CHƯƠNG IV CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG
4.5 Kết quả mô phỏng
4.5.1 Hiệu ứng trộn bốn bước sóng (FWM)
4.5.1.2. Biểu diễn hiệu ứng trộn bốn bước sóng khi khoảng cách giữa các kênh tín hiệu bằng nhau
Hình 4.5 Hiệu ứng trộn bốn bước sóng trong trường hợp khoảng cách giữa các kênh tín hiệu bằng nhau và bằng 50GHz
Hình 4.5 minh họa công suất tín hiệu và công suất nhiễu sinh ra do hiệu ứng FWM tại ngõ ra sợi NDSF có chiều dài 120km, hệ số suy hao α=0.2dB/km, diện tớch lừi hiệu dụng của sợi quang là Aeff = 80àm2. Số bước súng được ghộp vào sợi quang là 4 và có tần số lần lượt là 193.100THz, 193.150THz, 193.200THz, 193.250THz. Giả sử các tín hiệu vào có công suất bằng nhau và bằng 10mW.
∆ Signal power
* Pijk
SVTH : Nguyễn Hoàng Minh Luân – Đinh Công Nhân Trang 60 ---
Đoạn mã sử dụng để mô phỏng cho hình 4.5:
L0=120; % Chieu dai soi quang Si binh thuong (km) Leff=20; % Chieu dai hieu dung (km)
alpha=0.2; % Suy hao trung binh cua soi quang (dB/km) alpha_km=0.0461; % He so suy hao tinh theo don vi km^-1
fs=[193.100,193.150,193.200,193.250]; % fs la tan so anh sang tin hieu (THz) delta_f=0.012; % Do rong pho nguon quang (THz)
cs_th_vao=20;
for i=1:4
Pin(i)=cs_th_vao; % Cong suat ngo vao soi quang cua moi tin hieu (mW) end
% Mo phong FWM trong truong hop su dung soi quang SSMF
n_NL_smf=2.3*10^-20; % n_NL la he so chiet suat phi tuyen (metre^2 / W)
chietsuat=1.48; % Chiet suat soi quang
Aeff_smf=80; % Dien tich loi hieu dung cua soi quang (micrometre^2)
c=3*10^8; % Van toc anh sang (m/s)
dD_dlamda_smf=0.09; % Do doc tan sac (ps/nm^2.km) D_smf=17; % Tan sac (ps/nm.km)
% Tinh toan trong truong hop tron 2 tan so
n=0; % n la chi so bien chay cho chi so cua fijk , gia tri cua n cuoi chuong trinh nay la so luong fijk duoc tao ra
for i=1:4
SVTH : Nguyễn Hoàng Minh Luân – Đinh Công Nhân Trang 61 for j=1:4
if i~=j n=n+1;
fijk_smf(n)=2*fs(i)-fs(j);
lamda_ijk_smf(n)=c/fijk_smf(n)*10^-3; % (nm)
delta_beta_smf(n)=2*pi*(lamda_ijk_smf(n)*10^-9)^2/c*(abs(fs(i)- fs(j)))^2*10^24*(D_smf*10^-6+(lamda_ijk_smf(n)*10^-
9)^2*dD_dlamda_smf*1000*(abs(fs(i)-fijk_smf(n)))^2*10^12/c)*1000;
hieusuat_smf(n)=alpha_km^2/(alpha_km^2+delta_beta_smf(n)^2)*(1+4*exp(- alpha_km*L0)*(sin(delta_beta_smf(n)*L0/2))^2/(1-exp(-alpha_km*L0))^2);
xi_smf(n)=c*chietsuat^2*n_NL_smf/480/pi^2;
k_smf(n)=10^24*32*pi^3*xi_smf(n)/chietsuat^2/lamda_ijk_smf(n)/c*Leff/Aeff_smf;
Pijk_smf(n)=10^-
6*hieusuat_smf(n)*9*k_smf(n)^2*Pin(i)*Pin(i)*Pin(j)*exp(-alpha_km*L0);
end end end
% Tinh toan trong truong hop tron 3 tan so for i=1:3
for j=(i+1):4 for k=1:4
if (k~=i)&&(k~=j) n=n+1;
fijk_smf(n)=fs(i)+fs(j)-fs(k);
SVTH : Nguyễn Hoàng Minh Luân – Đinh Công Nhân Trang 62 lamda_ijk_smf(n)=c/fijk_smf(n)*10^-3; % (nm)
delta_beta_smf(n)=2*pi*(lamda_ijk_smf(n)*10^-9)^2/c*abs(fs(i)- fs(k))*abs(fs(j)-fs(k))*10^24*(D_smf*10^-6+(lamda_ijk_smf(n)*10^-
9)^2*dD_dlamda_smf*1000*abs(fs(i)-fijk_smf(n))*abs(fs(j)- fijk_smf(n))*10^12/c/2)*1000;
hieusuat_smf(n)=alpha_km^2/(alpha_km^2+delta_beta_smf(n)^2)*(1+4*exp(- alpha_km*L0)*(sin(delta_beta_smf(n)*L0/2))^2/(1-exp(-alpha_km*L0))^2);
xi_smf(n)=c*chietsuat^2*n_NL_smf/480/pi^2;
k_smf(n)=10^24*32*pi^3*xi_smf(n)/chietsuat^2/lamda_ijk_smf(n)/c*Leff/Aeff_smf;
Pijk_smf(n)=10^-
6*hieusuat_smf(n)*36*k_smf(n)^2*Pin(i)*Pin(j)*Pin(k)*exp(-alpha_km*L0);
end end end end for i=1:4
Pin_dB(i)=10*log10(Pin(i));
Ps_truoc_edfa_dB(i)=Pin_dB(i)-5-alpha*L0; % 5dB la suy hao moi han(60mh x 0.05) va connector(2 connector)
Ps_truoc_edfa(i)=10^(Ps_truoc_edfa_dB(i)/10);
end
% Tinh tong cong suat nhieu do FWM cua tung buoc song va luu trong bien
% Pn_fwm_smf cua moi buoc song do Pn_fwm_smf=[0,0,0,0];
SVTH : Nguyễn Hoàng Minh Luân – Đinh Công Nhân Trang 63 for i=1:4
for j=1:n
if (fijk_smf(j)>=(fs(i)-delta_f/2))&&(fijk_smf(j)<=(fs(i)+delta_f/2)) Pn_fwm_smf(i)=Pn_fwm_smf(i)+Pijk_smf(j);
end end end
plot(fs,Pn_fwm_smf,'cx');
hold on;
grid on;
--- Hiệu ứng trộn bốn bước sóng chính là quá trình hai hay nhiều bước sóng tác động với nhau để tạo ra sóng tại tần số khác là tổng (hay hiệu) của các sóng được trộn. Theo hình 4.5, ta thấy khoảng cách giữa các kênh tần số được chọn trong chương trình mô phỏng là bằng nhau nên các tần số mới ωijk được tạo ra có thể trùng với tần số tín hiệu trong hệ thống WDM và trở thành nguồn nhiễu đối với các kênh tín hiệu này (công suất nhiễu sinh ra do hiện tượng FWM được thể hiện trên hình vẽ là tổng các công suất nhiễu thành phần sinh ra do FWM trong trường hợp trộn 2 và 3 tần số). Điều này hoàn toàn phù hợp với lý thuyết đã đề cập ở chương 2.
Theo hình 4.4, hiệu suất trộn bốn bước sóng phụ thuộc vào khoảng cách giữa các kênh tín hiệu. Do đó, mức độ ảnh hưởng của FWM đối với hệ thống cũng phụ thuộc vào khoảng cách kênh.
SVTH : Nguyễn Hoàng Minh Luân – Đinh Công Nhân Trang 64 Hình 4.6 Hiệu ứng FWM trong trường hợp khoảng cách giữa các
kênh là 100GHz
Hình 4.7 Hiệu ứng FWM trong trường hợp khoảng cách giữa các kênh là 200GHz
∆ Signal power
* Pijk
∆ Signal power
* Pijk
SVTH : Nguyễn Hoàng Minh Luân – Đinh Công Nhân Trang 65 Hình 4.6 và 4.7 minh họa công suất tín hiệu và công suất nhiễu sinh ra do hiệu ứng FWM tại ngõ ra sợi NDSF có chiều dài 120km, hệ số suy hao α=0.2dB/km, diện tớch lừi hiệu dụng của sợi quang là Aeff = 80àm2. Số bước súng được ghép vào sợi quang là 4 trong trường hợp khoảng cách giữa các kênh lần lượt là 100GHz, 200GHz (các tín hiệu vào có công suất bằng nhau và bằng 10mW).
Ta thấy rằng, khi khoảng cách giữa các kênh bước sóng tăng, thì ảnh hưởng của hiệu ứng FWM càng giảm (Công suất Pijk khoảng 0.3735x10-8 mW trong trường hợp khoảng cách kênh 100GHz, và 0.2356x10-9 mW trong trường hợp khoảng cách kênh 200GHz). Điều này hoàn toàn phù hợp với lý thuyết được trình bày ở chương 2.