Performance evaluation of a hybrid SDM/FSO link

Abstract

Abstract Free-Space Optics (FSO) and Space Division Multiplexing (SDM) are advanced technolo- gies that hold great potential for enhancing optical communication systems. FSO leverages the propagation of light through free space, providing high data rates without the need for physical cables. SDM increases system capacity by transmitting multiple data streams simul- taneously through different spatial channels. This thesis evaluates the performance of a hybrid SDM/FSO communication link using OptiSystem for simulation. Our work focuses on opti- mizing key parameters such as optical transmitter power, beam divergence, receiver aperture size, and transmission rate. We specifically chose the 1550 nm wavelength for its lower atmo- spheric attenuation and eye safety, and utilized Laguerre-Gaussian modes for their efficiency in spatial multiplexing. The results demonstrate significant improvements in signal quality and ro- bustness, indicating that hybrid SDM/FSO systems are a promising solution for high-capacity, long-distance optical communication. Résumé Les technologies de l’optique en espace libre (FSO) et du Multiplexage de la division spa- tiale (SDM) offrent un potentiel considérable pour améliorer les systèmes de communication optique. La FSO utilise la propagation de la lumière dans l’espace libre, permettant des débits de données élevés sans besoin de câbles physiques. Le SDM augmente la capacité du système en transmettant plusieurs flux de données simultanément à travers différents canaux spatiaux. Cette thèse évalue la performance d’un lien de communication hybride SDM/FSO en utilisant OptiSystem pour la simulation. Notre travail se concentre sur l’optimisation de paramètres clés tels que la puissance de l’émetteur optique, la divergence du faisceau, la taille de l’ouverture du récepteur et le taux de transmission. Nous avons spécifiquement choisi la longueur d’onde de 1550 nm pour sa faible atténuation atmosphérique et sa sécurité oculaire, et utilisé des modes Laguerre-Gaussiens pour leur efficacité en multiplexage spatial. Les résultats montrent des amé- liorations significatives de la qualité du signal et de la robustesse, indiquant que les systèmes hybrides SDM/FSO sont une solution prometteuse pour les communications optiques à haute capacité et à longue distance.