LỜI CẢM ƠN 1 MỤC LỤC 2 DANH MỤC VIẾT TẮT 5 DANH MỤC BẢNG 6 DANH MỤC HÌNH VẼ 7 LỜI MỞ ĐẦU 9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WDM 11 1.1 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT 11 1.2 SƠ ĐỒ HOẠT ĐỘNG 12 1.2.1 Khái niệm 12 1.2.2 Chức năng của các thành phần trong mô hình WDM 12 CHƯƠNG 2: BỘ KHUẾCH ĐẠI EDFA 14 2.1 HOẠT ĐỘNG 14 2.1.1 Cấu trúc 14 2.1.2 Giản đồ năng lượng 16 2.1.3 Nguyên lý 17 2.2 ĐẶC TÍNH CỦA BỘ EDFA 18 2.2.1 Độ lợi 18 2.2.2 Nhiễu ASE 19 2.2.3 Sự bão hòa công suất 21 2.3 NGUỒN BƠM 22 2.3.1 Vai trò của nguồn bơm 22 2.3.2 Kỹ thuật bơm 23 2.3.2.1 Bơm cùng hướng với tín hiệu 23 2.3.2.2 Bơm ngược hướng với tín hiệu 23 2.3.2.3 Bơm lưỡng hướng 24 CHƯƠNG 3: TỐI ƯU TÍN HIỆU EDFA - WDM 25 3.1 Ý NGHĨA PHỔ KHUẾCH ĐẠI 25 3.2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG PHỔ 26 3.2.1 Phương pháp tiền cân bằng (PE) 26 3.2.2 Phương pháp tối ưu chiều dài và công suất nguồn bơm (OLP) 27 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG 28 4.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG 28 4.1.1 Giới thiệu về các khối cơ bản trong Optisystem 28 4.2 MÔ PHỎNG CÁC PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG PHỔ 31 4.2.1 Phương pháp OLP 31 4.2.1.1 Optimize 32 4.2.1.2 Không optimize 37 4.2.2 Phương pháp PE 39 4.2.2.1 Optimize 40 4.2.2.2 Không optimize 44 4.3 SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG PHỔ 46 4.3.1 Sử Dụng 1 Bộ Khuếch Đại EDFA 46 4.3.1.1 Phương pháp PE 46 4.3.1.2 Phương pháp OLP 47 4.3.2 Sử Dụng 2 Bộ Khuếch Đại EDFA 48 4.3.2.1 Phương pháp PE 48 4.3.2.2 Phương pháp OLP 49 4.3.3 Sử Dụng 3 Bộ Khuếch Đại EDFA 51 4.3.3.1 Phương pháp PE 51 4.3.3.2 Phương pháp OLP 52 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 54 5.1 KẾT LUẬN 54 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56
Tối Ưu Tín Hiệu EDFA - WDM LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến quý Thầy Cô khoa Điện Tử Viễn Thông, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên với tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học trường Đặc biệt, em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến Giảng Viên Th.s Nguyễn Anh Vinh nhiệt tình hướng dẫn, giải đáp khúc mắc, cho em lời khuyên quý giá trình thực Seminar Xin cảm ơn bạn khóa giúp đỡ nhiều trình học tập, nghiên cứu chia sẻ kinh nghiệm quý báu Và cuối quan trọng lời cảm ơn dành cho gia đình, nguồn động viên giúp đỡ to lớn vật chất lẫn tinh thần cho suốt trình học tập Em xin chân thành cám ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2015 Sinh viên thực Nguyễn Hoàng Đức Lâm SVTH: Nguyễn Hoàng Đức Lâm 1120086 Trang Tối Ưu Tín Hiệu EDFA - WDM MỤC LỤC DANH MỤC VIẾT TẮT EDF Erbium Dopped Fiber EDFA Erbium Dopped Fiber Amplifier E/O Electrical-to-Optical SVTH: Nguyễn Hoàng Đức Lâm 1120086 Trang Tối Ưu Tín Hiệu EDFA - WDM O/E Optical-to-Electrical WDM Wavelength Division Multiplexing CWDM Coarse Wavelength Division Multiplexing DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing Er3+ Erbium OLP Optimize Length and Pump Power PE Pre-emphasic Q Q-factor BER Bit Error Rate ASE Amplified Spontaneous Emission NRZ Non Return Zero BOF Bessel Optical Fiber LPBF Low Pass Bessel Filter DANH MỤC BẢNG SVTH: Nguyễn Hoàng Đức Lâm 1120086 Trang Tối Ưu Tín Hiệu EDFA - WDM DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại số hóa ngày nay, tiến khoa học kĩ thuật đưa người đến tầm cao mới, người không nhỏ bé mà họ chinh phục đỉnh núi cao nhất, thám hiểm đại dương sâu thẳm, loài người dần khám phá bí mật trái đất, họ tham gia chuyến du hành không gian trái đất, hay tìm kiếm sống hành tinh khác, vấn đề trước người ta thường tưởng tượng dự đoán sở Đất nước ta đà phát triển với hội nhập giới thách thức không nhỏ, đòi hỏi người phải nổ lực để sánh kịp với khoa học Là sinh viên năm cuối ngành viễn thông em muốn làm điều dù nhỏ báo cáo Tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Hoàng Đức Lâm 1120086 Trang Tối Ưu Tín Hiệu EDFA - WDM Như người biết đời mạng quang bước đột phá nhu cầu truyền tải liệu Tín hiệu sợi quang hiểu hạt photon ánh sáng có vận tốc 3.108 (m/s) chuyển động theo nguyên lý phản xạ toàn phần, tín hiệu đến đầu thu nhanh Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) từ đời Ngày nay, tuyến thông tin quang thực tế phải cải tiến để đáp ứng nhu cầu truyền tải liệu lớn, truyền xa nhanh Để giải nhu cầu khái niệm trạm lặp khuếch đại quang đời Sử dụng hai chế khác khuếch đại tín hiệu • Trặm lặp: gồm chuyển đổi tín hiệu quang sang điện (E/O), khuếch đại tín hiệu điện chuyển đổi tín hiệu điện sang quang (O/E) • Bộ khuếch đại: khuếch đại tín hiệu trực tiếp miền quang Sử dụng trạm lặp: chặng để khuếch đại tín hiệu hệ thống n kênh bước sóng khác nhau, cần n trạm lặp điều dẫn tới kênh truyền phức tạp hơn, tốn nhiều chi phí hơn, tốc độ chậm phải chuyển đổi nhiều trình, nhiễu điện khuếch đại qua trạm khiến băng thông tín hiệu giảm Sử dụng khuếch đại: chặng cần khuếch đại, giảm tác động nhiễu điện, tiết kiệm chi phí, tăng tốc độ hệ thông, tăng dung lượng kênh truyền Bộ Khuếch Đại thường dùng EDFA ứng dụng nguyên lý phát xạ kích thích, tín hiệu qua khuếch đại EDFA khuếch đại lên, giúp tín hiệu truyền xa Cùng công suất phát Độ Lợi ứng với kênh bước sóng lại khác Dẫn đến chênh lệch độ lợi, chất lượng kênh truyền phụ thuộc vào chênh lệch Muốn kênh truyền tốt hơn, truyền xa hơn, cần làm phẳng phổ tín hiệu Nội dung tiểu luận nói rõ việc giải thích mô phương pháp làm cân phổ Cụ thể nội dung tiểu luận chi tiết hóa chương sau: SVTH: Nguyễn Hoàng Đức Lâm 1120086 Trang Tối Ưu Tín Hiệu EDFA - WDM CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WDM Chương nói tổng quát hệ thống ghép kênh phân chia theo bước sóng thành phần hệ thống CHƯƠNG 2: BỘ KHUẾCH ĐẠI EDFA Nội dung chương giúp tìm hiểu cấu trúc khuếch đại EDFA số lý thuyết khuếch đại, độ lợi, nhiễu, vị trí nguồn bơm khuếch đại tín hiệu hệ thống WDM Từ đưa phương pháp cân phổ độ lợi hệ thống WDM CHƯƠNG 3: TỐI ƯU TÍN HIỆU EDFA-WDM Có thể nói chương trọng tâm tiểu luận, chương phân tích rõ ý nghĩa việc cân phổ tín hiệu phương pháp cân phổ độ lợi hệ thống WDM CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG Đây phần mô phương pháp so sánh chất lượng mà phương pháp mang lại, đưa định hướng cho phương pháp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WDM 1.1 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT SVTH: Nguyễn Hoàng Đức Lâm 1120086 Trang 1.2 Thế giới công nghệ không ngừng phát triển, công nghệ thông tin thâm nhập vào lĩnh vực đời sống Nhu cầu liệu tăng cao, đòi hỏi phải hình thành hệ thống mạng lưới máy tính, máy chủ, để đáp ứng điều cần sở hạ tầng lớn, người có trình độ chuyên môn cao để quản lý, điều khiển phát triển nghiên cứu công nghệ Trong băng thông tài nguyên vô quý ngày tình trạng khan phải không ngừng cải tiến kỹ thuật với mục đích truyền tải dung lượng lớn, tốc độ cao bảo mật thông tin cao Mạng quang đời bước ngoặc cho ngành viễn thông, tín hiệu truyền dạng bước sóng ánh sáng giải vấn đề rò rĩ thông tin truyền tín hiệu điện, đảm bảo truyền với tốc độ cao với dung lượng lớn, bên cạnh kỹ thuật kèm với mạng quang đời bật công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM Trước đây, hệ thống WDM hoạt động băng C (do EDFA hoạt động khoảng băng này) Về sau, EDFA có khả hoạt động băng C băng L nên hệ thống WDM dùng EDFA hoạt động băng C băng L Nếu ta dùng khoảng cách kênh 100 Ghz (0.8 nm) 200 GHz (1.6 nm) đạt số lượng kênh lớn băng sóng Như vậy, cần giữ nguyên tốc độ bit kênh truyền ta đạt mức băng thông lớn sợi quang Bên cạnh ưu điểm mạng quang kỹ thuật WDM mang lại, nhà nghiên cứu khoa học tìm kiếm phương pháp để khắc phục hạn chế hệ thống EDFA-WDM Đề tài nghiên cứu cách khắc phục hạn chế hệ thống EDFA-WDM để góp phần xây dựng hệ thống truyền tải có dung lượng lớn lẫn chất lượng tốt 1.3 SƠ ĐỒ HOẠT ĐỘNG 1.3.1 Khái niệm Trong hệ thống WDM, tín hiệu điện biến đổi thành tín hiệu quang khác trải dài từ bước sóng nhìn thấy đến vùng hồng ngoại, công nghệ WDM cho phép khai thác tiềm băng thông to lớn sợi quang Ghép hàng trăm kênh 10Gbps truyền sợi quang Khoảng cách kênh khoảng 50GHz, tín hiệu truyền qua sợi quang đến phía thu, trình tách kênh diễn sau tín hiệu quang máy thu biến đổi ngược lại thành tín hiệu điện 1.3.2 Chức thành phần mô hình WDM Hình 1: Mô hình tổng quát hệ thống WDM o Phát tín hiệu: Tín hiệu điện trước đưa vào sợi quang phải qua E/O, E/O thường sử dụng Led, Laser Hiện có số laser điều chỉnh bước sóng (tunable laser), laser đa bước sóng (Multiwavelength Laser) o Thu tín hiệu: Tín hiệu quang đến thiết bị đầu cuối cần qua O/E, O/E thường dùng Pin, ADP o Ghép kênh: tín hiệu điện có băng thông tốc độ lớn, ta biến đổi hoàn toàn tín hiệu từ điện sang quang, giới hạn chất liệu không đáp ứng được, ta ghép nhiều luồng tín hiệu băng thông nhỏ trở thành luồng tín hiệu băng thông lớn truyền sợi quang o Tách kênh: trình ngược lại ghép kênh, phân chia luồng ánh sáng tổng hợp thành tín hiệu ánh sáng riêng rẽ, tín hiệu ánh sáng biến đổi thành tín hiệu điện o Tín hiệu: Là hạt photon ánh sáng hoạt động theo nguyên lý phản xạ toàn phần lõi sợi quang, tín hiệu chịu ảnh hưởng suy hao, tán sắc, phi tuyến, có vấn đề khuếch đại mà cần phát huy hạn chế Khi dùng khuếch đại ta đặt vị trí bảng sau: Các vị trí Mục đích Yêu cầu Lợi Sau máy phát (BA) Tăng công suất tín hiệu cao để truyền khoảng cách xa Công suất đầu cực đại Công suất ngõ không cao 15dBm điều kiện kết nối với sợi quang Trên đường dây (LA) Bù mát công suất gây suy hao đường dây Nhiễu cực tiểu Có thể lắp đặt nhiều KĐ nối tiếp đường dây Trước máy thu (PA) Khuếch đại tín hiệu trước tín hiệu đưa vào thiết bị Độ nhạy lớn, độ lợi lớn nhiễu thấp Hoạt động tốt tốc độ bit lớn Bảng 1: Vị trí khuếch đại EDFA CHƯƠNG 2: BỘ KHUẾCH ĐẠI EDFA 2.1 HOẠT ĐỘNG 2.1.1 Cấu trúc Hình 2 : Các thành phần khuếch đại EDFA o Laser bơm (Pump Power): cung cấp lượng cho sợi quang EDF để tạo trạng thái nghịch đảo nồng độ vùng tích cực Các bước sóng hoạt động Laser bơm 980nm 1480nm o Bộ ghép tín hiệu quang (Coupler): ghép tín hiệu quang cần khuếch đại ánh sáng từ laser bơm vào sợi quang, ghép tín hiệu có bước sóng 1550 nm với nguồn bơm 980nm 1480 nm o Sợi quang pha ion đất Er 3+ ( EDF): có chiều dài khoảng 10m- 20m lõi có pha khoảng 0,1% Er 3+ SiO SiO - Al O3 ( , ) nơi xảy trình khuếch đại (vùng tích cực EDFA) Sợi tích cực có khả khuếch đại tín hiệu khôi phục có kích thích Cấu trúc sợi EDF giống với sợi đơn mode tiêu chuẩn viễn thông Hình 4: Thực tối ưu Min value Max Value Ratio max/min Gain (dB) 28.859563 31.275399 2.4158364 Input Signal (dBm) -28.436298 -25.988465 2.447833 Output Signal (dBm) 2.8391008 2.8710975 0.031996649 Bảng 4: Độ lợi công suất ngõ mô hình PE Hình 4: Phổ tín hiệu sau khuếch đại mô hình PE Hình 4: Chất lượng hệ thống mô hình PE 4.2.2.2 Không optimize Min value Max Value Ratio max/min Gain (dB) 29.468203 32.035586 2.5673827 Input Signal (dBm) -28.676635 -28.6195 0.057134322 Output Signal (dBm) 0.79321307 3.4160248 2.6228117 Bảng 4: Độ lợi công suất mô hình không tối ưu Hình 4: Phổ tín hiệu sau khuếch đại mô hình không tối ưu Hình 4: Chất lượng hệ thống mô hình không tối ưu Nhận xét: Kết Mô hình Công suất phát max(dBm) Công suất thu max (dBm) Tỉ số công suất thu lớn nhỏ (dBm) Q-factor Optimize -22.7875 2.8710975 0.34679628 6.108 Không Optimize -26 3.4160248 2.6228117 4.382 Bảng 4: So sánh 2 mô Hệ thống optimize truyền tốt Cùng giá trị độ lợi kênh, ta điều chỉnh công suất phát thay đổi chất lượng kênh truyền Điều chứng minh cho lý thuyết phổ tín hiệu sau khuếch đại phẳng tín hiệu truyền xa hơn, tốt 4.3 SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG PHỔ 4.3.1 Sử Dụng Bộ Khuếch Đại EDFA Các thông số mô hình giống nhau, thiết lập mô hình chạy với chiều dài truyền dẫn 315 km 4.3.1.1 Phương pháp PE Min value Max Value Ratio max/min Gain (dB) 8.1865915 10.581783 2.4158364 Input Signal (dBm) -28.436298 -25.988465 2.447833 Output Signal (dBm) -17.854516 -17.756973 0.031996649 Bảng 4: Độ lợi công suất PE Hình 4: Chất lượng hệ thống PE 4.3.1.2 Phương pháp OLP Min value Max Value Ratio max/min Gain (dB) 10.493402 10.888351 0.3468119 Input Signal (dBm) -28.676043 -28.619037 0.057006423 Output Signal (dBm) -18.156819 -17.786402 0.37041676 Bảng 4: Độ lợi công suất OLP Hình 4: Chất lượng hệ thống OLP Nhận xét: Mô hình Kết Công suất phát max (dBm) PE OLP -22.7875 -26 Chiều dài EDF (m) 5.9953 Công suất nguồn bơm (mW) 100 46.9409 Tỉ số công suất ngõ cực đại cực tiểu (dBm) 0.031996649 0.37041676 Chất lượng hệ thống Q-factor 6.108 5.272 Bảng 4: So sánh hệ thống PE OLP Chỉ cần kênh truyền không tốt đồng nghĩa hệ thống thiết kế không đạt, ta thấy khoảng cách truyền phương pháp OLP có chất lượng hệ thống tệ hơn, cần phải thiết kế lại hệ thống để đạt yêu cầu tối thiểu Q=6 tất kênh 4.3.2 Sử Dụng Bộ Khuếch Đại EDFA Sau khuếch đại thứ nhất, tín hiệu truyền sợi quang dài 80 km đến khuếch đại thứ 2, tín hiệu sau khuếch đại thứ tiếp tục truyền với khoảng cách 300 km, để đến phía thu 4.3.2.1 Phương pháp PE Min value Max Value Ratio max/min Gain (dB) 11.257348 13.436911 2.1795623 Input Signal (dBm) -28.318884 -25.866483 2.4524005 Output Signal (dBm) -14.897508 -14.609135 0.28837305 Bảng 4: Độ lợi công suất PE Hình 4: Chất lượng hệ thống PE 4.3.2.2 Phương pháp OLP Min value Max Value Ratio max/min Gain (dB) 13.171422 13.838635 0.6672124 Input Signal (dBm) -28.676245 -28.619126 0.057118468 Output Signal (dBm) -15.503201 -14.792749 0.71045183 Bảng 4: Độ lợi công suất OLP Hình 4: Chất lượng hệ thống OLP Nhận xét: Mô hình Kết Công suất phát max (dBm) PE OLP -22.6655 -26 Bộ khuếch đại Chiều dài EDF (m) 5.9953 Công suất nguồn bơm (mW) 100 46.9409 Bộ khuếch đại Chiều dài EDF (m) 4 Công suất nguồn bơm (mW) 100 100 Tỉ số công suất ngõ cực đại cực tiểu (dBm) 0.28837305 0.71045183 Chất lượng hệ thống Q-factor 6.051 6.105 Bảng 4: So sánh hệ thống PE OLP Hệ số Q nói lên chất lượng tín hiệu truyền mô hình OLP tốt tín hiệu truyền mô hình PE 4.3.3 Sử Dụng Bộ Khuếch Đại EDFA Sau khuếch đại thứ nhất, tín hiệu truyền sợi quang dài 80 km đến khuếch đại thứ 2, tiếp tín hiệu truyền sợi quang dài 80 km đến khuếch đại thứ 3, tín hiệu sau khuếch đại thứ tiếp tục truyền với khoảng cách 270 km, để đến phía thu 4.3.3.1 Phương pháp PE Min value Max Value Ratio max/min Gain (dB) 16.757389 18.264763 1.5073732 Input Signal (dBm) -26.813564 -25.318708 1.4948557 Output Signal (dBm) -8.6168077 -8.5114235 0.10538423 Bảng 4: Độ lợi Công suất PE Hình 4: Chất lượng hệ thống PE 4.3.3.2 Phương pháp OLP Min value Max Value Gain (dB) 18.953393 19.800344 Input Signal (dBm) -28.676245 -28.619126 Output Signal (dBm) -9.7212305 -8.8192176 Ratio max/min 0.8469519 0.057118468 0.9020129 Bảng 4: Độ lợi công suất OLP Hình 4: Chất lượng hệ thống OLP Nhận xét: Mô hình Kết PE OLP Công suất phát max (dBm) -22.1177 -26 Bộ khuếch đại Chiều dài EDF (m) 5.9953 Công suất nguồn bơm (mW) 100 46.9409 Bộ khuếch đại Chiều dài EDF (m) 4 Công suất nguồn bơm (mW) 100 100 Bộ khuếch đại Chiều dài EDF (m) 3.3078 Công suất nguồn bơm (mW) 100 101.4837 Tỉ số công suất ngõ cực đại cực tiểu (dBm) 0.12767242 0.9020129 Chất lượng hệ thống Q-factor 5.9933 6.061 Bảng 4: So sánh hệ thống PE OLP Hệ số Q nói lên chất lượng tín hiệu truyền mô hình OLP tốt tín hiệu truyền mô hình PE CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 KẾT LUẬN Hệ thống WDM làm việc dải sóng (1546-1558 nm) thuộc băng C (15301565 nm) Trong dải sóng này, bước sóng có độ lợi gần hay chênh lệch công suất phổ tín hiệu thấp Ngoài phương pháp trình bày đề tài có phương pháp khác như: o Công nghệ cân độ lợi: dung Bộ Cân Bằng (Equalizer) hấp thụ bớt công suất bước sóng có độ lợi lớn khuếch tăng công suất bước sóng có độ lợi nhỏ o Thay đổi thành phần pha trộn sợi quang: dùng sợi quang trộn thêm Al, P-Al-F với Er 3+ tạo nên khuếch đại có băng tần mở rộng phổ khuếch đại phẳng Qua việc nghiên cứu lý thuyết, mô phân tích kết Bộ Khuếch đại quang pha trộn Er 3+ EDFA phương pháp có điểm sau: o Phương pháp PE hướng tới mục tiêu “Flat Output signal” Phương pháp điều chỉnh công suất phát kênh dựa vào độ lợi kênh để công suất ngõ Phương pháp đơn giản, dễ tính toán, hiệu không cao, sử dụng nhiều khuếch đại trở lên gặp toán hạn chế công suất phát o Phương pháp OLP hướng tới mục tiêu “Phẳng độ lợi” Đây phương pháp nhà khoa học giới gọi “A promising method” có nghĩa phương pháp hứa hẹn nhiều tiềm phát triển cho hệ thống WDM Phương pháp điều chỉnh trực tiếp khuếch đại, phải làm việc nhiều khuếch đại thật phương pháp khoa học, ta không cần phải tác động đến hệ thống ghép kênh Mặc dù phương pháp với mục tiêu khác nhau, mục đích tăng chất lượng truyền dẫn hệ thống WDM, tín hiệu truyền xa 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Trong thực tế có nhiều phương pháp Cân phổ, nội dung đề tài làm rõ phương pháp PE phương pháp OLP Vì hướng phát triển đề tài “Giải pháp hạn chế nhiễu khuếch đại EDFA”, mở rộng “Nâng cao chất lượng hệ thống WDM sử dụng EDFA Băng L Băng C”, vấn đề không đơn giản, em tin thành công phương pháp bước tiến cho công nghệ viễn thông nói riêng khoa học công nghệ tương lai nói chung TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Lê Quốc Cường, THS Đỗ Văn Việt Em, THS Phạm Quốc Hợp “Hệ thống thông tin quang tập 2” Học viện bưu viễn thông, năm 2009, pp.131-145 [2] http://optiwave.com/resources/applications-resources/optical-system-optimizing-theedfa-gain-for-wdm-lightwave-systems/ [3] Deepika Verma, Santosh Meena, International Journal of Enhanced Research in Science Technology & Engineering, ISSN: 2319-7463.Vol.3 Issue 5, May-2014, pp: (408-412) [4] http://eprints.utm.my/1413/1/FarahDianaMahad2009_EDFAGainOptimization.pdf [5] ThS Vũ Ngọc Tú, Luận văn Thạc Sỹ “Cân Bằng Phổ Khuếch Đại EDFA Và Mô Phỏng Đánh Giá Hệ Thống WDM Sử Dụng Khuếch Đại EDFA” Học viện bưu viễn thông, Hà Nội, năm 2013 [6] Trần Văn Khanh, Nguyễn Phùng Hưng, luận văn tốt nghiệp “Khuếch đại sợi quang pha trộn Erbium EDFA” [7] Tống Hoàng Vũ, luận văn tốt nghiệp “Khuếch đại quang hệ thống WDM” [...]... ngược nên công suất tín hiệu ra cao Hình 2 : Mô hình bơm ngược hướng tín hiệu (980nm) 2.3.2.3 Bơm lưỡng hướng Khi kết hợp cả hai cấu hình trên ta sẽ được các ưu điểm nổi bật như công suất quang ở lối ra cao nhiễu tương đối thấp Hình 2 : Mô hình bơm lưỡng hướng CHƯƠNG 3: TỐI ƯU TÍN HIỆU EDFA - WDM 3.1 Ý NGHĨA PHỔ KHUẾCH ĐẠI Khi thực hiện quá trình khuếch đại bù suy hao cho tín hiệu quang WDM, lý tưởng... kênh lý tưởng) Hình 4: Khối WDM Khối khôi phục các kênh tín hiệu và khảo sát chất lượng hệ thống gồm: bộ lọc tín hiệu quang (BOF), bộ chuyển đổi tín hiệu O/E, bộ lọc tín hiệu điện (LPBF), bộ khôi phục tín hiệu (3 Regenerator) và bộ khảo sát Ber (Ber Analyzer) Hình 4: Khối khảo sát BER Khối vòng lặp bao gồm: 3 vòng loop, trong mỗi vòng là sợi quang SMF 80km (suy hao 0.2dB/km), khuếch đại EDFA lý tưởng,... tăng tuyến tính theo công suất bơm được vì nồng độ ion Er 3+ có giới hạn 2.3.2 Kỹ thuật bơm 2.3.2.1 Bơm cùng hướng với tín hiệu Sử dụng bước sóng bơm 1480nm, hướng bơm cùng chiều với tín hiệu nên công suất bơm suy hao ít, độ lợi công suất bơm cao Hình 2 : Mô hình bơm cùng hướng tín hiệu (1480nm) 2.3.2.2 Bơm ngược hướng với tín hiệu Sử dụng bước sóng bơm 980nm, hướng bơm ngược chiều với tín hiệu nên... qua mỗi bộ EDFA thì tín hiệu được khuếch đại lên nhưng sự chênh lệch công suất cũng ngày càng lớn và rõ rệt hơn, điều này dẫn đến hệ quả là tín hiệu qua nhiều bộ khuếch đại sẽ có 1 số kênh biến đổi tăng vọt khiến đầu thu không đáp ứng được, cũng có một số kênh trở nên quá yếu và không thể khôi phục được, dẫn đến hiện tượng tín hiệu trên kênh bị mất Hình 3: Tín hiệu không được tối ưu Như ta đã biết,... tại vị trí z trong đoạn sợi quang pha τ Er 3+ : thời gian sống của ion Ps (z) Pp (z) Γs Γp Er 3+ ở trạng thái kích thích : công suất của tín hiệu tại vị trí z trong sợi quang : công suất của bơm tại vị trí z trong sợi quang : hệ số chồng lắp tại bước sóng tín hiệu : hệ số chồng lắp tại bước sóng bơm A: diện tích tiết diện ngang hiệu dụng fp fs : tần số bơm : tần số tín hiệu σ s(e) σ s(a) , : tiết... photon tín hiệu thì ion Er 3+ sẽ bức xạ tạo photon chuyển động cùng phương, cùng chiều, cùng pha với tín hiệu và tạo ra sự khuếch đại, ngược lại nếu không được kích thích bởi các photon tín hiệu thì ion Er 3+ cũng vẫn có khuynh hướng bức xạ nhưng lúc này nó sẽ chuyển động không phương hướng bởi vì không có photon tín hiệu nào định hướng cho nó và điều đó gây ra nhiễu trong bộ khuếch đại 2.2 ĐẶC TÍNH... tiếp đến tín hiệu qua bộ khuếch đại EDFA Trong Bộ khuếch đại quang hiện tượng phát xạ tự phát luôn xảy ra đồng thời với hiện tượng phát xạ kích thích như Hình 2 , tạo ra những photon không có phương hướng, lệch pha nhau gây nhiễu loạn đến các photon tín hiệu Thay vì chúng ta chỉ khuếch đại tín hiệu cần thiết, nhưng vô tình nhiễu cũng được tạo ra Vì vậy, ngõ ra của bộ khuếch đại công suất quang bao... Input Signal (dBm) -28.676245 -28.619126 0.057118468 Output Signal (dBm) 0.78976564 3.4116166 2.6218509 Bảng 4: Độ lợi và công suất mô hình không tối ưu Hình 4: Phổ tín hiệu sau khuếch đại mô hình không tối ưu Hình 4: Chất lượng hệ thống mô hình không tối ưu Nhận xét: Chiều dài (m) Công suất (mW) Độ lợi cực đại (dB) Tỉ số độ lợi cực đại và cực tiểu (dB) Q-factor Optimize 5.9953 46.9409 28.91023 4 0.34679628...Hình 2 : Cấu trúc sợi quang Er 3+ o Bộ cách ly quang (Isolator): giảm phản xạ tín hiệu ánh sáng khuếch đại lẫn cả nhiễu nhiễu ngược về phía đầu phát hoặc các tín hiệu quang trên đường truyền phản xạ ngược về bộ khuếch đại EDFA 2.1.2 Giản đồ năng lượng Er 3+ o Vùng nền: có mức năng lượng thấp nhất... qua bộ khuếch đại EDFA tín hiệu được khuếch đại sẽ có phổ phẳng Hình 3: Phương pháp tiền cân bằng Khi thông tin công suất lối ra tại node đích được phản hồi về node nguồn bằng các phương pháp truyền tải (quang, vô tuyến…), thì một cơ chế điều chỉnh tại node nguồn sẽ điều chỉnh lại công suất lối vào cho từng kênh để đạt được phổ khuếch đại tối ưu tại node đích 3.2.2 Phương pháp tối ưu chiều dài và công