Short-reach 200 Gb/s SDM network employing direct-detection and optical SSBI mitigation

Abstract

In order to respond to the growing capacity demands of next-generation optical networks, this dissertation proposes an innovative transmission scheme for direct-detection (DD) multi-core fibre (MCF) short-reach networks with one core dedicated to carriers transmission and the remaining cores dedicated to signals transmission. With this scheme, a low-complexity signal-signal beat interference (SSBI) mitigation approach can be employed. This may be of particular interest for systems requiring electronic chromatic dispersion (CD) compensation at the receiver side. The performance of a 200 Gb/s polar non-return-to-zero (NRZ) signal in a MCF short-reach network employing the proposed transmission scheme impaired by CD and the combined effect of the skew and the laser phase noise is evaluated through numerical simulation. The results show that systems employing lasers with broader linewidths become more sensitive to the skew, limiting further the system performance due to phase-tointensity conversion. When CD is not compensated, employing the SSBI mitigation technique enables distances up to 180 m, showing potential to be implemented in intra data centre networks. These results are obtained when the signal mean optical power is 18 dB higher than the carrier mean optical power, and when the SSBI estimation is not corrupted by electrical noise. Nevertheless, the higher potential of the proposed transmission scheme may be achieved for systems in which the CD effect is compensated electronically at the receiver side. For systems with full CD compensation, the results show a significant performance improvement obtained by the SSBI mitigation approach employed.

De modo a responder às crescentes exigências de capacidade das redes óticas de próxima geração, nesta dissertação propõe-se um esquema inovador de transmissão para redes de curto alcance baseado em deteção-direta (DD) e fibras multinúcleo (MCF), com um núcleo dedicado à transmissão de portadoras e os restantes núcleos dedicados à transmissão dos sinais. Com este esquema, pode ser implementada uma abordagem de mitigação da interferência do batimento sinal-sinal (SSBI) de baixa complexidade. Isto pode ser de particular interesse para sistemas que requerem compensação eletrónica da dispersão cromática (CD) no lado do recetor. O desempenho de um sinal NRZ polar de 200 Gb/s numa rede MCF de curto alcance utilizando o esquema de transmissão proposto limitado pela CD e pelo efeito combinado do atraso relativo de propagação (skew) e do ruído de fase do laser é avaliado através de simulação numérica. Os resultados mostram que os sistemas que utilizam lasers com maiores larguras de linha tornam-se mais vulneráveis ao skew, limitando mais o desempenho do sistema devido à conversão do ruído de fase em intensidade. Quando a CD não é compensada, a utilização da técnica de mitigação da SSBI permite distâncias até 180 m, mostrando potencial para ser implementada dentro de centros de dados. Estes resultados são obtidos quando a potência ótica média do sinal é 18 dB superior à potência ótica média da portadora, e quando a estimação da SSBI não é corrompida pelo ruído elétrico. No entanto, o potencial mais elevado do esquema de transmissão proposto poderá ser alcançado para sistemas em que o efeito da CD é compensado eletronicamente no lado do recetor. Para sistemas com compensação total de CD, os resultados mostram uma melhoria significativa do desempenho obtida pela abordagem de mitigação da SSBI implementada.