Nghiên cứu ảnh hưởng của tán sắc đến các tham số truyền tín hiệu trong thông tin quang sợi luận văn thạc sỹ vật lý

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH LÊ THỊ TÚ NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA TÁN SẮC ĐẾN CÁC THAM SỐ TRUYỀN TÍN HIỆU TRONG THƠNG TIN QUANG SỢI LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ NGHỆ AN – 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH LÊ THỊ TÚ NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA TÁN SẮC ĐẾN CÁC THAM SỐ TRUYỀN TÍN HIỆU TRONG THÔNG TIN QUANG SỢI LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Chuyên ngành: Quang học Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS.Dương Công Hiệp NGHỆ AN – 2012 LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập, nghiên cứu sau đại học Trường Đại học Vinh, tiếp thu nhiều kiến thức phong phú bổ ích nhờ giúp đỡ nhiệt tình từ thầy giáo, giáo cán khác trường Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy, Cô giáo khoa Vật lý, Đại học Vinh dẫn cho tơi q trình học tập nghiên cứu Cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Vật lý, Ban chủ nhiệm Khoa Sau đại học tạo cho môi trường học tập nghiên cứu thuận lợi Đặc biệt tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS.Dương Công Hiệp, người giúp định hướng đề tài tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình hồn thành luận văn Với tình cảm tân trọng, tơi xin gửi tới gia đình, người thân yêu bạn bè giúp đỡ, động viên, tạo điều kiện thuận lợi để học tập nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn! Tác giả Lê Thị Tú MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU Chƣơng 1: Tổng quan tán sắc thông tin quang 10 1.1 Cấu tạo phân loại sợi quang .10 1.1.1 Cấu tạo 10 1.1.2 Phân loại sợi quang 10 1.1.2.1 Phân loại theo phân bố chiết suất sợi quang 11 1.1.2.1.1 Sợi quang chiết suất bậc SI 11 1.1.2.1.2 Sợi quang chiết suất biến đổi GI 13 1.1.2.2 Phân loại theo mode truyền sóng 14 1.1.2.2.1 Khái niệm 14 1.1.2.2.2 Sợi quang đa mode (MM) 14 1.1.2.2.3 Sợi quang đơn mode (SM) 16 1.2 Tán sắc sợi quang 17 1.2.1 Khái niệm tán sắc 17 1.2.2 Các loại tán sắc 18 1.2.2.1 Tán sắc mode 18 1.2.2.2 Tán sắc vận tốc nhóm (GVD) 19 1.2.2.3 Tán sắc vật liệu 21 1.2.2.4 Tán sắc ống dẫn sóng .22 1.2.2.5 Tán sắc phân cực mode .24 1.3 Giới hạn gây tán sắc ảnh hưởng tới q trình truyền xung 25 1.3.1 Phương trình truyền sóng 25 1.3.2 Xung Gauss chirp 27 1.3.3 Sự giới hạn tốc độ bít .29 1.4 Kết luận chương I 33 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Chƣơng 2: Khảo sát ảnh hƣởng tán đến tham số truyền tín hiệu thơng tin quang sợi 35 2.1 Giới thiệu 35 2.2 Hệ thống thơng tin quang có độ rộng phổ rộng 37 2.2.1 Khảo sát phụ thuộc công suất mát vào tán sắc cho hệ thống 1Gb/s 2,5Gb/s 38 2.2.2 Khảo sát phụ thuộc công suất mát vào cự ly truyền dẫn với nguồn có độ rộng phổ khác 39 2.3 Hệ thống thơng tin quang có độ rộng phổ hẹp 40 2.3.1 Khảo sát phụ thuộc công suất mát vào tán sắc cho hệ thống 5Gb/s 10Gb/s 40 2.3.2 Khảo sát phụ thuộc công suất mát vào tán sắc với giá trị chirp khác 41 2.4 Tính tốn thiết kế cấu hình tuyến 42 2.4.1 Hệ thống sử dụng nguồn phát có phổ rộng 42 2.4.2 Hệ thống sử dụng nguồn phát có phổ hẹp 44 2.5 Kết luận chương II 46 PHẦN III KẾT LUẬN CHUNG 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an MỞ ĐẦU Viễn thơng Việt Nam có bước phát triển mạnh mẽ vượt bậc, trở thành ngành kinh tế kỹ thuật mũi nhọn, đóng góp mạnh mẽ vào phát triển kinh tế xã hội, đảm bảo an ninh Quốc phòng đất nước Cùng với phát triển xã hội, nhu cầu trao đổi thơng tin ngày cao Điều địi hỏi băng thông dung lượng đường truyền ngày lớn Trong viễn thơng, hệ thống truyền dẫn có hai dạng vô tuyến hữu tuyến Do hệ thống vơ truyến có hạn chế đặc thù nên truyền dẫn hữu tuyến hình thức truyền dẫn hiệu quan trọng Trong truyền dẫn hữu tuyến sử dụng cáp đồng cáp quang Cáp đồng đảm bảo yêu cầu băng thông dung lượng đường truyền lớn Truyền thông sợi quang đời đánh dấu bước phát triển mạnh mẽ công nghệ truyền dẫn, với ưu điểm trội băng thông lớn, tốc độ cao, suy hao thấp, …, truyền dẫn quang trở thành cơng nghệ truyền dẫn ứng dụng tốc độ cao mạng truyền dẫn đường trục Truyền dẫn thông tin quang cáp sợi quang từ đời đến trải qua nhiều thời kì phát triển Ban đầu sợi đa mode có suy hao cao, với cự ly truyền dẫn vài km đến sợi quang đơn mode có suy hao thấp, cự ly truyền dẫn tăng lên hàng chục, chí hàng trăm km Cáp quang giải pháp ưu tiên cho hệ thống viễn thông đường dài quốc tế có tốc độ truyền dẫn cao cao, sử dụng đất liền vượt đại dương Tuy nhiên, hệ thống thông tin quang dung lượng lớn gặp phải ba vấn đề cần quan tâm như: suy hao, tán sắc hiệu ứng phi tuyến, làm giảm chất lượng cự ly truyền dẫn hệ thống Vấn đề suy hao giải đơn giản việc sử dụng khuếch đại quang Các hiệu ứng phi tuyến bỏ qua hệ thống thông tin quang hoạt động công suất vừa phải khoảng vài mW với tốc độ lên đến 2,5Gb/s Nhưng tốc độ bit cao 10Gb/s phải xem xét ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến Các ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến giảm sử dụng sợi quang có diện tích lõi hiệu dụng lớn Còn lại, vấn đề tán sắc mối quan tâm lớn Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an hệ thống thông tin quang Việc xác định ảnh hưởng tán sắc cách định lượng cần thiết để sở xác định việc bù tán sắc Trong luận văn này, chúng tơi trình bày phương pháp xác định ảnh hưởng tán sắc thông qua phương pháp xác định mát công suất hệ thống Với lý chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hƣởng tán sắc đến tham số truyền tín hiệu thơng tin quang sợi” Mục đích nghiên cứu đề tài: - Tổng quan loại tán sắc sợi quang, xây dựng phương trình truyền sóng sợi quang giới hạn tốc độ truyền bit hệ thống - Nghiên cứu ảnh hưởng tán sắc lên hệ thống truyền dẫn - Nghiên cứu phương pháp xác định tán sắc phương pháp xác định công suất mát hệ thống Luận văn thực thông qua việc nghiên cứu lý thuyết, báo khoa học, tài liệu tham khảo, qua trao đổi với thầy giáo hướng dẫn Nội dung luận văn phần mở đầu kết luận, vấn đề chi tiết trình bày hai chương: Chƣơng 1: Tổng quan tán sắc thông tin quang Nội dụng chương trình bày sợi quang phân loại sợi quang; tổng quan loại tán sắc sợi quang đơn mode; ảnh hưởng tán sắc trình truyền xung; giới hạn gây tán sắc, đưa biểu thức cụ thể mở rộng xung giới hạn tốc độ truyền bít trường hợp Chƣơng 2: Khảo sát ảnh hƣởng tán sắc đến tham số truyền tín hiệu thơng tin quang sợi Nội dung chương khảo sát ảnh hưởng tham số có liên quan đến tán sắc thơng qua phương pháp xác định công suất mát hệ thống Trong thời gian thực đề tài tốt nghiệp, có nhiều cố gắng đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy bạn tận tình bảo góp ý kiến để đề tài hoàn thiện Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an THUẬT NGỮ VIẾT TẮT SI Step Index Sợi quang chiết suất bậc GI Graded Index Sợi quang chiết suất biến đổi NA Numerical Aperture Khẩu độ số MM Multi Mode Sợi quang đa mode SM Single Mode Sợi quang đơn mode BER Bir Error Rate Tỷ lệ lỗi bít SNR Signal_to_Noise Ratio Tỷ số tín hiệu tạp nhiễu DM Material Dispersion Tán sắc vật liệu DW Waveguide Dispersion Tán sắc ống dẫn sóng MFD Mode Field Diameter Đường kính trường mode RMS Root Mean Square Giá trị quân phương GVD Group Velocity Dispersion Tán sắc vận tốc nhóm EDFA Erbium Doped Fibre Bộ khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Laser phản hồi phân bố DFB Distributed Feed Back Laser WDM Wavelength Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo bước sóng PA Pre Amplifier Tiền khuếch đại OAR Optically Amplified Receiver Máy thu khuếch đại quang FWHM Full Width at Half Maximum Chiều rộng nửa cực đại xung SMF Sợi quang đơn mode G.652 Simple Machines Forum Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Một số hình ảnh sợi quang 10 Hình 1.2 Đường truyền tia sáng sợi quang SI 12 Hình 1.3 Đường tia sáng sợi quang GI 13 Hình 1.4 Các luồng sáng tương ứng với mode sợi quang 14 Hình 1.5 Quỹ đạo tia sáng truyền sợi đa mode chiết suất bậc .16 Hình 1.6 Quỹ đạo tia sáng truyền sợi đa mode chiết suất biến đổi 16 Hình 1.7 Quỹ đạo tia sáng truyền sợi đơn mode 16 Hình 1.8 Minh họa mở rộng xung tán sắc 17 Hình 1.9 Sự thay đổi chiết suất n chiết suất nhóm ng theo bước sóng Silica nóng chảy 21 Hình 1.10 Sự phân bố cường độ ánh sáng sợi đơn mode 22 Hình 1.11 Sự thay đổi b (tần số lan truyền chuẩn hóa) đạo hàm d(Vb)/dV V[d 2(Vb)/dV 2] theo tham số V 23 Hình 1.12 Tán sắc tổng cộng D phân bố tương đối tán sắc vật liệu (DM) tán sắc ống dẫn sóng (DW) sợi đơn mode thường 24 Hình 1.13 Minh họa trạng thái phân cực sóng theo chiều sợi quang 25 Hình 1.14 Giới hạn tán sắc BL xung Gauss chirp xung siêu Gauss 33 Hình 2.1 Cấu hình hệ thống thơng tin quang tiêu biểu 36 Hình 2.2 Kết tính tốn lượng cơng suất bị tổn thất phụ thuộc vào tán sắc cho hệ thống 1Gb/s 2.5Gb/s 38 Hình 2.3 Kết tính tốn lượng công suất bị tổn thất phụ thuộc vào độ rộng phổ nguồn phát tăng cự ly truyền dẫn cho hệ thống 2.5Gb/s .39 Hình 2.4 Tổn thất cơng suất tín hiệu phụ thuộc vào tán sắc với tốc độ bít khác 41 Hình 2.5 Cơng suất tổn thất phụ thuộc vào tán sắc sợi với giá trị Chirp khác 42 Hình 2.6 Quỹ cơng suất hệ thống phụ thuộc vào cự ly truyền dẫn với Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an tốc độ bít khác 44 Hình 2.7 Cự ly truyền dẫn hệ thống 10Gb/s phụ thuộc vào tán sắc tuyến 45 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 10 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an CHƢƠNG II KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA TÁN SẮC ĐẾN CÁC THAM SỐ TRUYỀN TÍN HIỆU TRONG THÔNG TIN QUANG SỢI 2.1 Giới thiệu Các hệ thống thông tin sợi quang nay, hệ thống tốc độ bit cao, phần lớn hoạt động vùng bước sóng 1550 nm nhằm sử dụng khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium (EDFA) để tăng cự ly truyền dẫn Tuy vậy, sợi quang đơn mode tiêu chuẩn lại có hệ số tán sắc vùng bước sóng lớn Ở bảng (2.1) ví dụ nói cự ly bị hạn chế tán sắc khơng có trạm lặp sợi đơn mode tiêu chuẩn: Bảng 2.1 Cự ly bị hạn chế tán sắc khơng có trạm lặp (trị số lý thuyết) Tốc độ 1550 nm ( G652) 1550 nm (G655) 1310 nm (G652) 2,5Gbit/s 928km 4528km 6400km 10Gbit/s 58km 283km 400km 20Gbit/s 14,5km 70km 100km 40Gbit/s 3,6km 18km 25km Từ kết bảng (2.1) ta thấy tán sắc làm hạn chế lớn đến q trình truyền thơng tin sợi quang Vì vậy, việc xác định ảnh hưởng tán sắc cách định lượng cần thiết để sở xác định việc bù tán sắc sợi tính tốn thiết kế cấu hình tuyến thực tế Ở đây, chúng tơi trình bày xác định ảnh hưởng tán sắc hệ thống thông tin sợi quang thông qua phương pháp xác định mát công suất Để đưa phương pháp tính tốn đầy đủ sát với yêu cầu thực tiễn, cấu hình hệ thống giới thiệu sau: Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 37 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Phát quang TX Thu quang R X SMFG.652 F LiNbO3 Điều chế LD Ps Pin Pt EDFA EDFA F OAR   1550nm Hình 2.1 Cấu hình hệ thống thơng tin quang tiêu biểu [4] Hình (2.1) mơ hình cấu trúc tiêu biểu hệ thống thông tin quang với thiết bị sử dụng hệ thống để tính tốn xác định ảnh hưởng tán sắc Mơ hình hệ thống để tính tốn giả thiết cho hệ thống điển hình gồm thiết bị thơng dụng thực tiễn:  Thiết bị phát TX sử dụng nguồn phát laser diode LD loại đơn mode phản hồi phân bố (DFB) có chức phát tín hiệu sóng quang bước sóng vùng 1550nm Bộ phát sử dụng điều chế ngồi LiNbO3 Đầu thiết bị phát sử dụng khuếch đại quang EDFA làm khuếch đại cơng suất, có cơng suất đầu Pt (dBm)  Sợi quang tuyến truyền dẫn sợi đơn mode SMF tiêu chuẩn G.652, có hệ số suy hao  f (dB/km) bao gồm suy hao mối hàn sợi, có hệ số tán sắc D (ps/km.nm) chiều dài sợi tuyến truyền dẫn L (km)  Thiết bị thu quang RX sử dụng tách sóng p-i-n photodiode (PD) có cơng suất đầu vào P in, băng tần điện Be Phía trước thu quang sử dụng khuếch đại EDFA làm tiền khuếch đại PA để tạo thành thu quang có khuếch đại OAR có độ nhạy thu P s  Thiết bị tuyến truyền dẫn khuếch đại quang EDFA có độ khuếch đại đồng G (trừ độ khuếch đại BA có độ khuếch đại thấp để tránh ảnh hưởng phi tuyến), có băng tần quang B có hệ số nhiễu NF Tỷ số lỗi bít BER theo ITU – T quy định từ 10-12 đến 10-13 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 38 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Từ cấu hình trên, tham số quan trọng xác định để sở tìm mối liên quan chúng với tán sắc sợi Phương pháp tiến hành dựa mơ hình (2.1) Giải pháp tính tốn thông qua việc tiếp cận hàm Gauss dựa vào để tính tốn, xác định ảnh hưởng tán sắc tới hệ thống trường hợp thay đổi tham số có liên quan Phương pháp xác định ảnh hưởng tán sắc đến hệ thống thông tin quang qua tính tốn quỹ cơng suất hệ thống P B việc thiết kế độ dài tuyến thiết lập theo biểu thức (2.1) sau [4]: PB = Pt(t) –Ps(G,NF) – PM –PP – PD – (NClC + NSlS) (dB) (2.1) Trong đó: +) Pt(t): cơng suất tín hiệu phát có tính ảnh hưởng chirp phi tuyến +) G: độ khuếch đại EDFA +) PM: cơng suất dự phịng hệ thống +) PP: lượng bù mát công suất +) PD: công suất tổn thất (mất mát) tán sắc, công suất tương đương lượng phổ xung tín hiệu bị dãn ngồi khe thời gian định sinh +) Ps(G,NF): độ nhạy thu có tính ảnh hưởng khuếch đại nhiễu EDFA +) lS lC tương ứng suy hao mối hàn suy hao nối quang +) NS NC tương ứng số mối hàn số nối quang Chất lượng truyền dẫn xác định thơng qua việc tính số lỗi bít BER = 10-12 cho độ nhạy thu thiết bị thu quang Như vậy, tham số có biểu thức (2.1) tương đối rõ ràng sử dụng phổ biến cơng trình nghiên cứu tính tốn thiết kế tuyến Để tính tốn ảnh hưởng tán sắc, hệ thống thông tin quang chia làm hai loại: Hệ thống sử dụng nguồn phát có độ rộng phổ rộng hệ thống có độ rộng phổ hẹp 2.2 Hệ thống thơng tin quang có độ rộng phổ rộng Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 39 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đối với hệ thống thông tin quang tốc độ chưa thật cao, chưa phải hệ thống nhiều Gb/s, phổ nguồn phát Laser diode LD không yêu cầu nghiêm ngặt độ rộng Đối với nguồn có phổ rộng hiệu ứng chirp không đáng kể (C=0) Tuy nhiên, phổ nguồn phát rộng gây ảnh hưởng tán sắc nhiều Trong trường hợp tìm thấy độ tổn thất cơng suất PD sau [5]: PD  1  (4Rb LD  )2  1/ (2.2) Trong Rb tốc độ bít,   độ rộng phổ 2.2.1 Khảo sát phụ thuộc công suất mát vào tán sắc cho hệ thống 1Gb/s 2,5Gb/s Hình 2.2 Kết tính tốn lượng cơng suất bị tổn thất phụ thuộc vào tán sắc cho hệ thống 1Gb/s 2.5Gb/s Với hệ thống sử dụng sợi quang đơn mode tiêu chuẩn G.652 có hệ số tán sắc D 18ps/(nm.km), nguồn phát có độ rộng phổ    0,1nm Từ cơng thức (2.2) xác định lượng ông suất mát phụ thuộc vào tán sắc tốc độ 1Gb/s 2,5Gb/s hình (2.2) Từ kết hình 2.2 cho thấy hệ thống 2.5Gb/s bị tổn thất công suất nhiều so với hệ thống 1Gb/s với giá trị tán sắc, cụ thể: tốc độ bít 2.5Gb/s, cơng suất bị mát không đáng kể tán sắc nhỏ 100ps/nm Tuy nhiên, mát công suất tăng dần khoảng từ 100ps/nm đến 200ps/nm Khi tán sắc vượt 200ps/nm, lượng công suất quang tổn thất Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 40 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an tăng nhanh Ở giá trị 300ps/nm cơng suất mát lên tới 4dB, vượt q giá trị 300 ps/nm tín hiệu bị lớn chấp nhận Trong tốc độ 1Gb/s, mát công suất trường hợp gần không tán sắc nhỏ 100ps/nm, tới giá trị 760ps/nm công suất mát 4dB Như vậy, rõ ràng tán sắc làm giới hạn đáng kể tốc độ truyền dẫn hệ thống thông tin quang 2.2.2 Khảo sát phụ thuộc công suất mát vào cự ly truyền dẫn với nguồn có độ rộng phổ khác Hình 2.3 Kết tính tốn lượng cơng suất bị tổn thất phụ thuộc vào độ rộng phổ nguồn phát tăng cự ly truyền dẫn cho hệ thống 2,5Gb/s Ở hệ thống sử dụng sợi quang đơn mode tiêu chuẩn G.652 có hệ số tán sắc D 18ps/(nm.km) với tốc độ truyền 2,5Gb/s Từ cơng thức (2.2) xác định lượng cơng suất mát phụ thuộc vào cự ly truyền dẫn cho nguồn phát có độ rộng 0,1nm; 0,2nm 0,3nm hình (2.3) Từ kết hình 2.3 thu thấy nhìn chung lượng công suất bị tổn thất tăng nhanh cự ly truyền dẫn tăng Tuy nhiên, nguồn phát khác gây tín hiệu khác nhau, cụ thể: +) Khi độ rộng nguồn phát 0.1nm, mát công suất xẩy 4.5dB cự ly truyền dẫn dài 52km Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 41 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an +) Đối với hệ thống có phổ nguồn phát rộng 0.2nm 0.3nm, cơng suất bị tổn thất tương ứng 4.5dB 26km 4.5dB cự ly 17km Khi tăng cự ly vượt giá trị trên, tín hiệu bị lớn thiết kế hệ thống thực tiễn kể có sử dụng khuếch đại quang sợi Đây hệ thống sử dụng sợi G.652 có hệ số tán sắc D = 18ps/(km.nm) Như vậy, hệ thống thông tin quang tốc độ thấp có độ rộng phổ rộng, ngồi suy hao quang, có nhiều tham số liên quan tới tán sắc sợi gây ảnh hưởng tới hệ thống làm đáng kể lượng cơng suất tín hiệu Đó tham số: cự ly truyền dẫn, tham số tán sắc, tốc độ bit hệ thống phổ nguồn phát 2.3 Hệ thống thơng tin quang có độ rộng phổ hẹp Đối với hệ thống sử dụng nguồn phát Laser diode LD có độ rộng phổ hẹp thường áp dụng cho hệ thống thông tin tốc độ cao cự ly xa Độ rộng phổ nguồn phát trường hợp hẹp khơng cịn tác dụng mạnh tới tán sắc, yếu tố gây ảnh hưởng nhiều lại tham số tán sắc vận tốc nhóm GVD Tổn thất cơng suất tín hiệu trường hợp viết sau [5]: PD  1  (8Rb2 2 L)2  1/ (2.3) Trong  tham số tán sắc vận tốc nhóm 2.3.1 Khảo sát phụ thuộc cơng suất mát vào tán sắc cho hệ thống 5Gb/s 10Gb/s Với hệ thống thông tin tốc độ cao cự ly xa có độ rộng phổ hẹp, sử dụng sợi đơn mode tiêu chuẩn G.652 có hệ số tán sắc 18 ps/nm Từ công thức (2.3) ta tính tốn lượng cơng suất mát hệ thống phụ thuộc vào tán sắc tuyến hệ thống 5Gb/s 10Gb/s hình (2.4) Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 42 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Hình 2.4 Tổn thất cơng suất tín hiệu phụ thuộc vào tán sắc với tốc độ bít khác Từ kết thu hình (2.4) ta thấy rằng, lượng công suất bị mát phụ thuộc nhiều vào tán sắc vận tốc nhóm GVD cự ly truyền dẫn Hơn nữa, cơng suất bị cịn phụ thuộc nhiều vào tốc độ bít truyền dẫn Cụ thể: giá trị 400ps/nm công suất mát không đáng kể đến giá trị 900ps/nm cơng suất mát tốc độ 10Gb/s lên tới 4dB, tán sắc vượt 1000ps/nm lượng công suất quang tổn thất nhanh Trong đó, tốc độ 5Gb/s, mát công suất trường hợp gần không tán sắc nhỏ 1300ps/nm, tới giá trị 3600ps/nm cơng suất mát 4dB Như vậy, tốc độ 10Gb/s công suất bị mát lớn so với tốc độ 5Gb/s tán sắc sợi tuyến tăng lên Cự ly hệ thống 10Gb/s 1/3 cự ly hệ thống 5Gb/s lại tổn thất gấp 2,5 lần 2.3.2 Khảo sát phụ thuộc công suất mát vào tán sắc với giá trị chirp khác Với hệ thống thông tin quang tốc độ cao hoạt động vùng bước sóng 1550nm chirp tần số hiệu ứng quan trọng Chirp tần số tuyến tính gây tổn thất cơng suất tín hiệu hệ thống Xung bị chirp bị dãn làm giảm quỹ cơng suất tín hiệu hệ thống thơng tin quang; làm giảm SNR Khi biểu thức (2.3) trở thành [5]: Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 43 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an PD  1  (8Rb2 C 2 L)2  1/ (2.4) Với C tham số chirp Từ cơng thức (2.4) ta tính tốn lượng cơng suất mát hệ thống phụ thuộc vào tán sắc-cự ly với giá trị tham số chirp 3; 2; 1; 0; -0,5 hình (2.5) Hệ thống áp dụng tính tốn với tốc độ 10Gb/s sử dụng sợi quang đơn mode G.652 với tham số tán sắc 18ps/(km.nm) Hình 2.5 Cơng suất tổn thất phụ thuộc vào tán sắc sợi với giá trị Chirp khác Từ kết hình 2.5 ta thấy tổn thất công suất hệ thống tăng lên nhanh xung bị chirp với C có giá trị dương cao Trong tác động bất lợi chirp có xuất vùng giá trị tán sắc cho phép cải thiện đặc tính hệ thống ứng với chirp C có giá trị âm Điều có nghĩa tạo chirp C có giá trị âm, hệ thống không bị mát cơng suất mà cịn cải thiện vùng cự ly truyền dẫn định 2.4 Tính tốn thiết kế cấu hình tuyến 2.4.1 Hệ thống sử dụng nguồn phát có phổ rộng Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 44 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Từ kết thấy rằng, việc sử dụng nguồn phát có độ rộng phổ hẹp cho phép tăng cự ly truyền dẫn nhiều Trong trường hợp nguồn phát có phổ lớn, cách tốt để đáp ứng cự ly truyền dẫn dài, trường hợp cự ly hai vị trí địa lý cho trước tương đối lớn, nên áp dụng cho hệ thống thơng tin quang có tốc độ thấp Để tính tốn thiết kế cấu hình tuyến sát với thực tiễn tham số dùng để tính tốn thiết kế tuyến cho bảng (2.2) Từ cơng thức (2.2) ta tính lượng cơng suất mát phụ thuộc vào cự ly cho hệ thống 622Mb/s; 1Gb/s 2,5Gb/s Sau vận dụng cơng thức (2.1) để tính tốn quỹ cơng suất hệ thống tương ứng với tốc độ Hình (2.6) kết tính tốn cự ly truyền dẫn phụ thuộc vào tốc độ bít theo ảnh hưởng tán sắc sợi Có thể thấy cự ly truyền dẫn tăng nhiều ta thiết kế hệ thống có tốc độ bit thấp với giá trị tỷ số lỗi bit Bảng 2.2 Các tham số để tính tốn Tham số Giá trị tham số Bước sóng tín hiệu 1554nm Công suất phát quang 3dB Độ nhạy thu quang -21dBm Dự phòng hệ thống 3dB Tỷ số lổi bít BER BER = 10-12 Hệ số tán sắc D 17ps/km.nm Độ rộng phổ Laser 0,1nm Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 45 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Hình 2.6 Quỹ cơng suất hệ thống phụ thuộc vào cự ly truyền dẫn với tốc độ bít khác Trong hình 2.6, với độ rộng phổ nguồn phát, giá trị công suất phát độ nhạy thu quang giả thiết nhau, cự ly truyền dẫn giảm nhanh theo tốc độ bit: tốc độ 622Mb/s cự ly đạt tới 205km chứng tỏ tán sắc ảnh hưởng ít, lúc cự ly truyền dẫn chủ yếu suy hao tuyến định Tuy nhiên, tốc độ bit đạt tới 1Gb/s 2.5Gb/s cự ly bắt đầu hạn chế giá trị tương ứng 125km 50km Từ kết tính tốn này, ta thấy cự ly truyền dẫn dài cố định hai trạm, tán sắc lớn làm giảm quỹ cơng suất hệ thống làm giảm độ nhạy thu Khi tán sắc lớn, độ nhạy thu bị giảm gần đột ngột tới mức chấp nhận kéo theo tỷ số lỗi bit BER xấu 2.4.2 Hệ thống sử dụng nguồn phát có phổ hẹp Đối với hệ thống 10Gb/s, nguồn phát thường có độ rộng phổ hẹp Hơn nữa, môi trường tốc độ cao vậy, có nhiều tham số vốn bỏ qua hệ thống tốc độ thấp trường hợp chúng cần phải xem xét Tính tốn thiết kế hệ thống bao quát hết ảnh hưởng tham số phức tạp môi trường tốc độ cao Để sát với điều kiện thực tiễn, tham số dùng để tính tốn thiết kế tuyến cho bảng (2.3) Để xác định Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 46 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an cự ly truyền dẫn, có hai tham số quan trọng cần xác định độ nhạy thu quang PS(G,NF) giá trị tổn thất công suất PD tán sắc tuyến gây Bảng 2.3 Các tham số để tính tốn thiết kế cấu hình tuyến 10Gb/s Tham số Ký hiệu Giá trị tham số Bước sóng tín hiệu  1544.5nm Cơng suất phát quang Pt -1dB Suy hao sợi G.652 gồm mối hàn f 0.24dB Tham số tán sắc sợi D 18ps/km.nm Khuếch đại EDFA G 30dB Hệ số nhiễu EDFA NF 5dB Băng tần quang lọc F B0 0.5nm Băng tần điện Be thu Be 7.5GHz Dự phịng hệ thống PM 3dB Tỷ số lỗi bít BER BER = 10-12 Tải tách sóng quang RL 50 Suy hao nối quang LC 0.5dB/bộ Lượng bù công suất mát PP 1dB Hình 2.7 Cự ly truyền dẫn hệ thống 10Gb/s phụ thuộc vào tán sắc tuyến Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 47 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Hình (2.7) kết tính tốn cự ly truyền dẫn phụ thuộc vào tán sắc sợi cho hệ thống 10Gb/s Độ nhạy thu không bị ảnh hưởng tán sắc, tức cự ly truyền dẫn khơng, tính -35,08 dBm BER = 10-12 Từ xác định cự ly truyền dẫn trường hợp: +) Khi hệ thống có tán sắc khơng, cự ly truyền dẫn đạt 121km với BER = 10-12, tham số chirp C giá trị +) Khi hệ thống thiết kế khơng có chirp C tác động (C = 0), cự ly truyền dẫn bắt đầu giảm nhanh tán sắc tuyến vượt qua giá trị 720ps/nm +) Khi tham số chirp C = 1, cự ly truyền dẫn bắt đầu giảm nhanh tán sắc tuyến vượt qua giá trị khoảng 250ps/nm +) Khi tham số chirp C có giá trị âm, (trường hợp C = -0.5) điều đáng ý khoảng giá trị tán sắc đó, cự ly khơng bị giảm mà tăng; cự ly tăng đến 123.5km vùng tán sắc lân cận 900ps/nm cải thiện thêm 2.5km so với hệ thống khơng bị tán sắc Sau cự ly truyền dẫn bắt đầu giảm nhanh tán sắc có giá trị vượt 1700ps/nm Có thể cải thiện cự ly truyền dẫn lớn, lên tới 136km (tăng thêm 10km) thu chirp C có giá trị âm lớn (C = -1) Lợi dụng đặc tính này, thực tiễn người ta tạo chirp trước có giá trị âm để làm tăng lực hệ thống; nhiên việc tạo chirp C âm có giá trị lớn khó khăn Như vậy, tính tốn thiết kế tuyến thông tin quang tốc độ cao, tán sắc kết hợp với chirp C làm giảm nghiêm trọng lực truyền dẫn Tuy nhiên, việc kết hợp tán sắc sợi với tham số chirp C có giá trị âm tạo cải thiện cự ly truyền dẫn Trong thực tế thiết kế tuyến 10Gb/s, thêm số tham số khác hiệu ứng phi tuyến, tán sắc bậc cao, tán sắc phân cực, …, tác động vào làm giảm cự ly truyền dẫn Việc tính tốn bỏ qua tham số cự ly thực tiễn ngắn chút so với kết tính tốn Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 48 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 2.5 Kết luận chƣơng II Trong chương trình bày cụ thể ảnh hưởng tán sắc hệ thống thông tin quang, xác định mức độ ảnh hưởng hệ thống thông qua phương pháp xác định tổn thất công suất hệ thống tán sắc gây Từ kết rút được: 1/ Trong hệ thống thơng tin quang, ngồi suy hao quang, có nhiều tham số liên quan tới tán sắc sợi gây ảnh hưởng đến hệ thống làm đáng kể lượng cơng suất tín hiệu Đó tham số: cự ly truyền dẫn, tham số tán sắc, tốc độ bít hệ thống phổ nguồn phát 2/ Đối với tuyến thông tin quang tốc độ cao sử dụng sợi đơn mode tiêu chuẩn G.652 hoạt động vùng bước sóng 1550 nm, tán sắc cịn có ảnh hưởng lớn hơn; tán sắc kết hợp với chirp C làm giảm nghiêm trọng lực truyền dẫn; việc kết hợp tán sắc sợi với tham số chirp C có giá trị âm tạo làm tăng cự ly truyền dẫn Do đó, để áp dụng cho việc tính tốn thiết kế cấu hình tuyến thơng tin quang tốc độ cao (nhiều Gb/s) theo giới hạn tán sắc, nên coi trọng đặc tính nảy sinh kết hợp với chirp tần số vùng bước sóng phù hợp 3/ Từ kết thấy rằng, việc sử dụng nguồn phát có độ rộng phổ hẹp cho phép tăng cự ly truyền dẫn nhiều Trong trường hợp nguồn phát có phổ rộng, cách tốt để đáp ứng cự ly truyền dẫn dài, trường hợp cự ly hai vị trí địa lý cho trước tương đối lớn, nên áp dụng cho hệ thống thơng tin quang có tốc độ thấp 4/ Trong hai trường hợp hệ thống sử dụng nguồn phát có độ rộng phổ hẹp rộng cơng suất mát hệ thơng tăng nhanh theo tốc độ Tuy nhiên, nguồn có phổ rộng cơng suất mát lớn nhiều so với nguồn có phổ hẹp Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 49 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an KẾT LUẬN CHUNG Trong đề tài: “Nghiên cứu ảnh hƣởng tán sắc số phƣơng pháp bù tán sắc hiệu hệ thống thông tin quang”, thu kết sau: Tổng quan loại tán sắc sợi quang đơn mode; ảnh hưởng tán sắc trình truyền xung; giới hạn gây tán sắc, đưa biểu thức cụ thể mở rộng xung giới hạn tốc độ truyền bít trường hợp nguồn phát có độ rộng phổ rộng, hẹp trường hợp xung Gauss có chirp Trình bày cụ thể ảnh hưởng tán sắc hệ thống thông tin quang, xác định mức độ ảnh hưởng hệ thống thông qua phương pháp xác định tổn thất công suất tán sắc gây Với kết thu đưa số đánh giá mức độ ảnh hưởng tán sắc tới hệ thống rằng: Trong hệ thống thơng tin quang, có nhiều tham số liên quan với tán sắc gây ảnh hưởng tới hệ thống làm đáng kể lượng cơng suất tín hiệu Đó tham số: cự ly truyền dẫn, tham số tán sắc, tốc độ bít hệ thống, tham số chirp phổ nguồn phát Đặc biệt, tán sắc kết hợp với chirp C làm giảm nghiêm trọng lực truyền dẫn; việc kết hợp tán sắc sợi với tham số chirp C có giá trị âm tạo làm tăng cự ly truyền dẫn Do đó, để áp dụng cho việc tính tốn thiết kế cấu hình tuyến thơng tin quang tốc độ cao (nhiều Gb/s) theo giới hạn tán sắc, nên coi trọng đặc tính nảy sinh kết hợp với chirp tần số vùng bước sóng phù hợp Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 50 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn