PDM-QPSK: on the system benefits arising from temporally interleaving polarization tributaries at 100Gb/s.

We experimentally study, over a dispersion-managed link relying on low chromatic dispersion fibre, the origins of the system benefits provided by temporally interleaving the polarization tributaries of 100Gb/s coherent RZ-PDM-QPSK by half a symbol period. Hence, we demonstrate that the amount of benefits provided by this technique is dependent on the configuration of the WDM transmission system

Utilisation de la détection cohérente pour les systèmes de transmission optique à 40 GB/s ET 100 GB/s

The next generation of fibre-optic internet infrastructure will involve long-haul transmission systems with wavelength-division-multiplexed (WDM) channels at 40 and 100 Gb/s, and will be most likely based on coherent detection. This thesis focuses on these systems. We first demonstrate their unparalleled tolerance to linear fibre impairments, thanks to digital signal processing in the receiver, making them compatible with the legacy fibre infrastructure. Nevertheless, on top of linear fibre effects, optical systems may be limited by nonlinear fibre effects. This thesis gives insights on the nonlinear behaviour of signals detected with a coherent receiver, especially when multiplexed in polarisation. We show that the two polarisation components interact nonlinearly, which limits the system reach, even if a single channel is used. We particularly investigate the evolution of the impact of nonlinearities when increasing the bit rate from 40 to 100 Gb/s. We demonstrate that moving to higher symbol rates increases the tolerance to cross nonlinearities. This thesis also gives further insight on the interaction between polarisation mode dispersion (PMD) and nonlinearities. Unlike legacy systems, we have proved that, when distributed, PDM often turns out to be beneficial by reducing these nonlinear-induced penalties. On the contrary, when lumped, PMD may further increase the detrimental impact of nonlinearities. Finally, as a proof of the carriers' interest in 100 Gb/s technologies, this thesis reports the results of a field trial we have recently conducted on Telefónica's network in Spain showing the potential of coherent technologies to upgrade already deployed networks.La prochaine génération d'infrastructures de communication par fibre optique comprendra des systèmes de transmission longue distance avec du multiplexage en longueur d'onde (WDM) à 40 et 100 Gb / s, et sera très probablement basée sur la détection cohérente. Le travail de thèse décrit dans ce manuscrit étudie ces systèmes. Nous démontrons d'abord leur tolérance inégalée à des effets physiques linéaires de propagation, grâce au traitement numérique du signal réalisé dans le récepteur. Néanmoins, les systèmes optiques peuvent être limités aussi par des effets non-linéaires de propagation. Cette thèse explore le comportement non-linéaire des signaux détectés avec un récepteur cohérent, spécialement quand ils sont multiplexés en polarisation. Nous avons particulièrement étudié l'évolution de l'impact des non-linéarités quand le débit augmente de 40 à 100 Gb/s, en démontrant que l'augmentation du débit accroît la tolérance à certaines non-linéarités. Cette thèse examine également l'interaction entre la dispersion modale de polarisation (PMD) et les non-linéarités. Contrairement aux systèmes existants, nous avons prouvé que, lorsque la PDM est distribuée, elle s'avère souvent être bénéfique en réduisant les pénalités causées par les non-linéarités. Au contraire, quand la PMD est localisée, elle peut augmenter la dégradation causée par lesdites non-linéarités. Finalement, comme une preuve de l'intérêt porté par les opérateurs aux technologies à 100 Gb/s, ce manuscrit présente les résultats d'un essai de terrain que nous avons mené récemment sur le réseau de Telefónica en Espagne montrant le potentiel des technologies cohérente pour moderniser les réseaux existants

On coherent detection for optical transmissions at 40 GB/S and 100 GB/S

La prochaine génération d'infrastructures de communication par fibre optique comprendra des systèmes de transmission longue distance avec du multiplexage en longueur d'onde (WDM) à 40 et 100 Gb/s, et sera très probablement basée sur la détection cohérente. Le travail de thèse décrit dans ce manuscrit étudie ces systèmes. Nous démontrons d'abord leur tolérance inégalée à des effets physiques linéaires de propagation, grâce au traitement numérique du signal réalisé dans le récepteur. Néanmoins, les systèmes optiques peuvent être limités aussi par des effets non-linéaires de propagation. Cette thèse explore le comportement non-linéaire des signaux détectés avec un récepteur cohérent, spécialement quand ils sont multiplexés en polarisation. Nous avons particulièrement étudié l'évolution d el'impact des non-linéarités quand le débit augmente de 40 et 100 Gb/s, en démontrant que l'augmentation du débit accroît la tolérance à certaines non-linéarités. Cette thèse examine également l'interaction entre la dispersion modale de polarisation (PMD) et les non-linéarités. Contrairement aux systèmes existants, nous avons prouvé que, lorsque la PDM est distribuée, elle s'avère souvent être bénéfique en réduisant les pénalités causées par les non-linéarités.Au contraire, quand la PMD est localisée, elle peut augmenter la dégradation causée par les dites non-linéarités.The next generation of fibre-optic internet infrastructure will involve long-haul transmission systems with wavelength-division-multiplexed (WDM) channels at 40 and 100 Gb/s, and will be most likely based on coherent detection. This thesis focuses on these systems. We first demonstrate their unparallaled tolerance to linear fibre impairments, thanks to digital signal processing in the receiver, making them compatible with the legacy fibre infrastructure. Nevertheless, on top of linear fibre effects, optical systems may be limited by nonlinear fibre effects. This thesis gives insights on the nonlinear behaviour of signals detected with a coherent receiver, especially when multiplexed in polarisation. We show that the two polarisation components interact nonlinearly, which limits the system reach, even if a single channel is used. We particularly investigate the evolution of the impact of nonlinearities when increasing the bit rate from 40 to 100 Gb/s. We demonstrate that moving to higher symbol rates increases the tolerance to cross nonlinearities. This thesis also gives further insight on the interaction between polarisation mode dispersion (PMD) and nonlinearities. Unlike legacy systems, we have proved that, when distributed, PDM often turns out to be beneficial by reducing these nonlinear-induced penalities. On the contrary, when lumped, PDM may further increase the detrimental impact of nonlinearities. Finally, as a proof of the carriers' interest in 100 Gb/s technologies, this thesis reports the results of a field trial we have recently conducted on Telefónica's network in Spain showing the potential of coherent technologies to upgrade already deplyed networks.PARIS-Télécom ParisTech (751132302) / SudocSudocFranceF

Generation and detection of 28Gbaud Polarization Switched-QPSK in WDM Long-Haul Transmission Systems

We report on an experimental long-haul transmission of a 28 Gbaud PS-QPSK signal in WDM scenarios. This report presents, to the authors’ knowledge, a novel implementation of an optical coherent receiver for the polarization-switched quadrature phase shift keying (PS-QPSK) modulation format, with minor variations on the standard coherent PDM-QPSK receiver. We compare the performance of PS-QPSK with that of PDM-QPSK, over a WDM system based on 100 Gb/s PDM-QPSK and standard single mode fiber (SSMF), and we demonstrate its interest for software-defined optical transceivers operating over dispersion managed and non-managed transmission links