Point-to-point advanced self-coherent 200 Gb/s multicore fiber links supported by neural networks

Abstract

Este trabalho propõe um sistema de fibra multi-núcleo (MCF) de curto alcance de 200 Gb/s considerando lasers reais com ruído de fase (LPN) e recetores Kramers Kronig. Os lasers usados neste sistema consideram larguras de linha típicas de lasers de cavidade externa (ECL) e lasers de feedback distribuído (DFB). Uma rede neural feed-forward (FFNN) é implementada para mitigar os efeitos do LPN e da diafonia entre núcleos (ICXT). O objetivo principal deste trabalho é avaliar o impacto do LPN na melhoria de desempenho proporcionada pela FFNN proposta. Em primeiro lugar, um sistema sem LPN é estudado como referência. Posteriormente, o LPN é introduzido no sistema, com o sinal ótico injetado no núcleo interferente a considerar um laser com largura de linha típica de ECLs e lasers DFB. O sinal ótico injetado no núcleo interferido considera um laser ideal sem LPN. Concluiu-se que, aplicando a FFNN, o BER médio obtido com o ECL e o laser DFB, em comparação com o caso de referência, aumentou mais de uma ordem de grandeza. O BER médio obtido com ambos os lasers manteve-se abaixo do limite de BER quando o intervalo de tempo entre a fase de treino e uso da FFNN (ΔT) não excedeu 20% do tempo de coerência (Tc). Considerando ΔT/Tc=0.1, a FFNN proporcionou uma melhoria de 25% e 22% na probabilidade de indisponibilidade em comparação com a probabilidade de indisponibilidade antes da FFNN, ao considerar um ECL e um laser DFB, respetivamente. Essa melhoria diminui com o aumento de ΔT/Tc.

This work proposes a 200 Gb/s short-reach multi-core fiber (MCF) system considering real lasers with laser phase noise (LPN) and Kramers Kronig receivers. The lasers employed in this system consider linewidths typical of external cavity lasers (ECL) and distributed feedback lasers (DFB). A feed-forward neural network (FFNN) is implemented to mitigate the effects of the LPN and inter-core crosstalk (ICXT). The main objective of this work is to assess the impact of the LPN on the performance improvement provided by the proposed FFNN. Firstly, a system without LPN is studied as reference. Afterwards, the LPN is introduced in the system as the optical signal injected in the interfering core considered a laser with linewidth typical of ECLs and DFB lasers. The optical signal injected in the interfered core considered an ideal laser without LPN. It was concluded that, when employing the FFNN, the mean BER obtained with the ECL and DFB laser, compared to the reference case, increased more than one order of magnitude. Furthermore, the mean BER obtained with both lasers was kept below the BER threshold when the time interval between the training phase and the use of the FFNN (ΔT) did not exceed 20% of the coherence time (Tc). Considering ΔT/Tc=0.1, the FFNN provided a 25% and a 22% improvement on the outage probability when compared with the outage probability before the FFNN, while considering an ECL and a DFB laser, respectively. This improvement will decrease with the increase of the ΔT/Tc.