استراتيجيات تخفيف ظاهرة خلط الموجات الرباعي (FWM) في أنظمة الألياف الضوئية بتقنية تقسيم الطول الموجي الكثيف (DWDM) عالية السعة: مراجعة وتحليل مقارن

الملخص

يعد خلط الموجات الرباعي (FWM) ظاهرة بصرية غير خطية كبيرة يمكن أن تؤثر بشكل خطير على أداء أنظمة تقسيم الطول الموجي الكثيف (DWDM) في اتصالات الألياف الضوئية. يحدث خلط الموجات الرباعي عندما تتفاعل إشارات بصرية متعددة ذات أطوال موجية متقاربة داخل الوسط غير الخطي لليف الضوئي، مما يؤدي إلى توليد نواتج خلط غير مرغوب فيها يمكن أن تتداخل مع الإشارات الأصلية. يؤدي هذا التفاعل إلى تدهور جودة الإشارة، مما يحد من السعة الإجمالية للنظام ويزيد من معدل خطأ البت (BER). ومع زيادة الطلب على عرض النطاق الترددي العالي وسعة النظام، يصبح تخفيف أثر خلط الموجات الرباعي أمراً حاسماً لضمان الأداء الأمثل في أنظمة الاتصالات الحديثة عالية السعة. تستكشف هذه الورقة تقنيات مختلفة لتثبيط خلط الموجات الرباعي في أنظمة DWDM، مع التركيز على الاستراتيجيات التي تهدف إلى تقليل توليد نواتج الخلط وتعزيز سلامة الإشارة. تبحث الدراسة في تقنيات مثل زيادة التباعد بين القنوات، مما يقلل من تفاعل الإشارة، واستخدام الألياف ذات التشتت المزاح (DSF) والألياف ذات التشتت المزاح غير الصفري (NZDSF)، والتي تخفف من التأثيرات غير الخطية. كما يتم تحليل إدارة القدرة، بما في ذلك تقليل القدرة الضوئية، لإمكانياتها في التحكم في حجم خلط الموجات الرباعي، بينما يتم تقييم تقنيات إدارة الاستقطاب ومخططات تعديل الطور، مثل مفتاح إزاحة الطور (PSK) ومفتاح إزاحة الطور الرباعي (QPSK)، لتقليل التداخل وتقليل الترابط بين الإشارات. تظهر نتائج المحاكاة تحسينات في نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR)، وعامل الجودة (Q-factor)، وكفاءة الإرسال الإجمالية عند تطبيق هذه التقنيات. تشير النتائج إلى أن الجمع بين هذه الطرق يمكن أن يثبط بفعالية خلط الموجات الرباعي ويحسن أداء أنظمة DWDM، مما يدعم الطلب المتزايد على نقل البيانات عالي السرعة. تقدم هذه الورقة مراجعة شاملة للاستراتيجيات الحالية وتقدم رؤى حول المجالات المحتملة للبحث المستقبلي لتحسين أنظمة اتصالات الألياف الضوئية.