Bài tập lớn môn mạng máy tính: HỆ THỐNG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM

Bài tập lớn môn mạng máy tính: HỆ THỐNG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM, Đặc điểm ưu và nhược.CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDMTHIẾT KẾ MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM OPTISYSTEM

LỜI NÓI ĐẦU

Thời gian gần đây, nhu cầu lưu lượng tăng mạnh do sự phát triển bùng nổcủa các loại hình dịch vụ Internet và các dịch vụ băng rộng đã tác động khôngnhỏ tới việc xây dựng cấu trúc mạng viễn thông Việc xây dựng mạng thế hệ sauNGN đang được quan tâm như là một giải pháp hữu hiệu nhằm thoả mãn nhucầu của mạng lưới trong thời gian tới Trong cấu trúc NGN, mạng truyền tải lưulượng là khâu quan trọng nhất có nhiệm vụ truyền thông suốt lưu lượng lớn trênmạng, trong đó mạng truyền dẫn được xem là huyết mạch chính Để thoả mãnviệc thông suốt lưu lượng với băng tần lớn, các hệ thống thông tin quang sửdụng công nghệ WDM được xem là ứng cử quan trọng nhất cho đường truyềndẫn Công nghệ WDM đã và đang cung cấp cho mạng lưới khả năng truyền dẫncao trên băng tần lớn sợi đơn mode, nhiều kênh quang truyền đồng thời trên mộtsợi, trong đó mỗi kênh tương đương một hệ thống truyền dẫn độc lập tốc độnhiều Gbps

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM

5 1 G IƠ ́ I THIÊ ̣ U CHUNG 5

1.1 K HA ́ I NIÊ ̣ M 5

1.2 Đ Ă ̣ C ĐIÊ ̉ M 5

1.2.1 Ư U ĐIÊ ̉ M 5

1.2.2 N HƯƠ ̣ C ĐIÊ ̉ M 5

1.3 S Ơ ĐÔ ̀ KHÔ ́ I CU ̉ A HÊ ̣ THÔ ́ NG WDM 5

1.3.1 H Ê ̣ THÔ ́ NG WDM ĐƠN HƯƠ ́ NG 6

1.3.2 H Ê ̣ THÔ ́ NG WDM SONG HƯƠ ́ NG 6

2 N GUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 7

3 C A ́ C THIÊ ́ T BI ̣ TRONG HÊ ̣ THÔ ́ NG WDM 7

3.1 Bộ ghép/tách tín hiệu (Coupler) 7

3.2 Bộ isolator/circulator 8

3.3 Bộ lọc quang 8

3.4 Bộ ghép/tách kênh bước sóng 8

3.5 Bộ chuyển mạch quang 8

3.6 Bộ chuyển đổi bước sóng 9

CHƯƠNG 2: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM 10

1 X UYÊN NHIÊ ̃ U 10

1.1 X UYÊN NHIÊ ̃ U TUYÊ ́ N TI ́ NH 10

1.2 X UYÊN NHIÊ ̃ U PHI TUYÊ ́ N 10

2 S UY HAO 10

2.1 S UY HAO XEN 10

3 EDFA VA ̀ MÔ ̣ T SÔ ́ VÂ ́ N ĐÊ ̀ KHI SƯ ̉ DU ̣ NG EDFA TRONG MA ̣ NG WDM 11

3.2 H IÊ ̣ N TƯƠ ̣ NG LA ̀ M HE ̣ P PHÔ ̉ KHUÊ ́ CH ĐA ̣ I 12

4 T A ́ N SĂ ́ C TRONG HÊ ̣ THÔ ́ NG WDM 13

4.1 T A ́ N SĂ ́ C MODE 14

4.2 T A ́ N SĂ ́ C VÂ ̣ T LIÊ ̣ U 14

4.3 T A ́ N SĂ ́ C Ô ́ NG DÂ ̃ N SO ́ NG 14

4.4 T A ́ N SĂ ́ C MODE PHÂN CƯ ̣ C 14

4.5 C A ́ C PHƯƠNG PHA ́ P HA ̣ N CHÊ ́ A ̉ NH HƯƠ ̉ NG CU ̉ A TA ́ N SĂ ́ C 14

5 C A ́ C HIÊ ̣ U Ư ́ NG PHI TUYÊ ́ N 15

5.1 T A ́ N XA ̣ KI ́ CH THI ́ CH R AMAN SRS( S IMULATED R AMAN S CATTERING ) 15

5.2 T ÁN XẠ KÍCH THÍCH BRILLOUIN SBS (S IMULATED B RILLOUIN S CATTERING ) 15

5.3 H IỆU ỨNG TỰ ĐIỀU CHẾ PHA SPM( S EFL P HASE M OULATION ) 16

5.4 H IỆU ỨNG ĐIỀU CHẾ PHA CHÉO XPM ( C ROSS P HASE M ODULATION ) 16

5.5 H IỆU ỨNG TRỘN BỐN BƯỚC SÓNG FWM( F OUR W AVE M IXING ) 16

1 N HIỄU TRONG HỆ THỐNG WDM 17

1.1 X UYÊN NHIÊ ̃ U TUYÊ ́ N TI ́ NH 17

1.2 X UYÊN KÊNH PHI TUYÊ ́ N 18

1.2.1 T A ́ N XA ̣ R AMAN KI ́ CH THI ́ CH 18

1.2.2 T A ́ N XA ̣ B RILLOUIN KI ́ CH THI ́ CH 19

1.2.3 Đ IÊ ̀ U CHÊ ́ PHA CHE ́ O XPM 19

1.2.4 T RỘN BỐN BƯỚC SÓNG FWM 20

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM OPTISYSTEM 22

1.1 NỘI DUNG MÔ PHỎNG 22

KẾT LUẬN 30

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

SBS Stimulated Brillouin Scrattering

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC

1.2 Đặc điểm

 Tận dụng tài nguyên dải tần rất rộng của sợi quang

 Có khả năng truyền dẫn nhiều tín hiệu

 Giảm nhu cầu xử lý tốc độ cao cho một số kinh kiện quang – điện

 Kênh truyền dẫn IP

 Có khả năng truyền hai chiều trên cùng một sợi quang

 Cấu hình có tính linh hoạt, tính kinh tế và độ tin cậy cao

1.2.1 Ưu điểm

 Tăng băng thông truyền trên sợi quang

 Tăng tính trong suốt

 Khả năng mở rộng

 Công nghệ WDM cho phép xây dựng mô hình mạng truyền tải quangOTN( Optical Transport Network) giúp truyền tải trong suốt nhiều loạihình dịch vụ, quản lý mạng hiệu quả, định tuyến linh động…

1.2.2 Nhược điểm

 Vẫn chưa khai thac hết băng tần có thể của sợi quang

 Quá trình khai thác, bảo dưỡng phức tạp hơn nhiều

 Xuất hiện hiện tượng phi tuyến FWM

1.3 Sơ đồ khối của hệ thống WDM

Chức năng của các khối:

- Phát tín hiệu: Nguồn phát quang được dùng là laser Hiện tại đã có

một số nguồn phát như: Laser điều chỉnh được bước sóng (Tunable Laser),Laser đa bước sóng( Multiwavelength Laser),…Yêu cầu đối với nguồn phát là

Khuếch đại tín hiệu

Khuếch đại tín hiệu Ghép tín

Phát tín

hiệu

Thu tín hiệu

laser là phải có độ rộng phổ hẹp, bước sóng phát ra ổn định, mức công suấtphát đỉnh, bước sóng trung tâm, độ rộng phổ, độ rộng chirp phải nằm tronggiới hạn cho phép.

- Ghép/ tách tín hiệu:

 Ghép tín hiệu là sự kết hợp một số nguồn sáng khác nhau thành một luồng tín hiệu ánh sáng tổng hợp để truyền dẫn sợi quang

 Tách tín hiệu là sự phân chia luồng ánh sáng tổng hợp thành các tín hiệu ánhsáng riêng rẽ tại mỗi cổng đầu ra của bộ tách

Hiện nay đã có các bộ ghép/ tách tín hiệu WDM như: bộ lọc màng mỏngđiện môi, cách tử Bragg sợi, cách tử nhiễu xạ, linh kiện quang tổ hợpAWG….Khi xét đến các bộ ghép/ tách WDM ta phải xét đến các tham số như:khoảng cách giữa các kênh, độ rộng băng tần của các kênh bước sóng, bướcsóng trung tâm của kênh, mức xuyên âm giữa các kênh, tính đồng đều, suy haoxen, xuyên âm đầu gần đầu xa…

- Truyền dẫn tín hiệu: Quá trình truyền dẫn chịu sự ánh hưởng của

nhiều yếu tố như: suy hao sợi quang, tán sắc, hiệu ứng phi tuyến, các vấn đềliên quang đến khuếch đại tín hiệu

- Khuếch đại tín hiệu: Hiện tại hệ thống WDM chủ yếu sử dụng bộ

khuếch đại quang sợi EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) Tuy nhiên bộkhuếch đại Raman cũng đã được sử dụng Có 3 chế độ khuếch đại: khuếch đạicông suất, khuếch đại đường và tiền khuếch đại Khi dùng bộ khuếch đại EDFAphải đảm bảo các yêu cầu sau:

Độ lợi khuếch đại đồng đều đối với tất cả các kênh bước

sóng( mức chênh lệch không quá 1dB)

Sự thay đổi số lượng kênh bước sóng làm việc không được

ảnh hưởng đến mức công suất đầu ra của các kênh

Có khả năng phát hiện sự chênh lệch mức công suất đầu vào

để điều chỉnh lại các hệ số khuếch đại nhằm đảm bảo đặc tuyến khuếch đạibằng phằng đối với tất cảc các kênh

- Thu tín hiệu: sử dụng bộ tách sóng quang như trong hệ thống thông

tin quang thông thường: PIN APD

Nguyên lí cơ bản của ghép kênh theo bước sóng là ghép tất cả các bướcsóng khác nhau của nguồn phát quang vào cùng một sợi dẫn quang nhờ bộ ghépkênh MUX và truyền dẫn các bước sóng này trên cùng một sợi quang Khi đếnđầu thu bộ tách quang sẽ phân tách để thu nhận lại các bước sóng đó

Có hai loại truyền dẫn trong WDM:

1.3.1 Hệ thống WDM đơn hướng

Tất cả các kênh cùng trên một sợi quang truyền dẫn theo cùng một chiều

1.3.2 Hệ thống WDM song hướng

Là các kênh quang trên một sợi quang sử dụng cho cả hai hướng truyềndẫn

Hệ thống này giảm được số lượng bộ khuếch đại và đường dây Tuy nhiên,thường bị nhiễu kênh, ảnh hưởng phản xạ quang, trị số và loại hình xuyên âm…đồng thời phải sử dụng bộ khuếch đại quang hai chiều

Cả hai hệ thống đều có những ưu nhược điểm riêng Giả sử rằng côngnghệ hiện tại chỉ cho phép truyền N bước sóng trên một sợi quang, so sánh hai

hệ thống ta thấy:

 Xét về dung lượng, hệ thống đơn hướng có khả năng cung cấp dunglượng cao gấp đôi so với hệ thống song hướng Ngược lại, số sợi quang cầndùng gấp đôi so với hệ thống song hướng

 Khi sự cố đứt cáp xảy ra, hệ thống song hướng không cần đến cơchế chuyển mạch bảo vệ tự động APS (Automatic Protection-Switching) vì cảhai đầu của liên kết đều có khả năng nhận biết sự cố một cách tức thời

 Đứng về khía cạnh thiết kế mạng, hệ thống đơn hướng khó thiết kếhơn vì còn phải xét thêm các yếu tố như: vấn đề xuyên nhiễu do có nhiều bướcsóng hơn trên một sợi quang, đảm bảo định tuyến và phân bố bước sóng sao chohai chiều trên sợi quang không dùng chung một bước sóng

Các bộ khuếch đại trong hệ thống song hướng thường có cấu trúc phức tạp hơntrong hệ thống đơn hướng Tuy nhiên, do số bước sóng khuếch đại trong hệthống song hướng giảm ½ theo mỗi chiều nên ở hệ thống song hướng, các bộkhuếch đại sẽ cho công suất quang ngõ ra lớn hơn so với ở hệ thống đơn hướng

2 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý cơ bản của ghép kênh theo bước sóng là ghép tất cả các bướcsóng khác nhau của một nguồn phát quang vào cùng một sợi dẫn quang nhờ bộghép kênh MUX và truyền dẫn các bước sóng này trên cùng sợi quang Khi đếnđầu thu, bộ tách kênh quang sẽ phân tách để nhậ lại các bước sóng đó

1.1 Bộ ghép/tách tín hiệu (Coupler)

Bộ ghép/tách tín hiệu (Coupler) là thiết bị quang dùng để kết hợp các tín hiệutruyền đến từ các sợi quang khác nhau Nếu Coupler chỉ cho phép ánh sángtruyền qua nó theo một chiều, ta gọi là Coupler có hướng (directional coupler)

Nếu nó cho phép ánh sáng đi theo 2 chiều, ta gọi là coupler song hướng(bidirectional coupler).

Coupler là linh kiện quang linh hoạt và có thể cho nhiều ứng dụng khác nhau:

Bộ Coupler với tỉ số ghép α ≈ 1 được dùng để trích một phần nhỏ tín hiệuquang, phục vụ cho mục đích giám sát

Coupler còn là bộ phận cơ bản để tạo nên các thành phần quang khác, chẳnghạn như: Các bộ chuyển mạch tĩnh, các bộ điều chế, bộ giao thoa Mach-ZehnderMZI… MZI có thể được chế tạo hoạt động như bộ lọc, MUX/DEMUX, chuyểnmạch và bộ chuyển đổi bước sóng

Thực hiện ghép/tách bước sóng trên sợi quang Nhờ điều chỉnh chiều dàighép thích hợp khi chế tạo, coupler 2 x 2 ghép 50:50 phân bố công suất ánh sáng

từ một đầu vào ra làm hai phần bằng nhau ở hai ngõ ra Coupler này còn đượcgọi là coupler 3dB, ứng dụng phổ biến nhất Từ coupler 3dB, có thể tạo nên bộcoupler n x n tín hiệu khác nhau vào một sợi quang

1.3 Bộ lọc quang

Bộ lọc là thiết bị chỉ cho phép một kênh bước sóng đi qua, khóa đối với tất

cả các kênh bước sóng khác Nguyên lý cơ bản nhất của bộ lọc là sự giao thoa giữa các tín hiệu, bước sóng hoạt động của bộ lọc sẽ được cộng pha nhiều lần khi đi qua nó, các kênh bước sóng khác, ngược lại sẽ bị triệt tiêu về pha Tùy thuộc vào khả năng điều chỉnh kênh bước sóng hoạt động, người ta chia bộ lọc làm hai loại: bộ lọc cố định và bộ lọc điều chỉnh được

1.4 Bộ ghép/tách kênh bước sóng

Nguyên lý hoạt động của bộ MUX/DEMUX cũng tương tự như bộ Coupler Tuy nhiên, bộ coupler/splitter thực hiện ghép tách tín hiệu có cùng bước sóng, còn bộ MUX/DEMUX thực hiện ghép tách tín hiệu ở các bước sóng khác nhau

1.5 Bộ chuyển mạch quang

Theo chức năng, bộ chuyển mạch đơn sẽ cho phép/hoặc không cho phép tín hiệu ánh sáng đi qua Chuyển mạch chuyển tiếp 1x2 hướng tín hiệu ánh sáng từ sợi quang thứ nhất sang sợi quang thứ hai hoặc sang sợi quang thứ ba Bộ

chuyển mạch chuyển tiếp 2x2 có thể kết nối hai sợi quang này với hai sợi quang khác

1.6 Bộ chuyển đổi bước sóng

Bộ chuyển đổi bước sóng là thiết bị chuyển đổi tín hiệu có bước sóng này ở đầu vào ra thành tín hiệu có bước sóng khác ở đầu ra

Có bốn phương pháp chế tạo bộ chuyển đổi bước sóng: phương pháp điện, phương pháp cửa quang, phương pháp giao thoa và phương pháp trộn bước sóng

quang-CHƯƠNG 2: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG HỆ

THỐNG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM

Xuyên nhiễu giữa các kênh trong sợi quang ảnh hưởng tới độ nhạy của máy thu Vì vậy sẽ ảnh hưởng lớn đến chất lượng của hệ thống WDM

Có thể chia làm 2 loại xuyên nhiễu chính:

1.1Xuyên nhiễu tuyến tính

Do đặc tính không lý tưởng của các thiết bị tách kênh, mức xuyên nhiễu nàychủ yếu phụ thuộc vào kiểu thiết bị tách kênh được sử dụng cũng như khoảngcách giữa các kênh

1.2Xuyên nhiễu phi tuyến

Chủ yếu do các hiệu ứng phi tuyến của sợi quang gây nên

1 Suy hao

1.3Suy hao xen

Suy hao xen là lượng công suất tổn hao trong các thiết bị ghép bước sóngquang WDM Suy hao này bao gồm suy hao do các điểm ghép nối các thiết bịWDM với sợi và suy hao bản than các thiết bị ghép gây ra Vì vậy, trong thực tếngười thiết kế tuyến phải tính vài dB ở mỗi đầu Suy hao xen được diễn giảitương tự như suy hao đối với các bộ ghép chung

Suy hao xen khi tín hiệu qua bộ ghép MUX

2.2 Suy hao xuyên kênh

Là hiện tượng tín hiệu của các kênh khác nhau tác động lẫn nhau gây ra suyhao

Nguyên nhân: khi các sóng mang quang của các kênh khác nhau được điềuchế thì một số vạch phổ của kênh này có thế nằm trong băng thông của kênhkhác

Công suất quang vào ra của các kênh

trong bộ ghép MUX

) (

) ( log 10

i i

i i

I

O L









I i ( i ), O( i ) là công suất quang vào

ra của bộ ghép kênh MUX của kênh i(tương ứng với bước sóng  i

3. EDFA và một số vấn đề khi sử dụng EDFA trong mạng WDM

Trong các hệ thống WDM có đường truyền dài, để bù công suất suy hao dođường truyền gây ra, người ta sử dụng các EDFA mắc chuỗi để khuếch đại côngsuất

Tuy nhiên, khi sử dụng EDFA mắc chuỗi thì hệ thống WDM bị ảnh hưởng bởinhiễu ASE tích lũy trên hệ thống và hiện tượng làm nhọn hệ số khuếch đại trênchuỗi

3.1Nhiễu ASE tích lũy

Do sự khuếch đại bức xạ tự phát, tại ngõ ra của mỗi bộ khuếch đại có mộtthành nhiễu ASE ảnh hưởng đến hệ thống Xét tại EDFA thứ i nào đó thì côngsuất nhiễu tại ngõ ra như sau:

PASEi= mtnSpihvv(Gi- 1) B0iTrong đó: mt, nSpi, Gi, B0i lần lượt là số mode đường truyền của quá trìnhphân cực, hệ số phát xạ tự phát, hệ số khuếch đại của EDFA thứ i và băng thôngcủa bộ lọc quang thứ i

DEMUX

Suy hao xuyên kênh trong các

bộ giải ghép kênh

Suy hao xuyên kênh

trong bộ ghép- giải

) ( log 10 ) (

k

k i k

i

I

U D

Trong hệ thống có các EDFA mắc chuỗi thì nhiễu ASE xuất hiện tại ngõ

ra của một EDFA sẽ bị suy giảm trên đường truyền và cũng được khuếch đại tạicác EDFA tiếp theo như tín hiệu

Tuy nhiên cứ mỗi lần được khuếch đại, nhiễu này lại được tích lũy thêmmột thành phần ASE mới do các bộ khuếch đại sinh ra Vậy tổng công suất ASEtại đầu vào bộ giải ghép WDM là:

K ASE ASE

i i i ASEi

1 1 2 1

1

) (

k i

j j k i j ASEi k

k i

i ASE

3.2Hiện tượng làm hẹp phổ khuếch đại

Hiện tượng làm nhọn phổ khuếch đại của các bộ khuếch đại không sửdụng kỹ thuật cân bằng

Sau 7 EDFA

Phổ công suất ASE (băng thông 1nm) sau

các bộ khuếch đại mắc chuỗi

Ta thấy đỉnh hệ số khuếch đại nằm gần 1558nm Trong hầu hết các hệthống có các bộ khuếch đại mắc chuỗi, sự bảo hòa tăng dần dọc theo chiều dàichuỗi khi công suất nhiễu ASE và công suất tín hiệu tăng lên.

Chính vì đặc tính này của hệ thống các EDFA mắc chuỗi mà có một vàibước sóng nằm trong đỉnh của phổ khuếch đại( GPW- Gain Peak Wavelength)được khuếch đại mạnh còn các bước sóng nằm ngoài vùng này sẽ suy giảm

Từ hiệu ứng này, khi thiết kế WDM có mắc chuỗi cần phải xác định đượcbước sóng tại đỉnh GPW và độ rộng băng thông của toàn hệ thống để tính toán

số kênh và khoảng cách kênh truyền Ngoài ra còn phải làm giảm tác động của

hệ thống bằng cách làm bằng phẳng phổ khuếch đại( Gain Flattening)

Hiện nay có ba kỹ thuật làm bằng phẳng phổ khuếch đại:

-Glass Composotion

-Equalizers

-Hybrid Amplifier

đại để định dạng cho phổ khuếch đại

làm phẳng hệ số khuếch đại, các thiết bị này được đặt rải rác dọc trên

hệ thống giữa các bộ khuếch đại

khuếch đại bằng phẳng bằng cách kết nối các bộ khuếch đại đơn lạidưới dạng nối tiếp và nhánh, kết nối với việc đặt các bộ cân bằng thụđộng

Sau khi sử dụng EDFA trên tuyến thì vấn đề suy hao được giải quyết, cự lytruyền dẫn cũng tăng lên rõ rệt, nhưng tổng tán sắc cũng tăng lên trong sợiquang đối với các hệ thống truyền dẫn cự ly dài

Bản chất tán sắc là sự giãn rộng xung tín hiệu khi truyền dẫn trên sợi quang.Gây méo dạng tín hiệu làm bên thu khó khôi phục tín hiệu ( có thể dẫn đến sailệch thông tin )

Độ tán sắc của sợi quang kí hiệu là Dt và được xác định là:

4.1 Tán sắc mode

Tán sắc mode phụ thuộc vào kích thước của sợi, đường kính lõi của sợi, tánsắc mode tồn tại ở các sợi đa mode Vì các mode trong sợi này lan truyền theocác đường đi khác nhau có cự ly đường truyền khác nhau và do đó thời gian lantruyền giữa các mode là khác nhau gây ra rãn rộng xung khi tín hiệu đến bênthu

Nguyên nhân: Khi phóng ánh sáng vào sợi đa mode, năng lượng ánh sáng

phân thành nhiều mode Mỗi mode lan truyền với vận tốc nhóm khác nhau nênthời gian lan truyền của chúng trong sợi khác nhau Chính sự khác nhau về thờigian lan truyền của các mode gây ra tán sắc mode

4.2 Tán sắc vật liệu

Tán sắc vật liệu : Chỉ số chiết suất trong sợi quang thay đổi theo bước sóng

đã gây ra tán sắc vật liệu

Nguyên nhân: Do sự chênh lệch của các vận tốc nhóm của các thành phầnphổ khác nhau trong sợi Hiện tượng này xảy ra khi vận tốc pha của một sóngphẳng lan truyền trong môi trường điện môi biến đổi không tuyến tính với bướcsóng

4.3 Tán sắc ống dẫn sóng

Do sợi quang đơn mode chỉ giữ được khoảng 80% năng lượng ở trong lõi ,còn 20% năng lượng ánh sáng truyền trong vỏ sợi nhanh hơn năng lượng truyềntrong lõi Tán sắc dẫn sóng phụ thuộc vào hằng số lan truyền (  là hàm của a/

 , với a là bán kính lõi và  là bước sóng công tác ) Tán sắc ống dẫn sóngthường được bỏ qua trong sợi đa mode nhưng lại cần được quan tâm trong sợiđơn mode

4.4 Tán sắc mode phân cực

Là một thuộc tính của sợi quang đơn mode và các thành phần hợp thành,trong đó năng lượng tín hiệu của bất kỳ bước sóng nào cũng được phân tíchthành hai mode phân cực trực giao và vận tốc truyền khác nhau

Nguyên nhân: do cấu trúc không hoàn hảo của sợi quang cũng như các thànhphần các thành phần quang hợp thành

4.5 Các phương pháp hạn chế ảnh hưởng của tán sắc

 Làm hẹp độ rộng phổ nguồn phát

 Sử dụng các biện pháp bù tán sắc như:

 Sử dụng sợi G.653( sợi có mức tán sắc nhỏ tại 1550nm)

 Bù tán sắc bằng phương pháp điều chế tự dịch pha SPM

 Bù tán sắc bằng sợi DCF

 Sử dụng các phần tử bù tán sắc thu đông

5 Các hiệu ứng phi tuyến

Hiệu ứng quang gọi là phi tuyến nếu các tham số của nó phụ thuộc vàocường độ của ánh sáng

Các hiệu ứng phi tuyến có thể chia làm các loại sau:

5.1 Tán xạ kích thích Raman SRS( Simulated Raman Scattering)

Hiệu ứng Raman là hiện tượng tán xạ mà khi các photo ánh sang tới truyềnmột phần năng lượng của nó cho các phần tử môi trường và phần năng lượngcòn lại phát xạ thành ánh sang có bước sóng lớn hơn ánh sang tới

Khi ánh sang tín hiệu truyền trong sợi quang có cường độ lớn, quá trình này trởthành quá trình kích thích mà trong đó ánh sang tín hiệu đóng vao trò bơm,chuyển năng lượng cho sóng Stoke

Do đó, các photo của bước sóng thấp hơn có năng lượng cao hơn Sự chuyểnnăng lượng từ tín hiệu bước song thấp sang tín hiệu bước sóng cao tương ứngvới sự sinh ra các photo năng lượng thấp từ các photo năng lượng cao hơn

Công thức tính công suất bước sóng Stoke:

PS(L)=P0exp(grP0L/K.Seff)Trong đó: P0 : công suất của tín hiệu vào

gr : hệ số tán xạ RamanSeff : diện tích hiệu dụng vùng lõi

K : đặc trưng cho mối quan hệ về phân cực giữa tín hiệu,bước sóng stocke và phân cực của sợi, thông thường K 2

L : chiều dài sợi

5.2 Tán xạ kích thích brillouin SBS (Simulated Brillouin Scattering)

Là hiện tượng suy giảm tín hiệu được truyền, tạo ra một tín hiệu có cường

 :hệ số suy hao (dB/km)

1234sợi quang 1234Hình: ảnh hưởng của SRS Năng lượng từ kênh bước

sóng thấp được chuyển sang kênh bước sóng cao hơn.