Comptes Rendus
Optical telecommunications/Les télécommunications optiques
Quantum and nonlinearity limitations of the optical communication channel
Comptes Rendus. Physique, Volume 4 (2003) no. 1, pp. 11-28.

We analyze the information-capacity limitations of the optical communication channel, as determined by noise accumulation from optical amplification and nonlinear wave-mixing. We review the concepts of signal-to-noise ratio and entropy for binary-coded and continuous communications, leading to a definition of ultimate capacity for the optically-amplified channel. A unified quantum model, describing both amplification and nonlinearity limitations, makes possible to determine the power transmission window within which the channel capacity can be maximized.

Nous analysons les limites en capacité d'information des communications par canal optique, telles que déterminées par l'accumulation du bruit d'amplification optique et de mélange à quatre-ondes non-linéaire. Nous revoyons les notions de rapport signal-à-bruit et d'entropie concernant les communications à codage binaire ou continu, lesquelles conduisent à la capacité ultime d'un canal optiquement amplifié. Un modèle quantique unifié, décrivant les limitations dues à l'amplification et à la non-linéarité, permet de déterminer la fenêtre de puissance signal à l'intérieur de laquelle la capacité du canal peut être maximisée.

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DOI: 10.1016/S1631-0705(02)00002-6
Keywords: Optical communications, Optical fibers, Fiber dispersion, Erbium-doped fiber amplifiers, Distributed amplification, Quantum noise, Information theory, Entropy, Equivocation, Shannon–Hartley theorem, Nonlinear Schrödinger equation, Fiber nonlinearity, Four-wave mixing, Wavelength-division multiplexing, All-optical regeneration
Mot clés : Communications optiques, Fibres optiques, Dispersion, Amplificateurs à fibre dopée à l'erbium, Amplification distribuée, Bruit quantique, Théorie de l'information, Entropie, Équivocation, Théorème de Shannon–Hartley, Équation de Schrödinger non-linéaire, Nonlinéarité des fibres, Mélange à quatre ondes, Multiplexage en longueur d'onde, Régénération tout-optique

Emmanuel Desurvire 1

1 Alcatel Submarine Networks, Centre de Villarceaux, 91625 La Ville du Bois, France
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Emmanuel Desurvire. Quantum and nonlinearity limitations of the optical communication channel. Comptes Rendus. Physique, Volume 4 (2003) no. 1, pp. 11-28. doi : 10.1016/S1631-0705(02)00002-6. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/S1631-0705(02)00002-6/

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