Informasi yang ditransmisi adalah yang dihasilkan dari output tersebut. Teknik DPSK ini mempunyai sensitivitas hampir sama dengan deteksi PSK heterodyne synchronous, dengan sedikit kesalahan nilai

BER =1/2 exp(-hN_p)               (10-29)

Untuk BER dari 10^-9 , kita membutuhkan 20 photons per bit, yaitu 0,5 dB (penalti) berkenaan dengan deteksi heterodyne synchronous dari PSK. Analog kasus psk, deteksi heterodyne OOK synchronous = 3 dB kurang sensitive daripada homodyne OOK. BER tersebut dihasilkan dengan :

            BER = ½ erfc Ö1/2 hN_p             (10-30)

Disini 1 memerlukan minimum 36 photons per bit untuk 1 10^-9 bit kesalahan nilai. Dalam hal deteksi heterodyne OOK asynchronous, kesalahan nilai bit dihitung dengan :

                                    BER = ½  exp(-1/2 hN_p)         (10-31)

Deteksi heterodyne OOK asynchronous tersebut membutuhkan 40 photons per bits untuk 10^-9 BER, yang 3 dB kurang sensitif dari DSPK.

Sensitivitas penerima untuk teknik 10-1 memberi probabilitas kesalahan sebagai jumlah photons yang diterima per bit, Np, dan tabel 10-2 menunjukkan banyaknya photons yang diperlukan untuk 10^-9 BER oleh penerima ideal yang mempunyai photodetector dengan efisiensi kuantum h=1

                        Rangkuman persyaratan-persyaratan kelebaran garis terhadap photons per bit untuk sistem heterodyne PSK, FSK, dan OOK diberikan pada gb 10-10, 10^-9 BER.

Seperti yang terlihat dalam gb 10-5, PSK memberi sensitivitas terbaik untuk sumber dengan kelebaran garis yang sangat sempit. Meskipun demikian, ketika lebar garis lebih besar dari 0.2 % dari nilai bit, sensitivitas menurun dengan cepat. Sebagai perbandingan, karena signal modulasi  FSK dan OOK dapat dideteksi dengan menggunakan alat ukur tenaga optikal yang tidak sensitive terhadap fase kegaduhan dan transmisi, mereka mempertahankan tampilan yang baik dengan sensitivitas di bawah 60 photons per bit untuk lebar garis s/d kesatuan pendekatan nilai rasio bit.

10.3.5. Tampilan perbaikan pemakaian kata sandi / coding

                        Analisa di atas telah memperkirakan kode transmisi yang sederhana. Dalam pola-pola ini persyaratan lebar garis laser merupakan 1 dari faktor pembatas dalam tampilan sistem, khususnya ketika fase optikal- “locked loops” diperlukan. Meskipun demikian, dengan mengaplikasikan teknik kontrol–kesalahan yang sesuai, lebar garis laser dapat dikurangi lebih banyak dan sensitivitas penerima akan diperbaiki secara signifikasi. Hal ini diperhitungkan oleh Wu Wang, dan Wu menggunakan (n,k), sepasang kode blok.

Mengingat hal tersebut, informasi bits dalam kode k blok ditransformasikan dalam blok n bits yang lebih besar dengan menambah bit n-k yang berlebihan yang dapat digunakan untuk mengontrol kesalahan. Dalam pemakaian coding yang rumit, data informasi dilewatkan melalui linear shift register dengan tahap keras. Untuk setiap k potongan informasi disimpan dalam shift register, terdapat linear logic sirkuit yang beroperasi pada shift register. Kode nilai R=k/n. Parameter k disebut panjang pembatas dari kode yang rumit.

            Hasil dari beberapa panjang pembatas digambarkan dalam gb 10-11 dan 10-12. Disini poros horisontal membuat lebar garis dinormalkan sesuai nilai data. Gb 10-11 menunjukkan bahwa untuk BER 10^-9, persyaratan lebar garis dapat dikurangi lebih dari urutan/golongan besarnya untuk K=11. Sebagai tambahan, 10-12 menunjukkan bahwa untuk lebar garis yang dibuat, sensitivitas penerima dapat meningkat dari 1 ke 10 dB, tergantung dari kode panjang pembatas.

10.4 Persyaratan-persyaratan kontrol polarisasi

Seperti kita lihat dari Eq (10-6), kekuatan optikal jatuh pada photodetector merupakan fungsi penjajaran polarisasi Cos q (t) antara gelombang signal dan gelombang oscillator lokal. Untuk mencapai tahap/derajat tinggi dari kebenaran dalam signal yang diperbaiki, tahap ini seharusnya tetap konstan dan sama.

Sumber-sumber ringan semikonduktor bukan merupakan yang perlu diperhatikan, karena output optikal secara umum dipolarisasikan dalam bentuk garis. Problem yang dapat timbul dalam hubungan komunikasi optikal yang koheren berhubungan dengan optikal fiber. Akibatnya, pada tahap polarisasi pada penerima biasanya tidak hanya kliptikal tapi juga berubah sesuai waktu seperti gerakan serabut. Fluktuasi polarisasi dapat menyebabkan kekaburan yang dalam dan kehilangan signal.

   Meskipun terdapat banyak aktifitas dalam polarisasi yang berkembang mempertahankan “fibers” dan penyambung, sejumlah serabut mode tunggal yang simetris (pertahanan-non polarisasi) sudah diinstall. Para peneliti telah mengerjakan tugas yang besar dalam teknik pengujian untuk mencocokkan waktu yang bervariasi dari polarisasi dari signal yang baru naik dengan oscillator lokal, dan dalam polarisasi insensitive yang berkembang, atau perbedaan polarisasi. Meskipun banyak dari metode ini telah melalui percobaan lapangan, kerja yang lebih jauh tetap ada dalam semakin menyebarkan implementasi dari sistem koheren.

Posted in: Sistem Komunikasi Serat Optik