ChuyêN ĐỀ ĐIỀu khiển tán sắC


HỆ THỐNG QUANG DUNG LƯỢNG CAO



tải về 1.02 Mb.
trang6/6
Chuyển đổi dữ liệu07.07.2016
Kích1.02 Mb.
1   2   3   4   5   6

9. HỆ THỐNG QUANG DUNG LƯỢNG CAO
Các hệ thống thông tin quang WDM hiện đại sử dụng một số lượng lớn các kênh để truyền lưu lượng lên đến 1Tbps. Với hệ thống như thế này, kỹ thuật điều khiển tán sắc phải có khả năng hoạt động trên băng rộng với tín hiệu đa kênh. Ở mục này chúng ta sẽ bàn về kỹ thuật điều khiển tán sắc trong các hệ thống dung lượng cao.
9.1 Bù tán sắc băng rộng :
Thông thường tín hiệu WDM sử dụng băng thông khoảng 30nm hoặc cao hơn, nó là băng
thông tổng cộng từ các kênh đơn có băng thổng khoảng 0,1nm (phụ thuộc vào tốc độ bit của từng kênh) của các kênh đơn. Với các kênh 10Gbps, thành phần tán sắc thứ ba không đóng vai trò chủ chốt như đối với các xung có bề rộng >10ps. Tuy nhiên vì các bước sóng

đc lập với các giá tr β2 h s tán sắc D nên tán sc sẽ sự khác nhau gia các
kênh. Do đó để bù tán sắc trong các hệ thống WDM thì mô hình bù tán sắc phải có thể
thực hiện được việc bù tán sắc GVD trên tất cả các kênh đồng thời. Phương pháp đầu tiên
sử dụng một cách tử quang băng rộng hoặc nhiều cách tử quang có băng chặn (stop band) tương ứng để bù tán sắc cho các kênh. Một phương pháp khác dựa vào phổ WDM bằng cách sử dụng một bộ lọc quang với các đỉnh chu kỳ truyền tương ứng. Một phương pháp khác sử dụng sợi DCF cho các hệ thống WDM bằng các sợi quang bù tán sắc DCF được thiết kế phù hợp cho việc truyền đa kênh băng rộng.
Ở phương pháp đầu tiên sử dụng cách tử quang. Một cách tử quang bị chirp có thể có một băng thông dừng bề rộng khoảng 10nm tương ứng với chiều dài cách tử. Vì thế cách tử này có thể được sử dụng trong hệ thống WDM nếu số lượng kênh đủ nhỏ (thông thường là

<10) khi đó thì băng thông tổng cộng của tín hiệu sẽ vừa với băng thông chặn của cách tử.
Thực nghiệm vào năm 1999, cách tử bị chirp băng thông 6nm được dùng trong hệ thống




WDM bốn kênh, mỗi kênh có tốc độ 40Gbps. Khi băng thông tín hiệu WDM lớn hơn, có


thể sử dụng nhiều cách tử chirp ghép tầng nối tiếp với nhau để mỗi cách tử phản xạ một kênh và bù tán sắc cho kênh đó. Ưu điểm của phương pháp này là các cách tử có thể được biến đổi để tương ứng với tán sắc GVD trên mỗi kênh. Hình 9.1 mô tả mô hình ghép tầng cách tử trong hệ thống WDM bốn kênh. Cứ mỗi 80km, một bộ bù tán sắc gồm 4 cách tử được sử dụng để bù tán sắc cho tất cả các kênh trong khi hai bộ khuyếch đại quang được dùng để bù suy hao. Việc mở rộng số cách tử đã được làm trong thực tế. Vào năm 2000,

hệ thống WDM đã được mở rộng lên 32 kênh với băng thông 18nm. Sáu cách tử chirp với


6nm băng chặn được ghép tầng để bù tán sắc GVD cho tất cả các kênh.

Hình 9.1 : Mô hình ghép tầng cách tử để bù tán sắc trong hệ thống WDM
Sử dụng nhiều cách tử làm tăng tính cồng kềnh của bộ bù tán sắc khi số lượng kênh lớn với băng thông tín hiệu khoảng 30nm . Bộ lọc FP với nhiều đỉnh truyền với các đỉnh phổ truyển của bộ lọc cách nhau theo chu kỳ. Bộ lọc như thế có thể bù tán sắc GVD của tất cả các kênh nếu tất cả các kênh được phân chia khoảng cách bằng nhau và dải phổ tự do của

bộ lọc tương ứng với khoảng cách kênh. Khi phải làm việc với một lượng tán sắc lớn việc thiết kế bộ lọc FP là rất khó khăn. Một loại cách tử mới được gọi là cách tử quang mẫu (sampled fiber grating) đã được phát triển để giải quyết vấn đề này. Cách tử này có nhiều băng chặn và dễ chế tạo. Thay vì là làm một cách tử đơn dài, người ta làm nhiều cách tử ngắn kết hợp lại với nhau và có khoảng cách phù hợp (mỗi một cách tử ngắn này được gọi

là một mẫu nên cách tử loại này được gọi là cách tử quang mẫu). Khoảng cách bước sóng giữa các đỉnh phản xạ được xác định qua các chu kỳ mẫu và được điều khiển trong quá trình chế tạo. Hơn nữa nếu "mẫu" bị chirp, thì đặc tính tán sắc của mỗi đỉnh phản xạ cũng

bị ảnh hưởng bởi lượng chirp này. Cách tử đầu tiên được sử dụng vào năm 1995 để bù tàn


sắc đồng thời cho hai kênh 10 Gbps với khoảng cách truyền 240km. Thực nghiệm vào



năm 1999 sử dụng cách tử quang mẫu cho hệ thống WDM bốn kênh. Khi số lượng kênh


tăng, nó trở nên càng khó hơn trong việc bù tán sắc GVD ở tất cả các kênh đồng thời.
Việc sử dụng sợi DCF độ dốc tán sắc âm được đưa ra như một giải pháp đơn giản nhất để điều khiển tán sắc trong các hệ thống WDM dung lượng cao với số lượng kênh lớn. Sợi DCF loại này đã được phát triển và thương mại hóa vào những năm 1990 và được sử dụng trong trong các hệ thống WDM dung lượng cao. Sự cần thiết của độ dốc sắc âm có thể được hiểu qua phương trình 4.2 ở mục 4 cho kênh đơn. Điều kiện này cũng phải thỏa cho

tất cả các kênh


D1 (n )L1 D2 (n )L2 0

(9.1)


Với n
là bước sóng của kênh thứ n. Vì giá trị giới hạn dương của đường tán sắc S hoặc

thành phần tán sắc thứ ba β3, D1 tăng theo bước sóng ở cả sợi quang thường và sợi quang dịch tán sắc. Kết quả là tán sắc tích lũy D1L1 khác nhau giữa các kênh. Nếu sử dụng cùng

sợi DCF cho tất cả các kênh, độ dốc tán sắc của nó sẽ âm và có giá trị thỏa phương trình


9.1.


Giá trì

Dj (n ) Dj S j (n c ) với Dj (j=1,2) giá tr tán sắc kênh trung m, độ dốc

tán sắc của sợi DCF là :


S2  S1 (L1 / L2 )  S1 (D2 / D1 )

(9.2)

Ta có thể sử dụng phương trình 4.2 cho kênh trung tâm. Phương trình này chỉ ra rằng hệ
số S/D được gọi là đường dốc quan hệ tán sắc (Relative Dispersion Slope), và giống nhau



ở cả hai sợi quang . Đối với sợi quang tiêu chuẩn hệ số tán sắc
D  16 ps / (km nm) và độ

dốc tán sắc S  0, 05 ps / (km nm2 ) , hệ số S/D sẽ vào khoảng 0,003 nm-1. Do đó, với sợi

DCF có D 100 ps / (km nm) , độ dốc tán sắc sẽ vào khoảng -0,3ps(km-nm2). Đối với

sợi quang dịch tán sắc, hệ số S/D có thể vào khoảng 0,02 nm-1. Việc sản xuất sợi DCF có

độ dốc tán sắc lớn rất khó khăn, sợi DCF hai mode chỉ có thể có giá trị khoảng 0,01nm-1 như trong hình 4.1. Sợi quang như thế này còn được gọi là sợi quang đảo tán sắc (Reverse- Dispersion Fiber) là sợi quang có giá trị D và S có giả trị đảo âm so với sợi quang thông thường.


Nhiều thực nghiệm vào những năm 1990 để đánh giá việc sử dụng sợi DCF trong hệ thống WDM. Thực nghiệm vào năm 1995, 8 kênh với khoảng cách kênh là 1,6nm, mỗi kênh hoạt động ở tốc độ 20Gbps đã truyền đi được khoảng cách 232km trên sợi quang tiêu chuẩn bằng nhiều sợi DCF. Giá trị tán sắc của mỗi kênh nhỏ và vào khoảng xấp xỉ

100ps/nm, ngoài ra toàn bộ các kênh cũng được bù tán sắc đồng thời bởi sợi DCF. Thực



nghiệm vào năm 2001, sợi DCF băng rộng được sử dụng để truyến tín hiệu quang WDM


1-Tbps (bao gồm 101 kênh) với mỗi kênh ở tốc độ 10Gbps ở khoảng cách 9000km. Tốc
độ cao nhất được thử nghiệm là 11 Tbps với 273 kênh mỗi kênh có tốc độ 40Gbps trên
đồng thời các băng C, L, S (do đó băng thông tổng cộng vào khoảng hơn 100nm).

9.2 Bù tán sắc điều khiển được (Tunable Dispersion Compensation)
Khó có thể bù tán sắc hoàn toàn trên tất cả các kênh trong hệ thống WDM. Vẫn còn một
lượng nhỏ tán sắc tồn tại trong các hệ thống quang đường dài. Trong nhiều thí nghiệm thực tế, kỹ thuật bù sau được thực hiện bằng cách thêm vào sợi DCF (hoặc cách tử quang)

ở bộ thu. Kỹ thuật này không phù hợp cho các hệ thống WDM thương mại vì một số lý do. Đầu tiên, lượng tán sắc không phải lúc nào cũng có thế xác định một cách chính xác do những thay đổi không điều khiển được trên các phần của tuyến quang. Thứ hai, việc thay

đổi chiều dài tuyến lại liên quan đến cả việc phải cấu hình lại mạng quang. Thứ ba, khi tốc
độ một kênh đơn tăng lên khoảng 40Gbps, giá trị tán sắc mà hệ thống có thể chịu đựng được trở nên nhỏ và dẫn đến dễ bị tác động ngay cả khi có sự thay đổi nhỏ về môi trường chẳng hạn như nhiệt độ làm biến động giá trị tán sắc GVD. Vì những lý do này, mô hình

bù tán sắc điều khiển được đã được đưa ra cho phép điều khiển việc bù tán sắc ở mỗi kênh một cách linh hoạt.


Một vài kỹ thuật bù tán sắc điều khiển được đã được phát triển và thử nghiệm trong thực
tế. Hầu hết trong số chúng đều sử dụng cách tử Bragg là loại cách tử mà tán sắc có thể điều chỉnh bằng cách thay đi chu k cách tử n . một mô hình, cách tử được chế tạo với hiệu ứng chirp phi tuyến (bước sóng Bragg tăng phi tuyến dọc theo chiều dài cách tử), cách tử này có thể thay đổi bằng cách kéo dài cách tử bằng biến thiên điện áp. Một mô hình khác, cách tử được chế tạo không có cả hiệu ứng chirp tuyến tính và phi tuyến mà sử dụng Gradient nhiệt độ để tạo ra các chirp điều khiển. Trong cả hai trường hợp, bằng cách thay đi nhiệt độ hoặc chiều dài cách t làm cho hệ số mode n cũng thay đi theo dẫn đến

bước sóng Bragg cũng thay đi bằng B (z) 2n(z)(z) . Hế s tán sắc ca cách tử

theo công thức 6.6 được thay thế thành :


d 2

D ()  g

d Lg





n(z)dz
(9.3)

g d

⎜ ⎟


c d

⎜ ⎟

0
Với τg độ trễ nhóm Lg chiều dài cách t. Giá trị Dg bất k bước sóng nào th

được thay đi bằng cách thay đi h số mode n (thông qua đt nóng hoặc thay đi chiều dài), kết quả là đặc tính tán sắc có thế điều chỉnh được trong cách tử Bragg.



Phân bố quá trình đốt của cách tử Bragg yêu cầu đầu đốt rất mỏng được đặt ngoài bề mặt


sợi quang ở trong lõi của cách tử. Độ mỏng của đầu đốt thay đổi dọc theo chiều dài cách
tử tạo ra gradient nhiệt thông qua quá trình đốt không động bộ. Hình 9.2 biểu diễn phổ phản xạ và đồ thị quan hệ giữa tán sắc tổng DgLg và điện áp đốt của cách tử dài 8cm. Cách tử ban không xảy ra hiệu ứng chirp và có phổ chặn hẹp nhưng nó có thể dịch và mở

rộng phổ chặn khi cách tử bị chirp qua quá trình đốt nóng không đồng bộ. Bước sóng



Bragg B thay đổi dọc theo cách tử vì chu kỳ quang n ( z ) trở nên độc lập với z khi quá trình gradient nhiệt được thiết lập dọc theo cách tử. Tán sắc tổng cộng DgLg có thể được thay đổi trong dài -500 đến -2200 ps/nm. Cách tử loại này có thể được dùng để điều khiển

tác sắc cho các hệ thống 10 Gbps.



Hình 9.2 : Phổ phản xạ và đồ thị tán sắc theo điện áp đốt của phương pháp gradient nhiệt
Khi tốc độ lên đến 40 Gbps hoặc cao hơn, cần thiết phải gây hiệu ứng chirp lên cách tử để băng chặn mở rộng đủ để cho toàn bộ phổ tín hiệu đi qua. Việc sử dụng quá trình chirp phi tuyến được sử dụng để tăng khả năng điều khiển trên loại thiết bị có tốc độ cao này. Cách

tử chirp đã được chế tạo và sử dụng cho kỹ thuật bù tán sắc điều chỉnh được ở tốc độ


160Gbps. Hình 9.3 đồ thị quan hệ giữa độ nhạy thu và tán sắc ở tốc độ 160Gbps khi dùng
và không dùng cách tử chirp Bragg điều chỉnh được. Khi không sử dụng cách tử, độ nhạy nhỏ nhất ở mức tán sắc 91ps/nm do sợi DCF có giá trị tán sắc cố định. Độ nhạy thu giảm đến 4dB khi giá trị tán sắc thay đổi quanh mức 91ps/nm khoảng 8ps/nm. Tuy nhiên nó chỉ thay đổi khoảng 0,5dB nếu sử dụng kỹ thuật bù tán sắc điều chỉnh được. Giản đồ mắt ở mức tán sắc 110ps/nm chỉ ra rằng hệ thống sẽ trở nên không thể hoạt đọng được nếu

không có cách tử chirp Bragg bằng quá trình bù tán sắc điều khiển được duy trì ‘mắt’ vẫn



mở trong giản đồ. Thực nghiệm sử dụng xung quang 2ps với khe bit 6,25ps và tốc độ


truyền là 160Gbps. Tác động của thành phần tán sắc thứ ba trở nên rất quan trọng đối với các xung ngắn. Chúng ta sẽ thảo luận ở phần tiếp theo.
9.3 Điều khiển tán sắc bằng thành phần tán sắc bậc cao :
Khi tốc độ của một kênh đơn lên đớn 40Gbps, thành phần tán sắc bậc ba hoặc cao hơn tác
động gây ảnh hưởng cho tín hiệu quang. Một ví dụ, một bit ở tốc độ 100Gbps chỉ có bề

rộng 10ps còn nếu là xung quang RZ thì bề rộng xung chỉ <5ps. Khoảng cách truyền tối đa giới hạn bởi thành phần tán sắc thứ ba được tính theo công thức 9.4.





3
L  0, 034(  B3 )1

(9.4)

Với B là tốc độ truyền. Ở tốc độ 200Gbps, L bị giới hạn ở khoảng cách 50km và giảm

xuống chỉ còn 3,4km với tốc độ truyền 500Gbps với giá trị β3 thường dùng là 0,08 ps3/km.


Rõ ràng, cần phải có kỹ thuật để bù đồng thời cả thành phần tán sắc bậc hai và bậc ba khi tốc độ một kênh lên đến 100Gbps.
Giải pháp đơn giản nhất để bù thành phần tán sắc bậc ba là sử dụng sợi DCF có độ dốc tán

sắc âm và có cả hai thành phần β2 và β3 là đều ngược lại so với β2 và β3 của sợi quang tiêu chuẩn. Điều kiện cần cho việc thiết kế sợi quang loại này là sợi quang có được bằng cách giải phương trình 1.3 sử dụng biến đổi Fourier. Đối với tuyến quang sử dụng hai sợi quang

khác nhau có chiều dài L1 và L2 điều kiện để bù tán sắc được là :


21L1 22 L2 0 31L1 32 L2 0

(9.5)



Với β2j β3j các thông số tán sắc bậc hai bậc ba của si quang chiu i Lj. Điều
kiện đầu tiên tương tự như phương trình 4.2. Bằng cách sử dụng biểu thức 4.3 kết hợp với
điều kiện thứ hai có thể xác định được thông số tán sắc bậc ba của sợi DCF như sau :


32 (22 / 21 ) / 31 (L1 / L2 )31

(9.6)

Điều kiện này gần giống với phương trình 9.2 đã xác định ở mục trước cho sợi DCF trong

hệ thống WDM vì β3 liên quan đến độ dốc tán sắc S.


Với hệ thống đơn kênh, băng thông tín hiệu đủ nhỏ khoảng 4nm để tốc độ có thể đạt
500Gbps và thỏa điều kiện 9.5. Yêu cầu này cũng có thể được đáp ứng dễ dàng ở các bộ

lọc quang và cách tử chirp quang. Trong trường hợp bộ lọc quang. Mạch sóng quang phẳng dựa trên nhiều bộ lọc giao thoa MZ dễ dàng đáp ứng được yêu cầu nêu trên do khả năng có thể lập trình được vốn có của các bộ lọc. Một thực nghiệm với bộ lọc được thiết





kế để có độ dốc tán sắc -15,8 ps/nm trên băng thông 170 GHz. Bộ cân bằng hạn chế biến


động lớn của tín hiệu ở phía cuối và giảm độ rộng của đỉnh chính từ 4,6 đến 3,8ps.




Hình 9.3 : Dạng xung ngõ ra khi truyền với khoảng cách 300km khi không và có dùng sợi dịch tán sắc
Các cách tử quang chirp thường được sử dụng trong thực tế vì tính toàn quang của mạng.

Các cách tử quang dài (~1m) được phát triển vào năm 1997. Vào năm 1998, cách tử quang chirp phi tuyến 6nm đã được sử dụng bù tán sắc bậc ba ở khoảng cách 60km. Việc ghép tầng các cách tử quang có thể tạo ra một bộ bù tán sắc có đặc tính tán sắc tùy ý và có khả năng bù các tán sắc bậc cao. Cách tử quang mảng ống dẫn sóng (Arrayed-Waveguide Grating) hoặc cách tử quang mẫu cũng có thể bù tán sắc cho các thành phần tán sắc bậc

hai và bậc ba đồng thời. Mặc dù cách tử quang mẫu chirp phi tuyến có thể bù tán sắc điều khiển được cho nhiều kênh đồng thời, nhưng băng thông của nó bị giới hạn. Cách tử quang mảng ống dẫn sóng kết hợp với bô lọc pha theo không gian có thể bù độ dốc tán sắc trên một băng thông lớn đến 8THz với các hệ thống đá kênh 40Gbps. Việc truyền tín hiệu

tín hiệu 100Gbps với khoảng cách 10.000km đã được khảo sát bằng việc sử dụng kỹ thuật quang pha kết hợp giữa (midway optical phase conjugation) kết hợp với bù tán sắc bậc ba.


Một vài thử nghiệm trong việc truyền kênh đơn với tốc độ hơn 200Gbps đã được thực hiện. Người ta cũng đã tiến hành thử nghiệm với chu kỳ bit 2ps, nếu sử dụng mã RZ thì bề rộng xung chỉ có 1ps tương ứng với tốc độ truyền 500Gbps sử dụng sợi DCF hoặc cách tử

quang chirp để bù n sắc β3 trên băng thông 4nm. Thc nghiệm vào năm 1996 tín hiệu
400Gbps được truyền sử dụng kỹ thuật bù tán sắc kết hợp với xung phát 0,98ps trong khe thời gian 2,5ps. Nếu không bù thành phần tán sắc bậc ba, xung sẽ mở rộng ra 2,3ps sau

40km truyền và độ rộng chân xung mở rộng ra đến 5-6ps . Với việc bù tán sắc từng phần


thành phần tán sắc bậc ba sẽ khắc phục việc chân xung bị mở rộng và bề rộng xung giảm




xuống còn 1,6ps do đó tín hiệu 400Gbps sẽ dễ dàng khôi phục ở đầu thu. Xung ánh sáng


hẹp 0,4ps được dùng vào năm 1998 để truyền tốc độ 640Gbps. Thực nghiệm vào năm
2001 đã nâng tốc độ truyền lên 1,28 Tbps bằng cách truyền xung có độ rộng 380fs trên chiều dài 70km. Việc truyền thông tin với xung hẹp yêu cầu phải thực hiện bù đồng thời thành phần tán sắc bậc hai, ba và bậc bốn. Nếu thực hiện điều chế sin pha phù hợp các xung chirp trước khi truyền đi qua sợi quang bù tán sắc GVD, nó có thể bù được cả tán sắc bậc ba và bậc bốn.
9.4 Bù tán sắc phân cực mode PMD
PMD là tác động mở rộng xung quang do các biến đổi ngẫu nhiên của hiện tượng lượng
chiết/khúc xạ kép dọc theo chiều dài sợi quang. Việc mở rộng này càng làm xung bị mở rộng hơn nữa bên cạnh việc dãn rộng xung do GVD. Các kỹ thuật điều khiển tán săc góp phần tác động lên GVD nhưng gần như không đả động gì đến ảnh hưởng của PMD. Chính

vì lý do này PMD là một trong những đối tượng quan tâm đặc biệt trong các hệ thống điều khiển hiện đại.


Trước khi xem xét các kỹ thuật sử dụng cho bù tán sắc PMD, chúng ta tiến hành ước lượng các thông số trong các hệ thống không bù tán sắc. Giá trị RMS (căn bình phương

trung bình) độ mở rộng của xung với chiều dài L được tính theo công thức

T

T 2

1/ 2
DP

L với Dp là hệ số PMD và ∆T là độ trễ tương đối theo hai nguyên


lý trạng thái phân cực (PSP). Ký hiệu σT biểu thị giá trị trung bình. Giá trị tức thời của

∆T dao động trong một dải rộng theo thời gian do nhiệt độ và các thông số môi trường khác. Nếu ∆T lớn hơn khe bit (bit slot) hệ thống sẽ ngưng hoàn toàn hoạt động.


Hoạt động của hệ thống bị giới hạn bởi PMD được phân loại dựa trên khái niệm xác suất ngừng đột xuất, xác suất này phải dưới giá trị qui định (thường là 10-5 hay 5 phút/năm). Xác suất này được tính theo ∆T dựa trên phân bố Maxwell. Một cách tổng quát, giá trị RMS σT phải nhỏ hơn khe bit TB với tốc độ bit là B=1/TB. Giá trị nhỏ của nằm trong khoảng 0,1 đến 0,15 tùy theo loại điều chế (RZ, CRZ hoặc NRZ) và các thông số của xung

ngõ vào. Với mô hình 10%, chiều dàu hệ thống và tốc độ bit phải thỏa điều kiện



P
B2 L  (10D

)2

(9.7)

Trong các tuyến quang cũ sử dụng sợi quang tiêu chuẩn, điều kiện 9.7 trờ thành




B2 L  104 (Gbps)2 km nếu sử dụng

DP 1ps /

km . Do sợi quang yêu cầu phải bù tán

sắc PMD ở tốc độ 10Gbps và khoảng cách truyền 100km, do đó trong các sợi quang hiện


đại thông thường hệ số tán sắc PMD

DP 0,1ps /

km . Với hệ thống được thiết kế để sử






dụng sợi quang này thì B2L phải mc 106 (Gbps)2-km. Kết quả là, tán sắc PMD
không cần phải thực hiện ở tốc độ 10Gbps nhưng cần phải thực hiện ở tốc độ 40Gbps với khoảng cách truyền 600km. Các ước lượng chính xác hơn dựa vào lý thuyết PMD đã được phát triển trong nhiều năm gần đây.




Hình 9.4: Mô hình bù tán sắc PMD quang và điện
Như đã đề cập ở trên tán sắc phân cực mode hạn chế hoạt động của kênh đơn khi tốc độ
bit lớn vợt xa 10Gbps. Để bù tán sắc phân cực mode có nhiều kỹ thuật đã được phát triển
có thể phân chia thành kỹ thuật bù PMD quang và bù PMD điện. Hình 9.4 sơ đồ bù tán sắc
PMD quang và bù tán sắc PMD điện. Bộ cân bằng PMD điện ở đầu thu dùng để sửa các

tác động của PMD sử dụng mô hình lọc ngang. Các bộ lọc chia tín hiệu điện


nhiều nhánh dây rẽ trễ và cùng kết hợp chúng ở ngõ ra
x (t ) thành


N 1

y(t) cm x(t m )

m0


(9.8)


Với N là tổng số nhánh rẽ, τ là thời gian tr và cm trọng số r của nhánh thm. Trọng s
rẽ có thể điều chỉnh được bằng các thuật toán điều khiển để đáp ứng nâng cao chất lượng
hệ thống. Tín hiệu lỗi đưa vào mạch điện tử điều khiển thường được dựa vào trạng thái đóng của mắt trong giản đồ mắt tại đầu thu. Do kỹ thuật điện tử không thể hạn chế PMD một cách hoàn toàn nên nó ít được nghiên cửu tiếp để giảm trễ PMD so với phương pháp nguyên lý trạng thái phân cực PSP (Principle state of Polarization). Kỹ thuật này có thể hiệu chỉnh được tất cả các nguồn gây thoái hóa dẫn đến “mắt” bị đóng tại đầu thu.
Bộ bù tán sắc quang cũng sử dụng dây trễ, nó có thể được chèn vào theo chu kỳ dọc theo chiều dài tuyến quang hoặc chỉ chèn vào ở đầu thu. Thông thường quá trình bù PMD quang được chia ra làm hai giai đoạn, đầu tiên tín hiệu quang được chia thành các nhánh PSP bằng cách sử dụng bộ điều khiển phân cực kết hợp theo sau là bộ chia tia phân cực; ở giai đoạn thứ hai tiến hành kết hợp tín hiệu ở các nhánh PSP trong đó có tín hiệu được điều chỉnh trễ ở một nhánh bằng dây trễ (hình 9.4). Vòng hồi tiếp dùng xác định tín hiệu

lỗi để hiệu chỉnh bộ điều khiển phân cực để đáp ứng với các thay đổi của môi trường dọc




0


lên si quang PSP. Thành công của k thuật y da vào tỷ số L/LPMD với L chiu dài

sợi quang, và


LPMD

T0
/ DP

2 chiều dài PMD, T


là bề rộng của xung. Cải thiện đáng

kể được mong chờ là đưa khoảng cách truyền được dài nhất có thể và tỷ số này không


vượt quá 4. Do chiều dài LPMD vào khoảng 10.000km với

DP 0,1ps /

km và T0=10ps

nên các bộ bù tán sắc PMD có thể sử dụng cho các hệ thống truyền dẫn quang xuyên biển với tốc độ truyền 10Gbps.
Một vài kỹ thuật quang khác có thể được dùng để bù tán sắc PMD. Chẳng hạn như bộ bù
tán sắc LiNBO3 –based Soleil– Babinet hoạt động dựa trên việc điều khiển phân cực ở cuối đường truyền. Các thiết bị khác như tinh thể sắt 2 và 3 không bền, sợi quang duy trì phân cực kép, bộ lọc quang all-pass và cách tử quang chirp khúc xạ kép. Hình 9.5 chỉ ra nguyên tác hoạt động của bộ bù tán sắc PMD sử dụng cách tử. Do có một lượng lớn khúc

xạ kép, hai trường phân cực dọc theo hai trục nhanh và chậm, nó khác so với bước sóng


Bragg và gần dịch đến băng chặn. Kết quả là, nó phản xạ tại vị trí khác nhau dọc theo cách
tử do đó nhận được giá trị độ trễ nhóm khác và vì thế có thể bù tán sắc PMD, giảm độ trễ nhóm. Độ trễ phụ thuộc vào bước sóng bởi vì quá trình chirp xảy ra tự nhiên trong cách tử. Hơn nữa, nó có thể điều chỉnh được thông qua dịch chuyển nm khoảng cách cách tử. Các

bộ bù tán sắc PMD điều chỉnh được rất phù hợp cho các hệ thống WDM.






Hình 9.5: Bù tán sắc điều chỉnh được sử dụng cách tử quang chirp khúc xạ kép
Các bộ bù tán sắc PMD ở hình 9.4 và 9.5 chỉ loại bỏ thành phần tán sắc PMD bậc 1. Ở tốc
độ cao, xung quang đủ ngắn để phổ của chúng trở nên đủ rộng để các thông số PSP không
thể là hằng số trên toàn bộ phổ xung. Lúc này các thành phần tán sắc PMD bậc cao bắt đầu
có tác động đến hệ thống, thường các hệ thống từ 40Gbps cần phải xem xét ảnh hưởng các của các thành phần tán sắc PMD bậc cao. Do đó có nhiều kỹ thuật bù tán sắc được nghiên

cứu để giải quyết vấn đề này.



Các bộ bù tán sắc bậc 1 có thể được đánh giá qua việc xung bị mở rộng được hạn chế như


thế nào. Phân tích lý thuyết quá trình bù tán sắc PMD chỉ ra rằng giá trị trung bình hoặc

0
giá trị kỳ vọng của hệ số mở rộng được định nghĩa là b2   2 /  2


được biểu diễn bởi biểu

thức sau, với T0 là bề rộng xung Gaussian không chirp:


b2 b2 2x / 3 4 1 2x / 31/2 1


(9.9)

c u


Với x

T 2

/ 4T 2 , ∆T độ sai khác độ trễ nhóm dọc theo các PSP b 2 g trị

0

trước khi bù tán sắc PMD:


b2 1 x 1 1 4x / 31/ 2 1

u

(9.10)



u 2
Hình 9.6 mô tả hệ số m rộng bu (đường liền nét) bc (đường chấm nét) theo tỉ số

T / T0 . Việc bù n sắc, trong trường hợp tốt nhất xấu nhất tương ng khi chọn trạng

thái phân cực (SOP) ngõ vào cũng được biểu diễn trong hình 9.6. Hình 9.6 có thể được dùng để ước lượng nhằm cải thiện bộ bù tán sắc PMD bậc 1.




Hình 9.6: Đồ thị quan hệ giữa hệ số mở rộng xung và giá trị DGD trung bình.
Như đã đề cập ở phần trước, giá trị DGD trung bình phải không vượt quá 10% khe bit của

hệ thống để đảm bảo xác suất lỗi xảy ra thấp hơn 10-5. Giá trị mở động tối đa gây ra bởi PMD vào khoảng b=1,02. Từ phương trình 9.9 và 9.10 ta thấy rằng giá trị có thể duy trì được các hệ thống bù tán sắc PMD hoạt động là σT lên đến 30%. Bộ bù tán sắc bậc một có

thể tăng giá trị chịu đựng của DGD lên nhiều hơn 3. Kết quả là khoảng cách truyền được
tăng một cách đáng kể trong các hệ thống bù tán sắc PMD. Một lưu ý rằng bộ bù tán sắc




PMD đơn không thể dùng cho tất cả các kênh WDM, trong khi yêu cầu đặt ra là có thể


dùng chung bộ bù tán sắc này cho tất cả các kênh. Điều này làm cho việc sử dụng các bộ
bù tán sắc PMD đường dây trở nên đắt đỏ. Bộ bù tán sắc bằng quang tích hợp trong bộ thu hoặc cân bằng PMD điện tích hợp trong bộ thu là một giải pháp thực tế hơn và cả hai đã được đưa vào thương mại hóa vào năm 2001.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] TS. Lê Quốc Cường, ThS. Đỗ Việt Em, ThS. Phạm Quốc Hợp, ThS. Nguyễn Huỳnh Minh Tâm, “ Hệ Thống Thông Tin Quang – Tập 1 và tập 2 ”, năm 2009, Nhà xuất bản Thông Tin và Truyền Thông.
[2] Rajiv Ramaswami, Kumar N. Sivarajan, “Optical Networks A Practical Perspective”, Second Edition, Morgan KaufMann Publishers.
[3] Govind P.Agrawal, “Fiber-Optic Communications Systems”, Third Edition, John
Wiley & Sons, Inc,2002.




: nonghocbucket -> UploadDocument server07 id114188 190495
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Trong khuôn khổ Hội nghị của fifa năm 1928 được tổ chức tại Amsterdam (Hà Lan), Henry Delaunay đã đưa ra một đề xuất mang tính đột phá đối với lịch sử bóng đá
UploadDocument server07 id114188 190495 -> MỤc lục phần I: MỞ ĐẦU
UploadDocument server07 id114188 190495 -> «Quản trị Tài sản cố định trong Công ty cổ phần Điện lực Khánh Hòa»
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Khóa luận tốt nghiệp 2010 Mục tiêu phát triển kinh tế xã hội trong thời kì tới 85
UploadDocument server07 id114188 190495 -> ĐỒ Án tốt nghiệp tk nhà MÁY ĐƯỜng hiệN ĐẠi rs
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Đề tài: Qúa trình hình thành và phát triển an sinh xã hội ở Việt Nam
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Chuyên đề tốt nghiệp Trần Thị Ngọc – lt2 khct L ời cảM ƠN
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Địa vị của nhà vua trong nhà nước phong kiến Việt Nam
UploadDocument server07 id114188 190495 -> BỘ giáo dục và ĐÀo tạo cộng hòa xã HỘi chủ nghĩa việt nam trưỜng đẠi học bách khoa hà NỘI Độc lập-Tự do-Hạnh phúc


1   2   3   4   5   6


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương