I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   21 ,   N o .   1 J a n u a r y   202 1 pp .   3 05 ~ 31 2   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 21 .i 1 . pp 305 - 312             305       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   S p a t i a l   o p t i c a l   t r a n sm i t t e r   b a s e d   o n   o n / o f f   k e y i n g   l i n e   c o d i n g   m o d u l a t i o n   s c h e m e   f o r   o p t i m u m   p e r f o r m a n c e   o f   t e l e c o m m u n i c a t i o n   s y st e m s       H az e m   M .   El - H ag e e n 1 ,   A ad e l   M .   A l a tw i 2 ,   A h m e d   N ab i h   Zak i   R as h e d 3   1 ,2 E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   D e pa r t m e nt ,   U n i v e r s i t y   o f   T a buk,   S a u di   A r a b i a   1 E gy pt i a n   N uc l e a r   &   R a di o l o g i c a l   R e g ul a t o r y   A ut ho r i t y ,   E gy pt   3 E l e c t r o ni c s   a nd   E l e c t r i c a l   C o m m uni c a t i o ns   E ng i ne e r i ng   D e p a r t m e nt ,   M e no uf i a   U n i v e r s i t y ,   E g y pt       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   A pr   11 ,   202 0   R e v i s e J ul   8 ,   2020   A c c e pt e J ul   1 5,   2020       T hi s   s t udy   ha s   pr e s e nt e a   s pa t i a l   o p t i c a l   t r a ns m i t t e r   ba s e d   o o n   o f f   ke y i n l i n e   c o di ng   m o dul a t i o s c he m e   f o r   t he   o pt i m um   pe r f o r m a nc e   o f   t e l e c o m m uni c a t i o s y s t e m s .   T he   e nc i r c l e f l ux  v e r s us   f i be r   c o r e   r a di u s ,   t h e   3D   g r a ph   f o r   f i be r   m o de   v e r s us   c o r e   r a d i u s ,   a n t he   s i g na l   po w e r   l e v e l   i n   dB m   v e r s us   w a v e l e ng t t h r o ug c o a r s e   w a v e l e ng t d i v i s i o m ul t i p l e x i ng   w i t a   f i b e r   l e ng t o f   20  km   a r e   pr e s e n t e a n di s c us s e i de t a i l .   T he   t o t a l   po w e r   m e a s u r e i W   a nd  dB m   a s   w e l l   a s   t he   s i g na l   po w e r   a m pl i t ude   l e v e l   o bt a i n e t hr o ug t he   i nf i n i t e   i m pu l s e   r e s po ns e   ( I I R )   f i l t e r   b a s e o bo t Z   do m a i a nd  po l e / z e r o   c o e f f i c i e nt   f i l t e r   t y pe s   a r e   i l l us t r a t e c l e a r l y .   S i g na l   g a i n,   no i s e   f i g ur e ,   m a xi m um   Q   f a c t o r ,   a nd  r e c e i v e po w e r   a r e   a l s o   c l a r i f i e d   a g a i ns t   bi t   r a t e s   f o r   v a r i o us   m o du l a t i o l i ne   c o di ng   s c he m e s .   Ke y w or d s :   L i n e   c o di n   O o ff   ke y i n   O pt i m um   pe r f o r m a n c e   S i g n a l   g a i   T e l e c o m m uni c a t i o n   s y s t e m   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   A hm e N a b i Z a ki   R a s h e d   F a c ul t y   of   E l e c t r o ni c   E ngi n e e r i n g   M e n o uf i a   U n i v e r s i t y   G a m a l   A b d   El - N a s i r,   Q i s m   S h e b e e n   E l - K o m   S h i b i e l   K o m ,   M e n o f i a   G o ve rn o r a t e ,   E gy pt   E - m a i l :   z a ki ra s h e d73355 @ g m a i l . c o m       1.   R ELA TED   WO R K S     T h e   i n f o r m a t i o n   r e v o l ut i o n   i s   ge a r e t o w a r ds   pr e s e n t i n g,   a n a l y z i n g,   a n d   t r a n s po r t i n i n f o r m a t i o n   w i t h   h i gh   e f f i c i e n c y .   It   r e l i e s   o n   c o m m un i c a t i o n   n e t w o r ks   t o   t r a n s po r t   i n f o r m a t i o n   w h i l e   c o m put e r s   a r e   us e t o   pr e s e n t ,   a n a l y z e ,   a n pr o c e s s   da t a .   T o da y ,   v a r i o us   da t a   t y pe s   a r e   t r a n s m i t t e o v e r   c o m m un i c a t i o n s   n e t w o r ks ,   n a m e l y ,   t e x t ,   a udi o ,   i m a ge s ,   c o m put e r   da t a ,   v i de o s ,   a n s o   o n .   T h e r e f o r e ,   t h e   n e t w o r m us t   b e   e qui ppe w i t h   t h e   r e qui r e m e n t s   o f   a l l   t y pe s   o f   i n f o r m a t i o n   a n t h e   c o m m un i c a t i o n   n e t w o r ks   m us t   b e   i n de pe n de n t   o f   t h e   i n f o r m a t i o n   t y pe   [1 - 6].   T h e   n e t w o r ks   t h a t   s uppo r t   v a r i o u s   i n f o r m a t i o n   t y pe s   a r e   c a l l e m ul t i m e di a   n e t w o r ks .   H uge   a m o un t s   o f   h i gh - s pe e m ul t i m e di a   da t a   a r e   b e i n pr o duc e d,   s o   t h e   de s i gn   o f   m ul t i m e di a   n e t w o r ks   m us t   b e   c a pa b l e   o f   h a n dl i ng  t h i s .   A m o n t h e   m o s t   i m po r t a nt   s pe c i f i c a t i o n s   t h a t   m us t   be   m e t   i s   t h e   h i gh   b i t   r a t e   f o r   r e a l - t i m e   v i de o   s e r v i c e s   [7 - 12].   O pt i c a l   f i b e r   l i n ks   c o m pr i s e   t h e   b e s t   s o l ut i o n   f o r   i m pl e m e n t i n m ul t i m e di a   n e t w o r ks   f o r   f i xe us e r   l o c a t i o n s .   T h e   de v e l o pm e n t   o f   m a n uf a c t ur i n t e c h n o l o gy   f o r   de t e c t o r s   a n l i gh t   s o ur c e s   h a s   a t t r a c t e c o n s i de r a b l e   a t t e n t i o n ,   a s   t h e y   a r e   ke y   t o   t h e   de v e l o pm e n t   o f   o pt i c a l   c o m m un i c a t i o n   s y s t e m s   [13 - 19].   T h e   us e   o f   f i b e r   t o   i m pl e m e n t   l o c a l   a r e a   n e t w o r ks   (L A N s h a s   i n c r e a s e d.   Co n s e que n t l y ,   c o m m o n   L A N s   s uc h   a s   E t h e r ne t ,   t o ke n   b us ,   t o ke n   r i n g,   a n s t a r   h a v e   b e e n   i m pl e m e n t e us i n o pt i c a l   f i b e r ,   w h i c h   b e s t o w s   n um e r o us   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   1 J a n u a r y   2021   :     305   -   312   306   a dv a n t a ge s .   W h e n   t h e   s i gn a l   i s   o pt o e l e c t r o n i c a l l y   r e ge n e r a t e o r   a m pl i f i e [20 - 28],   t h e   n e t w o r i s   c l a s s i f i e a s   a n   a c t i v e   b r o a dc a s t   n e t w o r s uc h   a s   a   t o ke n   r i n g;   o t h e r w i s e ,   i t   i s   a   pa s s i v e   b r o a dc a s t   n e t w o r s uc h   a s   a n   E t h e r n e t   o r   a   t o ke n   b us   [29 - 37].       2.   M O D E D ES C R I P TI O N   A N D   R ES EA R C H   M ET H O D   F i gur e   s h o w s   t h e   pr o po s e s i m ul a t i o n   m o de l   f o r   t h i s   s t udy .   U s e r - de f i n e s e que n c e   ge n e r a t o r s   ge n e r a t e   a   s t r e a m   o f   b i t s ,   a n a l l   t h e   b i t s   a r e   e n c o de w i t h   a   h y pe r b o l i c   s e c a n t   pul s e   ge n e r a t o r .   T h e   s pa t i a l   o pt i c a l   t r a n s m i t t e r   h a s   t h e   f o l l o w i n t e c h n i c a l   s pe c i f i c a t i o n s :   f r e que n c y = 1550  n m ,   po w e r = dB m ,   o n   o f f   ke y i n m o dul a t i o n   t y pe ,   po w e r   r a t i o   a r r a y = 1,   e xt i n c t i o n   r a t i o = 10  dB ,   a n l i n e w i dt h = 1 M H z .   T h e   i n t e r a c t i o b e t w e e n   t h e   e n c o de e l e c t r i c a l   s i gn a l   a n t h e   l i gh t   s i gn a l   h a ppe n s   t h r o ugh   L i N b O 3   m o dul a t o r s .               F i gu r e   1 .   T h e   s i m ul a t i o m o de l   f o r   t h i s   s t udy       T h e s e   m o dul a t o r s   a r e   us e t o   m o dul a t e   t h e   e l e c t r o - o pt i c   s i gn a l s .   T h e   m o dul a t e s i gn a l   i s   di r e c t e t o   t h e   c o a r s e   w a v e l e n gt h   di v i s i o n   m ul t i pl e xi n (CW D M w i t h   a   f i b e r   l e n gt h   o f   20  km .   T h e   s i gn a l   po w e r ,   n o i s e   po w e r ,   i n put / o ut put   l i gh t   s i gn a l - to - n o i s e   r a t i o ,   s i gn a l   ga i n ,   a n n o i s e   f i gur e   a r e   de t e r m i n e us i n t h e   dua l - po r t   W D M   a n a l y z e r .   E D F A   i s   us e t o   c o m pe n s a t e   f o r   t h e   l o s s e s   due   t o   t h e   a t t e n ua t i o n   i n   t h e   f i b e r   c a b l e .   F a b r y - P e r o t   l i gh t   f i l t e r s   a r e   us e t o   f i l t e r   t h e   o r i gi n a l   s i gn a l   f r o m   a n y   un w a n t e n o i s e   pa r t s .   T h e   F a b r y - P e r o t   l i gh t   f i l t e r s   h a v e   t h e   f o l l o w i n t e c h n i c a l   s pe c i f i c a t i o n s :   f r e que n c y = 193. T H z ,   b a n dw i dt h = 250  G H z ,   a n f r e e   s pe c t r a l   r a n ge = 500   G H z .   T h e   l i gh t   P IN   ph o t o - de t e c t o r s   c o n v e r t   t h e   l i gh t   s i gn a l   t o   e l e c t r i c a l   f o r m ,   w h i c h   i t   i s   l a t e r   f i l t e r e b y   t h e   i n f i n i t e   i m pul s e   r e s po n s e   (IIR f i l t e r .   T h e   e n c i r c l e   f l ux  a n a l y z e r   m e a s ur e s   t h e   e l e c t r i c   f i e l di s t r i b ut i o n   w i t h   t h e   f i b e r   c o r e   r a di us .   T h e   s pa t i a l   v i s ua l i z e r   m e a s ur e s   t h e   a v a i l a b l e   n um b e r   o f   m o de s   i n   t h e   f i b e r   w i t h   i t s   c o n f i gur a t i o n .   T h e   s i gn a l   po w e r   l e v e l   i s   m e a s ur e w i t h   t h e   t i m e   pe r i o b y   a n   o pt i c a l   s pe c t r um   a n a l y z e r .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Spat i al   opt i c a l   t r ans m i t t e r   bas e o on / o f f   k e y i ng  l i n e   c od i ng     ( H az e m   M .   El - H age e n )   307   3.   P ER F O R M A N C A N A L Y S I S   WI T H   D I S C U S S I O N S   T h e   m a xi m um   Q   f a c t o r ,   m i n i m um   B E R ,   a n r e c e i v e po w e r   a r e   m e a s ur e t h r o ugh   t h e   B E R   a n a l y z e r   a n t h e   o pt i c a l   po w e r   m e t e r s ,   r e s pe c t i v e l y .   B a s e o n   t h e   da t a   i n   T a b l e   1,   t h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t s   a r e   m e a s ur e a n c l a r i f i e d.   M o r e o v e r ,   t h e   e n c i r c l e   f l ux  a n a l y z e r   m e a s ur e s   t h e   e l e c t r i c   f i e l di s t r i b ut i o n   w i t h   t h e   f i b e r   c o r e   r a di us .   T h e   s pa t i a l   v i s ua l i z e r   m e a s ur e s   t h e   a v a i l a b l e   n um b e r   o f   m o de s   i n   t h e   f i b e r   w i t h   i t s   c o n f i gur a t i o n .         T a b l e   1 .   V a r i a b l e s   us e i n   t h i s   w o r k   V a ri a b l e s   V a l u e / U n i t   F re q u e n c y   1 9 3 . 1   T H z   P o w e r   0   d B m   T ra n s m i s s i o n   b i t   ra t e   1 0   G b / s ,   4 0   G b / s ,   1 0 0   G b / s   E x t i n c t i o n   ra t i o   1 0   d B   F i b e r   o p t i c   CW D M   l e n g t h   2 0   k m   E D F A   a m p l i fi e l e n g t h   5   m   O p t i c a l   fi l t e r   b a n d w i d t h   2 5 0   G H z   P IN   r e c e i v e r   r e s p o n s i v i t y   1   A / W   P IN   r e c e i v e r   d a rk   c u rr e n t   1 0   n A       F i gur e   s h o w s   t h e   s i gn a l   po w e r   l e v e l   i n   dB m   v e r s us   w a v e l e n gt h   t h r o ugh   t h e   CW D M   w i t h   a   f i b e r   l e n gt h   o f   20  km .   T h e   m a xi m um   s i gn a l   po w e r   i s   - 9. 78205  dB m   w h i l e   t h e   m i n i m um   n o i s e   po w e r   i s   - 104. 296  dB m .   F i gur e   pr e s e n t s   t h e   e n c i r c l e f l ux  v e r s us   t h e   f i b e r   c o r e   r a di us   t h r o ugh   t h e   CW D M   w i t h   a   f i b e r   l e n gt h   o f   20  km .   A t   a   f i b e r   c o r e   r a di us   o f   μ m ,   t h e   e n c i r c l e f l ux  r e a c h e s   20%  b ut   a t   a   f i b e r   c o r e   r a di us   o f   μ m ,   t h e   e n c i r c l e f l ux  r e a c h e s   80%.   In   a ddi t i o n ,   a t   f i b e r   c o r e   r a di i   o f   10  μ m   a n 20  μ m ,   t h e   e n c i r c l e f l u r e a c h e s   100%.   F i gur e   de m o n s t r a t e s   t h e   3D   gr a ph   f o r   f i b e r   m o de   v e r s us   c o r e   r a di us   t h r o ugh   t h e   CW D M   f i b e r   w i t h   a   l e n gt h   o f   20  km .   T h e   m o de   f i e l G a us s i a n   i n t e n s i t y   di s t r i b ut i o n   t h r o ugh   t h e   f i b e r   c o r e   r a di us   i s   f r o m   10  μ m   t o   20  μ m   f r o m   t h e   a xi s .   T h e   po l a r   po w e r   po l a r i z a t i o n   i n   t h e   di r e c t i o n   i s   s h o w n   i n   F i gur e   4.     F i gur e   i n di c a t e s   t h e   t o t a l   po w e r   m e a s ur e i n   W   a n dB m   t h r o ugh   t h e   IIR   f i l t e r   b a s e o n   t h e   Z   do m a i n   c o e f f i c i e n t   f i l t e r   t y pe .   T h e   t o t a l   po w e r   i s   277. 158  μ W   o r   - 6. 437  dB m .   F i gur e   de m o n s t r a t e s   t h e   t o t a l   po w e r   m e a s ur e i n   W   a n dB m   t h r o ugh   t h e   IIR   f i l t e r   b a s e o n   t h e   po l e / z e r o   c o e f f i c i e n t   f i l t e r   t y pe .   T h e   t o t a l   po w e r   i s   544. 784  μ W   o r   - 2. 638  dB m .           F i gu r e   2 .   T h e   s i g na l   po w e r   l e v e l   i n   dB m   v e r s us   w a v e l e n gt t hr o ug t h e   CW D M   f i b e r   w i t a   l e n g t o f   20  km     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   1 J a n u a r y   2021   :     305   -   312   308       F i gu r e   3 .   T h e   e n c i r c l e f l ux  v e r s us   f i b e r   c o r e   ra d i us   t hr o ug h   t h e   CW D M   f i b e r   w i t a   l e n gt o f   20  k m             F i gu r e   4 .   T h e   3D   g r a p h   f o r   f i b e r   m o de   c o n f i gura t i o v e r s us   c o r e   ra di us   t hr o ug t h e   CW D M   f i b e r   w i t h   a   l e n g t h   o f   20  k m             F i gu r e   5 .   T h e   t o t a l   po w e r   m e a s u r e i W   a n d   dB m   t hr o ugh  t h e   IIR   f i l t e r   b a s e o Z   do m a i c o e ff i c i e n t   f i l t e t y pe     F i gu r e   6 .   T h e   t o t a l   po w e r   m e a s u r e i W   a n d   dB m   t hr o ug t h e   IIR   f i l t e b a s e o po l e / z e r o   c oe ff i c i e n t   f i l t e r   t y p e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Spat i al   opt i c a l   t r ans m i t t e r   bas e o on / o f f   k e y i ng  l i n e   c od i ng     ( H az e m   M .   El - H age e n )   309   F i gu r e   a n F i gu r e   s h o w   t h e   s i g n a l   po w e r   a m p l i t ude   l e v e l   t hr o ug h   t h e   IIR   f i l t e r   b a s e o n   bo t h   Z   do m a i n   a nd  po l e / z e r o   c oe ff i c i e n t   f i l t e r   t y pe s .   B a s e d   o n   t h e   Z   do m a i n   c o e ff i c i e n t   f i l t e r   t y pe ,   t h e   m a xi m u m   Q   f a c t o r   i s   13 . 44  a n d   t h e   m i ni m u m   B E R   i s   1 . 59   1 0 - 44 ;   t h e s e   re s ul t s   a r e   o b t a i n e us i ng  t h e   IIR   f i l t e r   (F i gu r e   7).   M e a n w hi l e ,   b a s e o n   t h e   po l e / z e r o   c o e ff i c i e n t   f i l t e r   t y pe ,   t he   m a x i m u m   Q   f a c t o i s   1 4. 21 a n t h e   m i n i m u m   B E R   i s   3. 44   x   10 - 46 ;   t h e s e   r e s ul t s   a r e   o b t a i n e d   us i n g   t h e   IIR   f i l t e r   ( F i gu r e   8).     F i gu r e   pr e s e nt s   t h e   s i g n a l   ga i n   a g a i n s t   t ra n s m i s s i o n   da t a   ra t e   f o r   di ff e r e n t   l i n e   c o di n s c h e m e s .   F o r   o n - o ff   l i n e   c o di n g ,   t h e   s i g n a l   g a i i s   27. 6 dB   a t   10   G b / s ,   13. 4 dB   a t   40  G b / s ,   a nd  dB   a t   1 00  G b / s .   M e a n w hi l e ,   f o r   N R Z   l i n e   c o di n g,   t h e   s i g na l   g a i n   i s   24 . 6 dB   a t   10  G b / s ,   9. 54  dB   a t   40  G b / s ,   a nd  4. 765  dB   a t   100  G b / s .   A s   t h e   t ra n s m i s s i o b i t   ra t e   i n c r e a s e s ,   t h e   s i g na l   ga i n   de c r e a s e s .             F i gu r e   7 .   T h e   s i g na l   po w e r   a m pl i t ude   l e v e l   t hr o ug h   t h e   IIR   f i l t e r   b a s e o Z   do m a i n   c o e ff i c i e n t   f i l t e t y pe           F i gu r e   8 .   T h e   s i g na l   po w e r   a m pl i t ude   l e v e l   t hr o ug h   t h e   IIR   f i l t e r   b a s e o po l e / z e r o   c o e ff i c i e n t   f i l t e r   t y pe   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   1 J a n u a r y   2021   :     305   -   312   310       F i gu r e   9 .   T h e   s i g na l   g a i a ga i n s t   t ra n s m i s s i o n   da t a   r a t e   f o r   di ff e r e n t   l i n e   c o di n g   s c h e m e s       F i gu r e   10  i ndi c a t e s   t h e   n o i s e   f i gur e   a g a i n s t   t h e   t r a n s m i s s i o n   d a t a   r a t e   f o r   di f fe r e n t   l i n e   c o di n s c h e m e s .   F o r   o n - o ff   l i n e   c o di n g ,   t h e   n o i s e   f i gur e   i s   1. 1 dB   a t   10  G b / s ,   2 . 56  dB   a t   40  G b / s ,   a n dB   a t   1 00  G b / s .   M e a n w h i l e ,   f o r   N R Z   l i n e   c o di n g ,   t h e   n o i s e   f i gur e   i s   3 . 765  dB   a t   10   G b / s ,   5   dB   a t   40   G b / s ,   a n 7   dB   a t   100  G b / s .   A s   t h e   t ra n s m i s s i o b i t   ra t e   i n c r e a s e s ,   t h e   n o i s e   f i g ur e   i n c r e a s e s .     F i gur e   11  pr e s e n t s   t h e   m a xi m um   Q   f a c t o r   a ga i n s t   t h e   t r a n s m i s s i o n   da t a   r a t e   f o r   di f f e r e n t   l i n e   c o di n s c h e m e s .   F o r   o n - o f f   l i n e   c o di n g,   t h e   m a xi m um   Q   f a c t o r   i s   13. 44  a t   10  G b / s ,   4. 88  a t   40  G b / s ,   a n 1. 65  a t   100   G b / s .   M e a n w h i l e ,   f o r   N R Z   l i n e   c o di n g,   t h e   m a xi m um   Q   f a c t o r   i s   10. 23  a t   10  G b / s ,   3. 12  a t   40  G b / s ,   a n 0. 6754  a t   100  G b / s .   A s   t h e   t r a n s m i s s i o n   b i t   r a t e   i n c r e a s e s ,   t h e   m a xi m um   Q   f a c t o r   de c r e a s e s .     F i gu r e   12  s h o w s   t h e   r e c e i v e p ow e r   a ga i n s t   t h e   t r a n s m i s s i o n   d a t a   r a t e   f o r   di f fe r e n t   l i n e   c o di ng  s c h e m e s .   F o r   o n - o ff   l i n e   c o di n g ,   t h e   r e c e i ve pow e r   i s   0. 66 μ W   a t   10  G b / s ,   0 . 49  μ W   a t   4 G b / s ,   a n 0 . 44   μ W   a t   100  G b / s .   M e a n w h i l e ,   f o r   N RZ   l i n e   c o di n g,   t h e   r e c e i v e p ow e r   i s   0. 646  μ W   a t   10  G b / s ,   0. 4 89  μ W   a t   40  G b / s ,   a n d   0 . μ W   a t   100   G b / s .   A s   t h e   t r a n s m i s s i o n   b i t   ra t e   i n c r e a s e s ,   t h e   r e c e i v e pow e r   de c r e a s e s .             F i gu r e   10 .   T h e   n o i s e   f i gu r e   a ga i n s t   t ra n s m i s s i o n   da t a   r a t e   f o r   di f f e r e n t   l i n e   c o di n g   s c h e m e s           F i gu r e   11 .   M a x .   T h e   m a x i m u m   Q   f a c t o a g a i n s t   t r a n s m i s s i o da t a   r a t e   f o r   d i f fe r e nt   l i n e   c o di n s c h e m e s   0 5 10 15 20 25 30 10   G b / s 40   G b / s 100   G b / s Tra ns m i s s i on   D a t a   R a t e s   ( G b/ s ) S i gn a l   G a i ( dB ) O n   O ff  l i n e   c o d i n g N R Z   l i n e   c o d i n g 0 1 2 3 4 5 6 7 10   G b / s 40   G b / s 100   G b / s Tra ns m i s s i on   D a t a   R a t e s   ( G b/ s ) N oi s e   Fi gu r e   ( dB ) O n   O ff  l i n e   c o d i n g N R Z   l i n e   c o d i n g 0 2 4 6 8 10 12 14 10   G b / s 40   G b / s 100   G b / s Tra ns m i s s i on   D a t a   R a t e s   ( G b/ s ) M a x .   Q   Fa c t or O n   O ff  l i n e   c o d i n g N R Z   l i n e   c o d i n g Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Spat i al   opt i c a l   t r ans m i t t e r   bas e o on / o f f   k e y i ng  l i n e   c od i ng     ( H az e m   M .   El - H age e n )   311       F i gu r e   12 .   T h e   r e c e i v e pow e r   a ga i n s t   t ra n s m i s s i o da t a   ra t e   f o r   di f f e r e n t   l i n e   c o di n g   s c h e m e s         4.   C O N C LU S I O N   W e   h a v e   s i m u l a t e a o n - o f f   l i n e   c o di n m o dul a t i o t e c hni que   f o r   a   s pa t i a l   o pt i c a l   t ra n s m i t t e t hr o ugh   a   CW D M   f i b e r   w i t h   a   l e n g t h   o f   20  km   f o r   t he   o pt i m um   pe r f o r m a n c e   of   t e l e c o m m uni c a t i o n   b r o a dc a s t i n s y s t e m s .   T h e   o pt i m u m   t ra n s m i s s i o n   da t a   ra t e s   a r e   a c h i e v e a t   40  G b / s   w i t h   a c c e pt a b l e   m a x i m u m   Q   f a c t o r ,   m i n i m u m   B E R ,   m a x i m u m   s i g n a l   g a i n,   m i ni m um   n o i s e   f i gur e ,   a nd  m a x i m u m   r e c e i v e d   pow e r .   T h e   s i g n a l   po w e r   a m pl i t ude   l e v e l   a n t o t a l   po w e r   a re   m e a s ur e t hr o ug h   t h e   IIR   f i l t e r   b a s e o n   bo t   Z   do m a i n   a n po l e - z e r o   c o e ff i c i e n t   f i l t e r   t y p e s .   T h e   e n c i r c l e f l ux  a nd  3D   g r a p f o r   f i b e r   m o de   c o n f i gur a t i o n   v e r s us   c o r e   ra di us   t hr o ug a   CW D M   f i b e r   w i t a   l e n gt o f   20  k m   a r e   a l s o   c l a r i f i e i n   t h e   g ra p h s .       R EF ER EN C ES   [ 1]   M .   Z ha o ,   e t   a l . ,   A na l y s i s   a n o pt i m i z a t i o o f   i n t e n s i t y   no i s e   r e du c t i o i n   s p e c t r um - s l i c e d   W D M   s y s t e m s   us i ng   a   s a t ur a t e s e m i c o nduc t o r   o pt i c a l   a m p l i f i e r ,   I E E E   P ho t on .   T e c h.   L e t t . ,   v o l .   14 ,   no .   3,   pp .   390 392 ,   200 2.   [ 2]   F .   Ö hm a n ,   e t   al . ,   N o i s e   a nd   r e g e n e r a t i o i n   s e m i c o nduc t o r   w a v e g ui de s   w i t s a t ur a bl e   g a i a nd  a bs o r p t i o n,   I E E E   J .   Q uan t um   E l e c t r o n. ,   v o l .   40 ,   no .   3,   pp .   245 255 ,   200 4.   [ 3]   M .   M e ni f ,   e t   a l . ,   E r r o r   f r e e   t r a ns m i s s i o f o r   i nc o he r e n t   b r o a dba nd   o pt i c a l   c o m m uni c a t i o ns   s y s t e m s   u s i ng   i nc o he r e n t - to - c o he r e n t   w a v e l e ng t h   c o nv e r s i o n,   I E E E   J .   L i gh t w .   T e c hno l . ,   v o l .   23 ,   no .   1,   pp .   287 294 ,   200 5.   [ 4]   A .   G upt a ,   C o m pa r a t i v e   a n a l y s i s   o f   v a r i o us   w a v e l e ng t d i v i s i o m ul t i p l e x e P O N   s t a nd a r ds ,   J o ur n al   o f   O pt i c al   C om m uni c at i on s ,   vol .   40 ,   no .   1 ,   pp .   51 - 54,   2 019 .   [ 5]   J .   M o r k ,   e t   a l . ,   T he   dy na m i c s   o f   s e m i c o nduc t o r   o pt i c a l   a m pl i f i e r s :   M o de l i ng   a nd  a pp l i c a t i o ns ,   O p t i c s   &   P hot oni c s   N e w s vol . 1 4,   no .   7 ,   p p.   42 - 48 ,   200 3.   [ 6]   H .   K i m ,   e t   a l . ,   A   g a i n - c l a m pe d   S O A   w i t d i s t r i b ut e B r a g g   r e f l e c t o r s   f a br i c a t e u nde r   bo t e nds   o f   a c t i v e   w a v e g ui de   w i t d i f f e r e nt   l e ng t hs ,   I E E E   P ho t on i c s   T e c h nol ogy   L e t t e r s ,   v o l .   16 ,   no .   4,   pp .   999 - 10 01,   2 004 .   [ 7]   E .   S .   B j ö r l i n ,   e t   a l . ,   C a r r i e r - c o nf i ne v e r t i c a l - c a v i t y   s e m i c o n duc t o r   o pt i c a l   a m pl i f i e r s   f o r   hi g he r   g a i a nd   e f f i c i e nc y ,   I E E E   J .   Se l e c t .   T op i c s   Q u ant um   E l e c t r on . ,   v o l .   9 ,   no .   5 ,   pp.   1 374 - 138 5,   20 03.   [ 8]   Y .   S a i d ,   e t   al . ,   A na l y s i s   o f   no i s e   e f f e c t s   i l o ng   s e m i c o nduc t o r   o pt i c a l   a m p l i f i e r s ,   T he   O pe O pt i c s   J o ur n al vol 2,   pp .   61 - 66,   2 008 .   [ 9]   E .   S .   B j ör l i n ,   e t   al . ,   O pt i c a l l y   pr e a m p l i f i e r e c e i v e r   a t   10  G b / s   u s i ng   a   v e r t i c a l   c a v i t y   S O A ,   E l e c t r on .   L e t t . ,   v o l .   37 ,   no .   24 pp.   1 474 - 147 5,   20 01.   [ 10]   F .   Ö hm a n ,   e t   al . ,   N o i s e   a nd   r e g e n e r a t i o i n   s e m i c o nduc t o r   w a v e g ui de s   w i t s a t ur a bl e   g a i a nd  a bs o r p t i o n,   I E E E   J .   Q uan t um   E l e c t r o n. ,   v o l .   40 ,   no .   3,   pp .   245 255 ,   200 4.   [ 11]   S .   I y e r ,   S .   P .   S i ng h,   E f f e c t   o f   c ha nne l   s pa c i ng   o t he   de s i g o f   m i xe l i n e   r a t e   o pt i c a l   w a v e l e ng t d i v i s i o m ul t i p l e x e d   ne t w o r ks ,   J o ur na l   o f   O p t i c a l   C om m uni c a t i ons vol .   4 0,   no .   1,   pp .   75 - 82 ,   2019 .   [ 12]   I S   A m i r i ,   e t   a l . ,   I nt e r a c t i o b e t w e e o p t i c a l   s o ur c e s   a nd  o pt i c a l   m o dul a t o r s   f o r   hi g h - s p e e d   o pt i c a l   c o m m uni c a t i o n   ne t w o r k s ,   J our na l   o f   O pt i c al   C om m un i c at i on s ,   20 19 .   [ 13]   I S   A m i r i ,   e t   al . ,   E f f e c t s   o f   o r de r   s up e r   g a us s i a pu l s e s   o t he   pe r f or m a nc e   o f   hi g da t a   r a t e   o pt i c a l   f i be r   c ha nn e l   i n   t he   p r e s e nc e   o f   s e l f   p ha s e   m o du l a t i o n ,   J ou r na l   of   O pt i c al   C om m un i c a t i ons 201 9.   [ 14]   I S   A m i r i ,   e t   a l . ,   M a t he m a t i c a l   m o de l   a na l y s i s   o f   di s pe r s i o a nd  l o s s   i pho t o ni c   c r y s t a l   f i be r s ,   J ou r na l   o f   O pt i c a l   C om m uni c at i on s ,   2 019 .     [ 15]   I S   A m i r i ,   e t   al . ,   B a s i c   f unc t i o ns   o f   f i be r   br a g g   g r a t i ng   e f f e c t s   o n   t he   o pt i c a l   f i be r   s y s t e m s   pe r f o r m a nc e   e f f i c i e nc y , ”  J our nal   o f   O pt i c a l   C om m un i c a t i ons ,   201 9 .   [ 16]   I S   A m i r i ,   e t   al . ,   N o nl i ne a r   e f f e c t s   w i t s e m i c o nduc t o r   o pt i c a l   a m pl i f i e r s ,   J o ur n al   of   O pt i c a l   C om m uni c a t i ons V o l .   0 ,   I s s ue   0 ,   201 9.     [ 17]   I S   A m i r i ,   e t   al . ,   H i g h - s pe e l i g ht   s o ur c e s   i h i g h - s pe e o pt i c a l   pa s s i v e   l o c a l   a r e a   c o m m uni c a t i o ne t w o r ks ,   J our nal   o f   O pt i c a l   C om m un i c a t i ons ,   201 9.   0 . 4 0 . 4 5 0 . 5 0 . 5 5 0 . 6 0 . 6 5 0 . 7 10   G b / s 40   G b / s 100   G b / s Tra ns m i s s i on   D a t a   R a t e s   ( G b/ s ) R e c e i v e P ow e r   ( m W ) O n   O ff  l i n e   c o d i n g N R Z   l i n e   c o d i n g Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   1 J a n u a r y   2021   :     305   -   312   312   [ 18]   V .   R .   M i r i a m p a l l y ,   T .   H a i l u ,   2D   s i ng l e   m o de   o pt i c a l   f i b e r   w a v e   g ui de   de s i g f o r   m ul t i   h a u l   a p pl i c a t i o ns ,   I nt e r n at i on al   J ou r na l   o f   I nno v at i v e   R e s e ar c i E l e c t r o ni c s   a nd  C om m un i c at i on s   ( I J I R E C ) ,   vol .   3,   no .   5 ,     pp.   24 - 35 ,   201 6,     [ 19]   F .   E .   S e r a j i ,   R .   K i a e e ,   A   r e v i s i t   o f   r e f r a c t i v e   i n de x   pr o f i l e s   de s i g n   f o r   r e d uc t i o o f   po s i t i v e   d i s pe r s i o n ,   s pl i c e   l o s s ,   a nd  e n ha nc e m e n t   o f   ne g a t i v e   di s pe r s i o i o pt i c a l   t r a ns m i s s i o l i ne s ,   I nt e r n at i on al   J our nal   of   O p t i c s   an A ppl i c a t i ons vo l 4 ,   no .   2,   pp .   62 - 67 ,   2014 .   [ 20]   S .   A .   B hui y a n,   de s i g n,   s i m u l a t i o n ,   pe r f o r m a nc e   a na l y s i s   a nd  o pt i m i z a t i o pr o c e s s   o f   M M G R I N   f i be r   w i t R I   di s t r i bu t i o n ,   1s t   I n t e r na t i o na l   c on f e r e nc e   on  E l e c t r i c al   &   C om m uni c at i o E n gi ne e r i n and  R e ne w abl e   E ne r gy pp.   1 - 6,   2 014 .   [ 21]   M .   A r t i g l i a ,   M o de   f i e l di a m e t e r   m e a s ur e m e n t s   i s i ng l e   m o de   o p t i c a l   f i be r s ,   J ou r na l   o f   L i gh t w av e   T e c h. ,   vol .   7 ,   no .   8 ,   pp.   1 139 - 115 2,   19 89.     [ 22]   V .   P a l o di y a ,   S .   K .   R a g huw a n s h i ,   D i s p e r s i o c ha r a c t e r i s t i c s   o f   n o v e l   c l a s s   m ul t i   c l a di s pe r s i o s hi f t e ho l l o w   c o r e   f i be r s   f o r   W D M   o pt i c a l   s y s t e m s ,   I n di a J ou r na l   of   P ur e   &   A ppl i e P hy s i c s vol .   56 ,   no .   1 ,   p p.   76 - 79 ,   201 8.   [ 23]   C .   K r o m e r ,   e t   al . ,   A   l o w - p o w e r   20 - G H z   52 - dB   t r a ns i m pe d a nc e   a m pl i f i e r   i 8 0 - nm   C M O S ,   I E E E   J ou r na l   of   Sol i d   St at e   C i r c ui t s vol .   39 ,   no .   6,   p p.   88 5 - 894,   2 004 .   [ 24]   D .   P r a v e e n ,   e t   al . ,   A   c o m pa r a t i v e   a na l y s i s   o f   t r a ns i m pe d a nc e   a m pl i f i e r   i g i g a - bi t   o pt i c a l   c o m m uni c a t i o n ,   R e s e ar c J our nal   o f   E ng i ne e r i ng   Sc i e nc e s vol .   3,   no .   3 ,   p p.   6 - 9 ,   2 0 14.   [ 25]   L uc a s   M .   R i o b ,   e t   al . ,   W i d e ba nd  t r a ns i m pe da nc e   a m pl i f i e r s   f o r   o pt o e l e c t r o ni c s :   A ppl i c a t i o ns   t o   dy na m i c   i nt e r f e r o m e t r y ,   R e v i s t e l e k t r o n vol .   1 ,   no .   1,   pp .   16 - 22 ,   2017 .   [ 26]   L .   S a f a r ,   M .   S .   Z a k i ,   de s i g a nd  s i m u l a t i o o f   di f f e r e nt i a l   t r a n s i m pe da nc e   a m p l i f i e r   ( T I A )   ba s e o 0. 18  μ m   C M O S   t e c hno l o gy ,   Al - R af i d ai n   E n gi ne e r i n g vol .   21,   no .   4 ,   pp.   1 2 1 - 130 ,   20 13.   [ 27]   X .   H ui ,   e t   al . ,   A   3. 125 - G b/ s   i nduc t o r   l e s s   t r a ns i m pe d a nc e   a m pl i f i e r   f o r   o pt i c a l   c o m m uni c a t i o i 0. 35  μ m   C M O S ,   J ou r na l   of   Se m i c ondu c t o r s vol .   32 ,   no .   1 0 ,   2 011 .   [ 28]   S .   S ub i ,   a nd  G .   b .   L a ks hm i ,   O p t i c a l   s o l i t o ns   s i m u l a t i o us i ng   D S F   a nd  o pt i c a l   pul s e   g e ne r a t o r   i s i ng l e   m o de   o pt i c a l   f i be r ,   I nt e r n at i on al   J o ur na l   of   Sc i e nc e   an R e s e ar c ( I J SR ) ,   I S S N   ( O nl i n e ) :   2319 - 706 4,   vol .   4 ,   no .   2 ,     pp.   25 4 - 258 2 015 .   [ 29]   M .   A r o r a   a nd  G .   P a ndo v e ,   S i m u l a t e d   c i r c ui t   f o r   g e ne r a t i o o f   40  G H z   s o l i t o t r a i n ,   I n t e r na t i ona l   J our nal   of   E m e r gi ng   T r e nd s   i n   E l e c t r i c a l   and   E l e c t r o ni c s vol .   5 ,   no .   2 ,   pp .   7 3 - 76,   2013 .   [ 30]   A .   C .   K a d hi m ,   S i m u l a t i o a nd  e v a l u a t i o o f   s o l i t o s i g na l   e f f e c t s   i f i b e r   o p t i c s , ”  I r a qi   J ou r na l   of   Sc i e nc e   vol .   54,   S upp l e m e n t   no .   4,   pp . 1 108 - 111 4,   20 13.   [ 31]   I S   A m i r i ,   e t   al . ,   Z   S h a pe d   l i k e   r e s o na t o r   w i t c r y s t a l   i t he   pr e s e nc e   o f   f l a t   m i r r o r   b a s e s t a ndi ng   w a v e   r a t i o     f o r   o pt i c a l   a nt e nn a   s y s t e m s ,   I ndone s i an  J ou r na l   o f   E l e c t r i c a l   E n gi ne e r i ng  and  C om p ut e r   S c i e nc e vol .   17 ,   no .   3,   pp.   14 05 - 1409 ,   202 0,     [ 32]   I S   A m i r i ,   e t   a l . ,   I nf l ue nc e   o f   de v i c e   t o   de v i c e   i nt e r c o nne c t i o e l e m e n t s   o t h e   s y s t e m   be h a v i o r   a nd   s t a b i l i t y ,   I ndo ne s i an   J our nal   o f   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i ng   and   C om p ut e r   Sc i e nc e   ( I J E E C S) vol .   18 ,   no .   2,   pp .   843 - 84 7,   20 20 ,     [ 33]   A hm e N a bi Z a k i   R a s he d ,   e t   al . ,   D e n t a l   l a s e r s   a p pl i c a t i o ns   i v i s i b l e   w a v e l e ng t o pe r a t i o na l   b a nd ,   I ndone s i an   J our nal   o f   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i ng   and   C om p ut e r   Sc i e nc e   ( I J E E C S) vol .   18 ,   no .   2,   pp .   89 0 - 895 ,   2 020 ,     [ 34]   I S   A m i r i ,   e t   al . ,   C o m pa r a t i v e   s i m u l a t i o s t udy   o f   m ul t i   s t a g e   h y br i a l l   o pt i c a l   f i b e r   a m pl i f i e r s   i o pt i c a l   c om m uni c a t i o ns ,   J o ur n al   o f   O p t i c a l   C om m un i c a t i ons ,   202 0 .     [ 35]   I S   A m i r i ,   e t   a l . ,   O p t i c a l   c o m m uni c a t i o t r a n s m i s s i o s y s t e m s   i m pr o v e m e nt   ba s e o c hr o m a t i c   a nd  po l a r i z a t i o m o de   di s pe r s i o c o m pe ns a t i o s i m u l a t i o n   m a na g e m e n t ,   O pt i k   J ou r nal vol .   2 07,   2 020 .   [ 36]   A hm e N a bi Z a ki   R a s he d ,   e t   a l . ,   D i s t r i bu t e f e e db a c l a s e r   ( D F B )   f o r   s i g na l   po w e r   a m p l i t ud e   l e v e l   i m pr o v e m e nt   i l o ng   s pe c t r a l   b a nd ,   J our n al   o f   O pt i c a l   C om m un i c at i ons ,   202 0,     [ 37]   I S   A m i r i ,   e t   al . ,   A na l y t i c a l   m o de l   a na l y s i s   o f   r e f l e c t i o n/ t r a n s m i s s i o c ha r a c t e r i s t i c s   o f   l o n g - pe r i o f i be r   br a g g   g r a t i ng   ( L P F B G )   by   us i ng   c o upl e d   m o de   t he o r y ,   J our nal   o f   O pt i c a l   C om m uni c a t i o ns ,   2020 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.