Internati o nal  Journal of Ele c trical   and Computer  Engineering  (IJE CE)  Vol .   4 ,  No . 5, Oct o ber   2 0 1 4 ,  pp . 76 7~ 78 1   I S SN : 208 8-8 7 0 8           7 67     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJECE  Implementation of Opti cal  OFDM Bas e d Syst em f o r Optical  Network s       BU Rin dhe *,   Jyothi  Di gge**, SK Narayankhed k ar ***   *Sant Gadge Baba Amravati Univ ersity , Amravati and  Smt Indira  Gandhi  College of  Engin eerin g   **Sant Gadge B a ba Amarav ti U n iversity  ***Sant  Gadge Baba  Amravati University  and MGM  CET          Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received Dec 1, 2013  Rev i sed  Au 10 , 20 14  Accepted Aug 25, 2014      Orthogonal fr eq uency  d i vision  m u ltiplexi ng  (O FDM), a frequ ency  div i sion  m u ltiplexing sch e m e  utili zed  as a digit a l m u lti- carrier m odulatio n techniqu e,  implemented us ing optical  ber link  for practical  appli cat ion s  there b develop i ng optical OFDM using OptS im  simulation .  OFDM has m a n y   advantages over  other  modul ation techniques s u ch as  a high  r e sistance to   inter-s y m bol in terferen c e (ISI)  and it  is robust against fad i ng  caused  b y   m u ltipath propa gation .  Optica l   ber cable (OF C ) as  a trans m iss i on m e dia is   used for distortion less transmission of  data at  ver y  h i gher data  speed. OFC  cable has a lo t o f  advantages over ot her media. And OFDM over  OFC cable  will provide dat a  speeds at a ver y  high  speed a nd with ver y  les s  losses. In  this work optica l  transm itter  and  rece iver for OFDM based optic al network   has designed  fo r high speed d a ta transmission over op tical  ber While  modeling the  s y stem we have also  used post, pre and  sy mmetric  compensation technique to  reco nfigure th e ban d width along with add drop   m u ltiplexe r,  tu nable  fil t ers  a nd opti cal  am plifie rs to  ach ieve  high   performance with minimum distortion  and low  b it  error r a te (BER).   Keyword:  Bit erro rate  Inter - sy m bol interfe re nce   Optical  ber  c a bl Optical O F DM   Su b ca rri er  m odul at i o n   Copyright ©  201 4 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r BU Rind h e   Sant    Ga dge  B a ba  Am ravat i  Uni v ersi t y , Ta po va n R o ad  C a m p , Am ravat i   4 4 4 6 0 2  I n di a an d   Sm t   In di ra Ga nd hi   C o l l e ge o f   E ngi neeri n g ,  Pl ot   N o .   1 7  & 18 Sec - 16 , Ko par k hai r ane ,  N a vi   M u m b ai   4 007 09 , Ind i a.  Em a il: b u r indhe@yaho o .co m       1.   INTRODUCTION  In  or der t o  e x p l oi t  opt i cal  ban d wi dt h wi t h  m o re e ciently, recently optical OFDM as a special case   of  o p t i cal  su b  carri e r  m odul at i on  (SC M was i n t r o d u ce d i n  t h opt i c al  dom ai n, an d a n  a dva nce d  o p t i cal  OFDM (OOFDM) m o du latio n techn i qu was  p r op o s ed   [1 ],  [2 ].  On of th e m a in  reaso n s for su itabilit y o f   OFDM in  op tical co mm u n i c a tio n s  is its ab ilit y to  d eal with  larg e pu lse  sp read d u e  to ch ro m a t i c d i sp ersi o n   (C D)  by  di vi di ng t h e b r oa d o p t i cal  chan nel  spect r u m  (for  whi c h t h e di s p ersi o n  e ect is large) int o  a num b er  of s u b-cha n nel s  each with a narrow s p ectrum which decre a ses the dispe r sion e ect for each sub-c h a n nel [3],  [4 ]. A m a in   mo tiv atio n  for in tro d u c ing  OFDM in  th o p t ical d o m a i n  is  th e p o ssib ility fo r h i g h -sp e ed  d a ta  transm ission over dis p ersi ve  be r wit h out t h need for cos tly optical  di sp ersi o n  c o m p ensat i on t e c hni qu es [ 5 ] .   The  basi c c o n cept  be hi n d   O F DM  i s  t h di vi si o n   of a  hi g h   bi t  rat e   dat a   st ream  i n t o  several  l o w  bi t   rat e  st ream s, w h i c h a r e si m u l t a neo u sl y  m odu l a t e d o n t o  o r t h og o n al  s ubca r r i ers as s h ow bel o w i n  Fi g u r e 1.  I n   gene ral ,  t h e  su b-ca rri er s are  gene rat e d i n  t h e di gi t a l  d o m a in and t h ere f ore these sy stems typ i cally co nsist o f   many subca rri ers (typically m o re than 50). In t h ese sy stem s, ch an n e l esti m a tio n  is realized  b y  p e riod ically   i n sert i n g t r ai ni ng  sy m bol s. I n   be r-optic transm ission syste m s, the OF DM syste m s where the  subcarriers are   gene rat e d i n  t h e o p t i cal  do m a i n  are al so pr o pose d . T h e s e syste m s are som e tim es re ferred to as c ohe re nt   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 4 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 14   :   767  –  7 81  76 8 wav e len g t h  d i v i sion  m u ltip l e xin g  (C O-WDM) system s.  Co h e ren t   WDM syste m s typ i cally h a v e  few  sub car ri ers a n d  d o   not   use  t r ai ni n g  sy m bol s,  but   rel y  o n   bl i n d c h an nel  est i m a t i on i n st ead  [6] ,   [ 7 ] ,  [ 8 ] ,   [9 ] .           Fi gu re  1.  S p ect rum  of  FDM   &  OF DM  si gnal       1. 1   Ma them a t i c al  Form ul a t i o n   of  an  OF D M   Si gn al   OFDM is a special class of m u lti carrier  modula t i on  (M C M ) [1 0] , [ 1 1] , [1 2] . The M C M  t r ansm it t e d   si gnal  s ( t )  i s  re prese n t e d  as  gi ven  i n  e q uat i o ns  1,  an 3.              (1 )          (2 )      1, 0 T     0 ,  0 ,    (3 )                      Where  C ki  is th e in fo rmatio n  sy m b o l  at th e k th   su bc arrier , S k  is the  wave fo rm  for  the k th   s u bcarrier, N sc   i s  t h e num ber of s ubca rri er , f k  is  the freque n cy of the subca rrier and T s  i s  the sym bol  peri od  (t) is the pulse  sh ap ing  fun c tio n.    1. 2   Spectra l Effciency   fo r Optica l OFDM  In di rect  det e c t i on opt i cal   O F DM  (D DO - O F D M )   system s, th e o p tical sp ectru m  is  u s ually n o t  a  l i n ear repl i ca o f  t h e radi o fre que ncy  (R F) s p ec trum  therefore;  th e optical spectral e ciency is dependent on  th e d e tailed  i m p l em en tatio n .  Th ese wo rk c once n trate on the optical spectral e ciency for cohere nt optical- OF DM  (C O- O F DM sy stem s [1 3] [1 4] , [ 1 5 ] , [1 6] . I n  C O -OF D M  sy stem s, N sc  s u bcarrie r s are  transm itted in  every   OF DM  s y m bol  peri od  o f  T s . T h us, t h t o t a l  sym bol  ra t e  R  for C O - O FDM  sy st em s is gi ve by  eq u a t i on  4.         (4 )     The bel o w Fi g u re 2  (a) s h o w s t h e spect rum  of wa vel e n g t h -di v i s i on m u l t i pl exe d  ( W DM ) cha nnel s ,   each with CO-OFDM m odulation, a nd  Figure  2 (b ) s h ows t h e z o omed-in  optical spectrum  for eac wavel e ngt h ch annel .   It  uses  t h e ba nd wi dt h  of t h rst  n u l l  t o  den o t e   t h e b o u n d ary   of eac h wa vel e ngt chan nel .  The   F i gu re 2  ( b s h o w s OF DM  ban d wi dt h,   B OFDM , i s  t h us  gi ve b y  equat i o 5.      2  1  (5 )         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJECE   ISS N 2088-8708      Im pl eme n t a t i o n of   O p t i c al  O F DM Base d Sy st em  f o r   O p t i c al   N e t w orks   ( B U Ri nd he)   76 9     Fi gu re  2.  O p t i cal  Spect r u m  fo r (a N-  wa vel e ngt di vi si o n   m u lt i p l e xed C O - O F D M  c h an nel s (b Zo om ed-i n O F DM  si g n al   fo one  wa vel e n g t h       Whe r e t s  i s  the o b ser v at i o n pe ri o d  as s h o w n i n  Fi g u r e 3.  Ass u m i ng t h at  a l a rg e num ber o f   subcarriers a r use d , t h bandwidth e ci enc y   of   OF DM   i s  fo u n d   t o  be gi v e n by   eq uat i o n 6.      2  2 ,  (6 )           Fi gu re  3.  Ti m e  d o m a i n  OFD M  si gnal   f o o n e c o m p l e t e  OFDM  sy m bol       The fact or  of 2 accounts fo r two  polarizations in t h ber.  Usi n g a t y pi cal  val u of  8/ 9 ,  t o  o b t a i n  t h e   optical spectral  e ci ency   fact or of 1. dB / H z. The optical spectral e cien cy g i v e 3 . 6  bit/s/Hz if q u a tern ary   pha se-s hift ke ying (QPS K)  m odulation is use d  for each  subcarrier. T h e spectral e c i ency can be furt her  im pro v ed  by  u s i ng  hi g h er  or der  QAM  m o d u l a t i on t o   pr ac t i cal l y  im pl ement  C O - O F D M  sy st em s, t h e opt i cal   spectral e cien cy will b e  red u c ed   d u e  t o   th e n e ed  for a su ci ent   g u a r d ba nd bet w e e n WDM   c h a nnel s ,   t a ki ng  acc ou nt  o f  l a ser  f r eq u e ncy  d r i f t   of  a p p r oxi m a t e ly  2  GHz . T h i s   g u ar ba nd  can  be a v oi de b y  usi n o r t h ogo n a lity acro s s th WDM ch an n e ls.     1. 3   Optic a l OF DM B a sics     1. 3. 1   Cros s-ch an nel  OF DM : m u l t i p l e xi ng w i t h o u gu ard  ba nd   Th e laser fr equen c y dr if t of   W D M ch an n e l s  can   b e   reso l v ed   b y  lo ck i n all th e lasers to th e co mm o n   optical standa rd s u c h  as  an  optical  com b  an di rect l y  usi n g t h e f r e que nc y  t ones  f r om  an  opt i cal  c o m b . Al l  t h subcarriers tha t  cross t h WDM ch ann e ls  can  be ortho gon al; th at is, the o r t h ogo n a l i t y  co nd itio n  is  satis ed  fo r any  tw o s u bcar riers, e v e n  fr om  di er en W D M ch annels. A s  sh own in  Figu r e   4  cr o s s- ch ann e O F D M   (XC-OFDM)  with ou t gu ard   b a nd , the sub c arrier in  ch an nel 1  is o r tho gon al to  an othe r subcarrier in a di ere n t   channel.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I JECE Vo l. 4 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 14   :   767  –  7 81  77 0        Fi gu re  4.  O p t i cal  spect r u m  for  di vi si on  cr oss - chan nel   OF D M  (XC - O F DM ) wi t h o u t   gua r d   ban d       2.   BLOCK D I AG RA M OF  OPTI C A ORT H OGO NAL FREQ UEN C Y   DI VISI ON  MULTIPLE X ING (O OF DM)      Fi gu re  5.  O O F D M  si m u l a t i on set u p           Fi gu re 6.   D u al  dri v M Z IM       The M Z M  us ed i n  t h e ab o v e bl oc k di a g r a m  Fi gure 5 i s  dual  d r i v M Z M .  A d u al  dri v e M ach - Zeh nde r i n fe r o m e t e m odul at or (M Z I M )  i s  c h i r p free m o d u l at or i s  sh ow i n  ab ove Fi gu r e  6. T h e M Z I M  used  in  th Figu re  6  is Lith i u m   Niob ate b a sed, th p u rp o s e of  ch oo sing  t h is m a teria l  is i) It is electro   op tic in  n a ture ii) Less  lo ss MZIM  u s ed  h e re is of “Z” cu t. It s esse ntial that the MZIM has a t y pical phase  re sponse suc h  that it  will function as  m odulat or e ffe ctively in the a b ove  set up.  The Fi gu re  6 s h o w s t h e ‘ Y   bra n c h  i n t e n s i t y   m odul at o r . T h hat c he d re g i on i s  a  swi t c h i ng  part   o n   whi c h t h e p h a s e ret a rdat i o of t h e l i g ht  (a ct ual l y  refract i v e i nde of t h e wave -g ui de i s  vari ed. T h devi ce  param e t e rs are  ang u l a sepa rat i on  bet w ee n t h e a r m s  22 0 , I n dex  di f f e rence  o f  2 . 3  % ga bet w een t h e   electrodes  is  m   l e ngt o f  t h e a r m  200 0 0   m,  V   = 5 V.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Im pl eme n t a t i o n of   O p t i c al  O F DM Base d Sy st em  f o r   O p t i c al   N e t w orks   ( B U Ri nd he)   77 1 Wh en  th e refractiv e in d e x  o f  th e switch i ng  reg i o n  is no t varied , th e two   lig h t  b eam s are co m b in ed  wi t h  sam e  phase ret a rdat i on  (I n p h ase )  at  t h e ‘ Y ’ c o m b i n er. T h ere f o r alm o st  100  % l i ght  t r ansm i ssi on i s   achi e ve d i n  t h e out put  w a ve -g ui de , as sh o w n i n  t h e Fi g u re  7 (a ). T h i s  con d i t i on i s   k n o w n as co nst r uct i v e   in terferen c e.  Wh en  th refractiv e in d e x  of  t h e swi t c hi n g  r e gi o n  i s  va ri ed  by   n ,  th relativ e p h a se retard ation  betwee n t h e t w o arm s  bec o mes (  =   .L) whe r e L denotes   the  le ngth of  th e switch i n g  reg i on i.e. two   p a rallel arm s . If th e relativ ph ase  retard ation  satisfies equ a tio n   7 .     2 .. LL ne ff     (7 )     Th en  th e two   lig h t  b eam s are co m b in ed  with  an  ou t o f   p h a se con d ition  at th e “Y” co m b in er as  sh own  in th Fig u re  7  (b). This con d ition  is  k nown as  d e stru ctiv e in terferen ce.  Here th n e ff  is a  variation  o f   effect i v e  i n dex .  O n ce t h e i n t e nsi t y  m odul at i o n  i s  ac hi eve d  OF DM  si gnal s  are  fe d as  V 1 (t) a n d  V 2 (t).  As we   requ ire ortho g o n a l sign als.  Essen tially th ere are t w o sim u la tio n  set up  for OFDM. i) Ph ase m o du lated   OFDM syste m , ii)  Am plitude m odulated  OF DM  system .  In our study, we  have conside r ed phase m odulated and am pllitude  OF DM. Two  sim u lation set up  for ph ase  m odulated OF DM system  and  am plitude  m o dulated syste m  are  depi ct ed  i n  Fi g u re  8  an Fi g u r e  9.         Fig u re  7 .  a) C o n t ru ctiv e in te rference  for zero phase s h ift,  b)   D e stru ctiv e in ter f e r e n c e fo  phase s h ift         Fi gu re  8.  B l oc di ag ram  of o p t i cal  OF DM  s y st em  usi ng  p h a se m odul at i o n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 4 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 14   :   767  –  7 81  77 2     Fi gu re  9.  B l oc di ag ram  of a n   opt i cal  O F D M  sy st em  usi n g am pl i t ude m o d u l a t i o n       The Fi g u r e 8  and Fi g u re  9 s h o w s a bl oc k di ag ram  of fi b e r o p t i c  com m uni cat i o n sy st em  based o n   opt i cal  OF DM , i n  w h i c h t h FT bl oc ks ar e im pl em ent e d in o p t i cal  dom ai n usi n g t h Fo uri e r t r a n s f o r m i ng   pr o p ert y  o f  t i m e  l e nses.  In  t h pr o pose d   s c hem e , t h e com b ined signal  dri v es the  Ma ch-Ze h nde r m o dulator  (M ZM ).  I n  c o nt rast ,  i n  t h e c a se o f  el ect ri c a l  OF DM , m e ssage  si g n al f r om  vari ous  c h an nel s   m odul at t h sub - ca rri ers t h r o u g h  IFF T . T h e out p u t  o f  t h e  fi ber - o p t i c  l i nk passes t h r o u gh a FT . Si nce  Fou r i e r t r a n sf orm  of  a Fo urier tran sform   lead s to  ti m e  rev e rsal with in  a  OFDM  fram e , th e tran smitted  sig n a can  b e  recov e red  b y   i n t r o d u ci n g  t i m e reversal   us i ng  di gi t a l  si gn al  pr ocessi ng.  In t h e case of  cohe re nt optical/electrical O F DM,  a   pha se c h i r p  i s  i n t r od uce d  ac ross  t h e  f r am e d u e t o  fi ber   di spe r si ve  ef fe ct s w h i c h ca n  be  cancel l e d   usi n equalization al gorithm s . However, in the  cas e of  direct  detection e q ualizer is not  nee d ed, since t h output of  the direct dete ction receive is propor tional  to the absol u t e  squa re of th e field envel ope. To investiga t e th e   per f o r m a nce o f  t h o p t i cal  O F DM b o t h  c o here nt  an di rect d e tectio n  sch e m e s are si mu lated  an d th b it error  rate (BER) is calculated at the recei ve as a  function of optical  signal-to -noise ratio (OSNR). The  OSNR is  cal cul a t e d bas e d o n  0 . nm   noi se  ban d w i d t h . Fi be r n o n l i n eari t y  and am pl i f i e d s p o n t a n e ou s em i ssi on  (AS E )   noise a r e both  taken int o  account in t h e sim u lation. T h num ber of sub-channels is  2048  and t h e cyclic pre f ix  of l e n g t h   51 2 i s  adde d as t h gua r d  i n t e rv al  bet w ee n OF D M  fram e s. Each o f  t h e su b-c h an nel s  co nsi s t s  of a   BPSK si g n a l at  a b it rate of 19 . 5  M b /s and  the to tal in form a tio n  rate is  4 0   Gb /s. In  th e case o f   d i rect  d e tection  OF DM , a cons t a nt  bi as vol t a ge i s  adde d at  the i n p u t  of M Z M  so t h at  t h e out p u t  of M Z M  i s  an on- of f key i n g   (O OK ) si gnal .  The t r an sm i s si on  fi be r i s  a  s t anda rd  si n g l e - m ode fi ber  ( S SM F).  The  pa r a m e t e rs of  t h e  fi be and  ot he r sy st em  co m pone nt s are l i s t e d. Th ere i s  no di s p e r si o n  com p ens a t i ng m odul e ( D C M ) pl ace d i n  t h fib e r link .  Th e a m p lifier sp an  is 80  k m  with  5  sp an s, so th e to tal tran smissio n  d i stance is 4 0 0  k m . A De  Bruiji n seque n ce of length 211 is us ed i n  each of the sub-c h annel in th Monte-Ca rlo si m u la tion and the total  num ber o f  OF DM  fram e s i s   50 . The acc um ul at ed di s p ersi on  β 2 in  ti m e -len s-b a sed  Fou r ier tran sformer is  0 . 10 1 9  ns 2, w h ere   i s  t h f i ber l e ngt h a n β is t h d i sp ersi o n  of t h stan d a rd SMF  u s ed  in th e time len s   setup.  The two im portant buildi ng  blocks  of OOFDM syst e m  ar e transm itter and  receive r. T h e com ponent   that constitutes the tra n sm itter  and  receive r a r e prese n ted  in Figure 10  a n d Figure 11.          Fig u re 10 . OFDM  tran sm it te Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Im pl eme n t a t i o n of   O p t i c al  O F DM Base d Sy st em  f o r   O p t i c al   N e t w orks   ( B U Ri nd he)   77 3 Thi s  c o m pou n d  c o m pone nt  si m u l a t e s an  OF DM  t r a n sm i t t e r c o m posed  o f :     PRBS d a ta  source    SEPAR  m o d e l to  p e rform  th e co nv ersion  serial to  p a rallel    M QAM OD IQ   m odel  t o  ge ner a t e  t h e b a seba n d   I/ Q c o m pone nt of  Q A M  sy m bol    IFFT  OFDM t o  calculate t h IFFT  on t h Q A M  sy m bol  an obt ai n  t h e  O F DM  sy m bol     QU A D M I XI m odel  t o  q u a d r a t u re m i x u p  t h e OF DM  si gna l  fr om  baseba n d  t o  car ri er  fre que ncy           Figure 11. OFDM  recei ver      This c o m pound c o m pone nt si m u lates an  OF DM recei ver c o m posed of:    QU A D M I XI m odel  t o  q u a d r a t u re m i x d o w n  t h e  R F  m o d u l at ed OF DM  si gnal  t o   base ba nd     Two  Bessel  filters to filter  ou t th rep lica  o f  th e si g n a l cen t ered at twice th e carrier freq u e n c   FFTOFDM  m o d e l to  calcu late th e FFT  on  the OFDM sym b o l  to   reco v e r t h e QAM sym b o l     MQADEMIQ  m o d e l to  retriev e  th e p a ralle l  l ogi cal  si g n al   f r om  t h e Q A M   sym bol     PAR S E V  m odel  t o  perf orm  t h e con v e r si o n  paral l e l  t o  seri al  and rest or e t h e t r ansm i tted seri al  bi na r y   sequence   The o p t i cal   ph ase  m odul at or  con s i d ere d  f o r   si m u l a ti on op erat es  at   re fere nce wavel e ngt h 15 5 0  nm   wi t h  di spe r si o n  1 6  ps/ n m / km . The fi ber c onsi d ere d  he re  has 0. 2 dB  l o ss/ km . The l e ngt h = 3 km . The Laser   s o ur c e   u s ed   h e r e  a r e of  th r e e typ e s .     a sim p le  m o d e l con s id ering   on ly th p h a se  no ise (C W Loren t zian  Laser)    a real i s t i c  m odel  base on  rat e  eq ua tio n in teg r ation   (Rate Eq u a tion s  Laser)    a realistic  m o d e l b a sed  on   rate equ a tio n   in teg r atio n  for Sep a rate confin em en t h e tero stru cture m u l t i   qua nt um  wel l  l a sers  (SC H -M Q W )   wh ere  p h y sical  p a ram e ters o f   th e laser can   be o b t ai n e d   with  a fitting  proced ure  o v e r ex perim e n t al ly   measured curves.  The  detector s ection c o m p rises of  PIN and  APD. T h qua n tum  effici enc y , res p o n sivity , da rk  cu rre nt  and  3  dB  ba n d w i d t h  val u es a r e 0. 7,  0 . 8 7 5 1 ,   2. nA  an 2 0   GHz .   The Dispe r sion  section defi nes  the dispe r si on  cha r act erist i cs of the  fibe r. Se co nd , th ird, fo ur th and   fi ft or de r di s p ersi o n  co ef fi ci ent s  are t a ken  i n t o  acc ou nt Yo u m a y  di r ectly specify the coefficient val u es  or  su pp ly a d e scrip tio n  file. In  th e latter case t h e file  m u st co n t ain  t h e p r ofile o f  d i sp ersion   β as a f unct i on  o f   fre que ncy  o r   as a fu nct i o n o f  wa vel e n g t h. Thi s  feat ur e i s  used t o  i n t r o duce  dat a  fr om  a  m easured set  of   resul t s .  I n  a d d i t i on, a  ra nd o m  vari at i on  of  t h e sec o nd  o r de di spe r si o n  i s  t a ken  i n t o  acc o unt   usi n g  t w o   di ffe re nt  st at i s t i cal  di st ri but i o ns a n d  a  defi n e d c o r r el at i on  l e ngt h .  T h e st a t i s t i cal  vari at i on  of  fi be di sp ersi o n   is em ulated by a casca de  of s h ort fi ber spans the c h ar acteristics of  which are  defi ne d at  the  begi nning of a  sim u l a t i on. T h ese char act eri s t i c s do  not   vary   du ri n g  t h e si m u l a t i on. A di ffe rent   ran d o m  evol ut i on  o f   di spe r si o n  m a y  be  o b t a i n ed   by  re -si m ul at ing  t h e  p r o j ect  wi t h  a  di ffe re nt  ra n dom  seed.  Fu rt he rm ore w h i l e   doi ng t h e si m u l a t i ons , SPT  beha vi o u r  i s  consi d ere d . Las e r so urces are  consi d e r e d  as i f  t h ey  gener a t e d a  si ngl e t o ne at  t h e n o m i nal  cent e r em i ssi on f r e que ncy  o f  t h e s o ur c e .  Th er e f o r e,  in  th optical spectrum  a single   line is placed. Its level is equal to t h e de fine d lase output power. Li ne wi dth is neglected if the   C W   Lore ntzian La s e r is selected.  For the  rate equations  l a ser a nd t h e c u st om  m u lt i  quant um  wel l  (M Q W)  l a ser,   t h ei r o u t p ut  p o w er c o ul be f o u n d  o n l y  usi n g t i m e -dom ai n sim u l a t i on. H e nce,  fo r SP sim u l a t i ons, t h e use r   is ex p licitly req u e sted  to  supp ly th e ou tpu t  p o wer. If  you   d on’t kn ow the av erag o u t pu t po wer  o f  the laser,  we suggest pe rform  a virtual battle space (VBS) sim u la ti on  of t h e de vi ce only, m eas ure the  output powe r,  an d th en  em p l o y s th e m easu r ed   v a lu e as SPT p a ram e ter for th e laser.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 4 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 14   :   767  –  7 81  77 4 3.   BLOCK D I AG RA OF OPTIC A L ORTH OGO NAL  FREQ UEN C Y  DI VISI O N   MULTIPLE X ING  (O OF D M )  FO R B A N D WI DTH  RE CO NFIG U R A TIIO N         Figure 12. OFDM  recei ver  with add  drop multiplexer      In or de r t o  e n h a nce t h e  pe rf or m a nce of  O O F D M  l i n k  use d  i n   ou r si m u l a t i on,  we  repl ace d  t h e si m p l e   m u l tip lex e r by an  ad d-d r op  m u ltip lex e r.  W e  con s id ered  10  Gb /s  1 6 -ch a nn els  wav e  len g t h  d i v i sion   m u l tip lex i n g  (W D M )  syste m  w ith  a 4 - ch ann e l s an d   o p tical ad d  dr op  m u ltip lex e r  ( OADM)  p u t  in  th mid d l of t h e fi ber l i n k.T h e t r ansm i t t e r consi s t s  o f  16 l a ser s o u r c e s wi t h  wavel e ngt h ran g i n g f r om  193. 0 35 T H z t o   19 3. 7 85 T H z, t h e cha nnel  sp a c i ng i s  set  t o  50 G H z fo r 2 0 0  km  opt i cal  l i n k. I n  t h i s  l i nk s h o w n i n  Fi g 1 2 , w e   u s ed  po st,  pre and  symmetric co m p en satio n techn i qu alo n g   with  tun a b l filters an d d i fferen op tical   am plifiers to e nha nce t h perform a nce.W e   use d  Fa bry Pe rot filter in  our  m odule which  offers  tuning range   of  30  nm   i n  1-1 0   m s .Whe n we t e st ed t h e l i nk wi t h  EDF A  an d R a m a n am pli f i e r, ED FA p r ove d t o  be t h e  best ,   offeri ng wi de  powe r s p ectrum  with  a received power of  0.27 m w  for a n  i/p  of  1 m w  for  200 km  optical  l i nk. whi c ca n be det ect ed usi n g   si m p l e   ph ot o det ect or .       4.   METHO D OL OGY       We ha ve use d  freq u e n cy  d o m ai n sim u l a ti on m o d e l u s in g Op tSim . Usin g  Blo c k  m o d e l si m u latio m ode, we c o ul d e ffeci i v el y  c a pt u r e t h e  dy n a m i c and t r a n s i ent  be havi or  o f  t h e  o p t i cal  ne t w o r k .  F o r  t h choi c e   o f  app r o p riate laser fo o u r si m u la tio n ,  we  used  “Best fit” Laser too l  k its.  W e  in terfaced Op tSim   m o d e l with  “B eam  Pro p ag at i on m odel  t o  si m u l a t e  and  st udy  t h e  cha r ect ri st i c s of  L i hi um  Ni obt base d m odul at or t o   i n co rp orat e i t  i n  t h e  net w o r k   m odel .   W e  t o o k  i n t o  c onsi d er at i on “ pol a r i zat i on m ode  di sp ersi o n ” ( P M D )  effect   p r ov id ed  in  “Op tiSi m   m o d e l”.  W e  h a v e  u s ed  v a riou s op tical a m p liers d e sig n e d  u s i n g   b u ilt in  facili ty o f  th is  soft ware . Fo vari ous t y pes  of  opt i cal  am p l i f i e rs, t h e si m u l a t i on  was ca rri ed  o u t .  To c o m b at  di spersi on , we  use d  po st , pre  and sy m m et ri c com p enst i on t echni que a nd  obs er ved t h e e y e pat t e rn an d  com p ared t h e  B E per f o r m a nce i n  a b ove  m e nt ione d  t h ree  cas es. B y  c o m p arin g with earlier  find ing s , where th e PM was  no t   tak e n  i n to  co nsid eration ,   we p r ov ed th at op ical OF DM  with  PM D con s id eratio n offers op tim u m  v a lu of  B E R  t hus  val i d at i ng  ou res u l t s     5.   RESULTS  A N D  DI SC US S I ON       In  or der t o  ach i e ve a pr o p er  OF DM spectrum ,  it’s very essential   th at th e p h a se sh ift offered  b y  th m odul at or i s  a ccurat e .  T h e m o d u l a t o r i s  si m u l a t e d at  t h e c o m pone nt  l e ve l .  It resp o n se  i s  o b ser v e d  a n d t h e   sam e  param e t e rs a r e c o n s i d er ed  whi l e  si m u l a t i ng t h OF D M  bl oc di ag ra m .  The res p o n s e i s  s h o w n i n   Fi gu re   13  (a ) a n d  ( b ) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Im pl eme n t a t i o n of   O p t i c al  O F DM Base d Sy st em  f o r   O p t i c al   N e t w orks   ( B U Ri nd he)   77 5                      ( a )        ( b )     Fig u r e   13 . a)  Pr op ag atio n of  l i g h t   f o r  zer o  ph ase sh if ts,  b) Prop ag ation  o f   lig h t  wh en  phase  sh i f is  in tro d u c ed   whe n   OF DM  s i gnal is  fed       The p h ase  res p o n se  of t h e m odul at or i n c l ude d i n  t h OF DM  bl oc k  di agram  i s  present e d i n     F i g u r e  13         Figure   14 Vari atio n   o f  in tensity with  th applied  vo ltag e                        T h m odul at or  use d   i n   o u st udy   i s   pr ot o n   e x ch ange Li Nb O 3,  wh ose s u rface  i nde x c h an ge  ( n e ) is   lin ear an d th v a riation   o f  extraod i n a ry  refractiv e ind e x ch ang e  with app lied   vo ltag e  i s  op tim u m  to  ex p l o i t   the largest elec tro- optic coe ffi cient r 33  f o r t h e  TE  pol a r i zed l i ght Thi s  i s  sh ow n i n  Fi gu re  14  an Fi g u re   15 .           Figure 15. Surface  inde x cha n ge ( n e verse s  m o le fraction   0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8 0. 9 1 01234 56789 1 0 Vo l t a g e Nor m a liz e d  In te n s it y 0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8 0. 9 1 0. 02 0 . 0 4 0. 06 0 . 08 0. 1 0 . 1 2 M a x. r e f r a c t i v e  i n d e x c h a n g e  o n   t h e  su r f a c e H +  F r a c ti o n  c o n c e n tr a t i o n Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 4 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 14   :   767  –  7 81  77 6     Fig u re  16 . Ex trao rd in ary refractiv e in d e x  cha nge verses  ap pl i e vol t a ge       The a b o v res u l t s  sh ow n i n   Fi gu re  14 a n d  Fi gu re  15 , e n sures  t h at  m odul at or  use d  i n   ou OF DM   si m u latio n  b l ock  p r ov id es  op ti m u m  p h a se sh ift to  g e n e rate th e OFDM  sig n a l in  th e o p tical d o m ain .  Th is  sim u lation res u lts are  used in the  OFDM s i m u lation wind ow to eval uate the tra n sm itted and  receive d signa l   p o wer sp ectrum  fo r qu ad rat u e am p litu d e  mo du latio n (QAM) sign al fo llowed b y  t h e co nstellatio n  d i agra m .   By co m p aring the transm itte d an d receive d powe r spectrum  of th e OFDM sym bol  as shown in  Fi gu re 1 7 , 1 8  and  19 an d t h e corres p on di n g  co nst e l l a t i o n  di agram  shown i n  Fi g u r e 20 . It  sho w s t h at  t h e   transm itter and receive r powe r  spect ru m  are nearly ide n tical as shown in  Figure 17  a n d 18.  Altough  5 spa n s   of  fibe r len g th  are c o n s idere d we i n fe r f r o m  the resu lts th at in ter-symb o l  i n te rfe re nc e (I SI ) is m i nim u m ,   m i nim a l l o ss, opt i cal  p o we r l e vel  i s  hi g h  a n d we a r e ab le t o  m a x i mize SNR with   fou r   o p tical am p lifi e rs. In  t h e su per i m pose d  p o we r sp ect rum  as shown i n   Figure  19, the green  spectru m  is  th e tran sm it ted  sig n a l   whe r eas the  re d s p ectrum  is the recei ved  signal. T h e r ecei ver power s p ect rum  is distorte d due t o  the  va rious  be r l o s s es a n d at t e n u at i o n c a use d   by  t h ber over long distances.  Howe ver,  w e   o b s erve th at delay spread  is  l e ss t h an  o n e  sym bol  pe ri o d  t h us m i nim i zi ng t h e i n t e r - car ri er i n t e rfe rence  an d e n h a nci n g t h e  s p ect ral  efficiency. The  plot  obtaine d   i s  of  a  16   b it QA M sign al.          Fi gu re  1 7 . T r a n sm i t t e d OF D M  po we r s p ect rum .     0. 084 5 0. 084 6 0. 084 7 0. 084 8 0. 084 9 0. 08 5 0. 085 1 0. 085 2 012 345 Vo l t a g e  ( V o l t s )  E x t r a o r d i n ar y  re f r ac t i v e   ind e x  c h a n ge   ( n e ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.