Khảo sát và mô phỏng hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng (WDM)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HÀ THỊ THU HƯƠNG KHẢO SÁT VÀ MÔ PHỎNG HIỆU ỨNG PHI TUYẾN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG (WDM) Chuyên ngành : Kỹ thuật Điện Tử-Viễn Thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Hà Nội, 09-2011 MỤC LỤC MỤC LỤC .1  LỜI CAM ĐOAN 3  BẢNG TỪ VIẾT TẮT 4  BẢNG KÍ HIỆU VÀ ĐƠN VỊ 4  MỞ ĐẦU 5  CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN WDM 6  1.1 Giới thiệu kỹ thuật WDM .6  1.2 Nguyên lý hệ thống WDM 7  1.3 WDM DWDM 8  Kết luận 10  CHƯƠNG : CÁC HIỆU ỨNG PHI TUYẾN TRONG SỢI QUANG 11  2.1 Các hiệu ứng phi tuyến sợi quang .12  2.1.1 Tán xạ kích thích Brillouin (SBS) 14  2.1.2 Tán xạ kích thích Raman (SRS) 14  2.1.3 Điều chế tự dịch pha (SPM) 14  2.1.4 Điều chế dịch pha chéo (XPM) 15  2.1.5 Hiệu ứng trộn bốn sóng (FWM) 15  2.2 Ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến lên chất lượng tín hiệu 16  2.2.1 Các hiệu ứng tán xạ kích thích .16  2.2.2 Các hiệu ứng phi tuyến KERR .32  2.3 Các phương pháp giảm ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến 49  2.3.1 Giảm ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến XPM 51  2.3.2 Giảm ảnh hưởng hiệu ứng trộn bốn bước sóng FWM 52  2.3.3 Giảm ảnh hưởng hiệu ứng SRS nhiễu ASE 55  Kết luận 59  CHƯƠNG : MÔ PHỎNG ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC HIỆU ỨNG PHI TUYẾN LÊN CHẤT LƯỢNG TÍN HIỆU TRUYỀN DẪN QUA SỢI QUANG 61  3.1 Lưu đồ thuật toán mô hiệu ứng SRS 61  3.1.1 Lưu đồ thuật toán tính hàm Poeff() 63  3.1.2 Lưu đồ thuật toán tính hàm RamanGain() 64  3.1.3 Lưu đồ thuật toán tính hàm gama() 64  3.1.4 Lưu đồ thuật toán tính hàm beta() 65  3.2 Thông số mô .65  3.3 Dạng tín hiệu ban đầu 66  3.3.1 Tín hiệu bơm .66  3.3.2 Tín hiệu Stoke .67  3.4 Kết mô ảnh hưởng SRS lên dạng tín hiệu 67  KẾT LUẬN 73  TÀI LIỆU THAM KHẢO 75  PHỤ LỤC A 76  PHỤ LỤC B 78  PHỤ LỤC C 81  PHỤ LỤC D 84  LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu riêng tôi, không chép thực sở nghiên cứu lý thuyết Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu theo danh mục tài liệu tham khảo Các số liệu có nguồn trích dẫn, kết luận văn trung thực chưa công bố công trình nghiên cứu khác Trong qúa trình làm luận văn, hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn, đồng thời qua trình nghiên cứu tài liệu, thiết kế em tìm hiểu hiệu ứng phi tuyến ảnh hưởng lên chất lượng tín hiệu truyền dẫn quang Em xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Việt Khôi tận tình giúp đỡ em hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 27 tháng 09 năm 2011 Tác giả luận văn Hà Thị Thu Hương BẢNG TỪ VIẾT TẮT BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bít FPM Four-Photon Mixing Trộn bốn photon FWHM Full Width at Half Maximum Độ rộng nửa giá trị lớn FWM Four-Wave Mixing Trộn bốn sóng SPM Self-Phase Modulation Điều chế tự dịch pha SBS Stimulated Brillouin Scattering Tán xạ kích thích Brillouin SRS Stimulate Raman Scattering Tán xạ kích thích Raman TWM Three-Wave Mixing Trộn ba sóng WDM Wave Division Multiplexing Ghép kênh theo bước sóng XPM Cross-Phase Modulation Điều chế pha chéo BẢNG KÍ HIỆU VÀ ĐƠN VỊ Diện tích vùng lõi hiệu dụng Aeff pm2 Tham số “Walk-off” d ps/m Hệ số chiết suất phi tuyến n2 m2/W Hệ số phi tuyến γ W-1km-1 Độ phân cực phi tuyến PNL Coulombs/m2 Hệ số khuếch đại Raman gR m/W Hệ số khuếch đại Brillouin gB m/W MỞ ĐẦU Ngày nay, thông tin quang dần trở thành phương tiện truyền dẫn chủ đạo mạng viễn thông quốc gia xuyên quốc gia Theo số liệu thống kê, hệ thống thông tin sợi quang truyền tải 85% nhu cầu dung lượng thông tin mà người tạo Mục tiêu nâng cao lực thông tin quang thúc đẩy việc nghiên cứu đưa vào ứng dụng nhiều công nghệ kỹ thuật Trong công nghệ công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng (WDM) công nghệ khuếch đại quang sợi quan tâm Tuy nhiên kết hợp hai công nghệ vào hệ thống thông tin sợi quang đòi hỏi phải giải nhiều vấn đề kỹ thuật để đáp ứng yêu cầu hệ thống thông tin sợi quang Lúc này, ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến sâu vào nghiên cứu để từ nâng cao hiệu truyền dẫn sợi quang Đề tài tập trung vào việc “ Khảo sát mô hiệu ứng phi tuyến hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng” Trong chủ yếu sâu vào việc phân tích tính toán ảnh hưởng phi tuyến đến dạng tín hiệu mà cụ thể gây tưởng mở rộng phổ tín hiệu Cụ thể, nội dung luận văn trình bày gồm chương : Chương : Tổng quan hệ thống truyền dẫn WDM : Trình bày khái quát hệ thống WDM nguyên lý WDM Chương : Hiệu ứng phi tuyến : Trình bày khái quát hiệu ứng phi tuyến, phân tích ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến từ đưa phương pháp làm giảm ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến hệ thống thông tin truyền dẫn Chương : Mô ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến lên chất lượng tín hiệu truyền dẫn quang : Đưa lưu đồ thuật toán hiệu ứng SRS để thực mô hiệu ứng SRS từ phân tích đánh giá ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến SRS lên chất lượng tín hiệu sở lý thuyết trình bày chương CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN WDM 1.1 Giới thiệu kỹ thuật WDM WDM từ viết tắt Wavelength Division Multiplexing – ghép kênh phân chia theo bước sóng Theo lý thuyết sợi quang có độ rộng băng tần cực lớn (khoảng 25 THz) dải tần suy hao thấp 1550 nm; băng tần rộng gấp 1000 lần so với độ rộng băng tần radio trái đất Tuy nhiên tốc độ liệu đạt đến hàng chục Gb/s tốc độ truy cập mạng thiết bị đầu cuối bị giới hạn tốc độ đáp ứng mạch điện tử Sự chênh lệch băng tần điện băng tần quang gây tượng nút cổ chai, tận dụng hết băng tần khổng lồ Các bước đột phá (dung lượng cỡ Tb/s) kết kết hợp WDM EDFA Khái niệm WDM tương tự FDM, tín hiệu mang tin khác điều chế tín hiệu quang bước sóng khác kết hợp truyền sợi quang Lăng kính cách tử nhiễu xạ dùng để kết hợp (ghép) phân chia (tách) tín hiệu có màu (bước sóng ) khác Nguyên lý ghép WDM sau: Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý ghép kênh theo bước sóng Các tín hiệu quang phát bước sóng khác λ1, λ2, , λN ghép vào sợi dẫn quang nhờ ghép (MUX – Multiplexer) Các ghép phải đảm bảo có suy hao nhỏ Tín hiệu sau ghép truyền sợi quang tới đầu thu Phía thu thực tách luồng tín hiệu qua giải ghép DEMUX sau tách sóng quang nhận lại luồng tín hiệu từ bước sóng riêng rẽ 1.2 Nguyên lý hệ thống WDM Ta xem xét hai sơ đồ truyền dẫn WDM: hệ thống truyền dẫn quang ghép bước sóng đơn hướng hệ thống truyền dẫn quang ghép bước sóng song hướng Sơ đồ hệ thống hai sợi thể hình 1.2 Tại phát, tín hiệu điện kênh điều biến với sóng mang quang λi (i = 1, 2, N ) có độ rộng phổ hẹp Bộ ghép OMUX thực ghép tín hiệu truyền sợi quang đến đầu thu Tín hiệu đường truyền khuếch đại nhờ khuếch đại quang Bộ ghép phải có suy hao nhỏ để đảm bảo tín hiệu đến đầu đủ lớn Giữa kênh có khoảng bảo vệ để tránh xuyên nhiễu Tại phía thu, ODMUX thực tách tín hiệu có bước sóng λi (i = 1, 2, N , i ≠ j ) khác thành kênh riêng rẽ đưa đến máy thu Trên sợi quang, tín hiệu phát đầu thu đầu, mang tính đơn hướng Ngoài hệ thống truyền dẫn ghép bước sóng sử dụng hai sợi có sơ đồ ghép sử dụng sợi hình 1.3 Các sóng mang có bước sóng λ1…λN điều biến tín hiệu điện từ N kênh phát theo hướng Các sóng mang có bước sóng λN+1…λ2N điều biến tín hiệu điện từ N kênh phát theo hướng ngược lại Phương pháp đòi hỏi khuếch đại quang phải có khả khuếch đại hai chiều yêu cầu nghiêm ngặt độ rộng phổ kênh chất lượng tách kênh λ1 , λ , λ N λ1 λ1 λN λN λ1 λ1 , λ , λ N λ1 λN λN Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống WDM sử dụng hai sợi λ1 λ1 , λ2 , λ N λN λN λ N +1 λ2 N λ1 λ N +1 λ N +1 , λ2 N λ2 N Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống WDM sử dụng sợi 1.3 WDM DWDM Các hệ thống WDM chia thành hai loại: WDM thông thường DWDM (Dense WDM – ghép mật độ cao) Các hệ thống có bước sóng tích cực sợi quang thường coi DWDM hệ thống có bước sóng tích cực sợi quang coi WDM thông thường WDM theo chuẩn ITU thuật ngữ có nghĩa hai (hoặc nhiều hơn) tín hiệu ghép sợi quang, tín hiệu dải 1550 nm tín hiệu dải 1310 nm Mới đây, ITU chuẩn hoá hệ thống có khoảng cách kênh 20 nm để sử dụng cho WDM, dùng bước sóng 1310 nm 1610 nm Nhiều bước sóng WDM 1470 nm coi sử dụng với sợi quang theo khuyến nghị G.652 có suy hao lớn dải 1310-1470 nm Những sợi quang theo khuyến nghị G.652 C G.652.D gần loại bỏ số đỉnh suy hao cho phép hoạt động toàn 20 kênh WDM ITU mạng nội thị Đặc điểm WDM theo chuẩn ITU tín hiệu chưa có khoảng cách thích hợp cho khuếch đại EDFA Nguyên nhân khoảng cách truyền hạn chế WDM, khoảng 60 km với tín hiệu 2,5 Gb/s, đủ cho ứng dụng mạng nội thị Việc giảm yêu cầu mặt quang kéo theo việc giảm chi phí cho linh kiện WDM, xấp xỉ chi phí cho linh kiện không WDM WDM sử dụng cho mạng cáp TV, bước sóng khác sử dụng cho tín hiệu luồng lên xuống Trong hệ thống này, bước sóng thường phân chia rộng, chẳng hạn tín hiệu luồng xuống 1310 nm tín hiệu luồng lên 1550 nm DWDM – WDM mật độ cao, tín hiệu quang ghép dải 1550 nm, tận dụng khả khuếch đại EDFA (hiệu lớn với bước sóng từ 1530 – 1560 nm) Một hệ thống DWDM có thành phần chủ yếu sau: ghép kênh đầu cuối, khuếch đại EDFA tích hợp vào ghép tách riêng, thiết bị đầu cuối quang trung gian, gọi ghép quang xen/rẽ, tách kênh đầu cuối, kênh giám sát quang Các bước sóng WDM đặt hệ thống có khoảng cách kênh xác 100GHz (khoảng 0,8 nm), với tần số tham khảo cố định khoảng 190,10 THz (1552,52 nm) Hệ thống đặt bên băng tần khuếch đại sợi quang mở rộng cho băng tần rộng Các hệ thống DWDM ngày sử dụng khoảng cách kênh 50 GHz chí 25 GHz có đến 160 kênh Các hệ thống DWDM đắt nhiều so với WDM phát laser cần phải ổn định so với WDM thông thường Các hệ thống DWDM yêu cầu điều khiển nhiệt độ xác laser phát để tránh “kéo trôi” bước sóng trung tâm hẹp Thêm vào đó, DWDM có xu hướng sử dụng mức cao hệ thống truyền thông, chẳng hạn đường trục Internet kết hợp với tốc độ điều chế cao, nhiên thị trường cho thiết bị DWDM có mức hiệu cao, tương ứng với giá thành Tuy nhiên hình ta thấy xung Gaussian có dạng xung hình chuông( không gần xung vuông lắm), để đạt xung gần giống xung vuông ta sử dụng xung super_Gaussian: ⎡ ⎡ T ⎤ 2m ⎤ U (0, T ) = exp ⎢− ⎢ ⎥ ⎥ , m >1 ⎢⎣ ⎣ T0 ⎦ ⎥⎦ Với, (A.5) m=1: Xung Gaussian m >1: Xung super_Gaussian, m số nguyên Hình A.2 Xung Gaussian xung super_Gaussian m=3, m=10 Trên hình A.2 ta thấy m tăng xung Gaussian gần xung vuông Để đặc trưng cho độ rộng sườn trước sườn sau xung super_ Gaussian ta sử dụng tham số Tr , khoảng thời gian kể từ U = 0.1 giá trị đỉnh U = 0.9 giá trị đỉnh: Tr = (ln9)To/(2m) ≈ To/m (A.6) Từ phương trình (A.5) ta tính toán m biết To Tr 77 PHỤ LỤC B PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI FOURIER RỜI RẠC Phương pháp biến đổi Fourier rời rạc hay gọi phương pháp biến đổi Fourier nhanh (FFT_Fast Fourier Transform) cho công thức sau : N −1 H n = ∑ hk e 2πikn / N (B.1) k =0 Trong hk, Hn giá trị rời rạc hàm h miền thời gian miền tần số với số mẫu N Phương trình (2.1.1) thu cách xuất phát từ dạng chuyển đổi Fourier miền liên tục sau : +∞ H ( fn ) = N −1 ∫ h(t ) exp(2πif n t )dt ≈ ∑ hk exp(2πif n t k )∆ k =0 −∞ N −1 (B.2) = ∆ ∑ hk exp(2πikn / N ) = ∆.H n k =0 Với ∆ khoảng thời gian hai mẫu liên tiếp, tk thời điểm lấy mẫu, fc tần số lấy mẫu fn tần số ứng với mẫu thứ n : t k = k ∆; fc = ; 2∆ k = 0, 1, …,N-1 ; 78 fn = n N∆ n = -N/2, …, N/2 (B.3) (B.4) Hình B.1 Dạng tín hiệu miền thời gian (a), miền tần số (b) miền tần số với tần số lấy mẫu fc=1/2∆ (c) Quan sát Hình B.1 ta thầy ∆ nhỏ phổ tín hiệu thu xác Ngoài cần phải ý sau tìm Hn ta phải chuyển H(fn) thông qua (B.2) để thu phổ tín hiệu, trình gọi chuẩn hoá Tương tự ta tính hàm biến đổi FFT ngược (IFFT) : hk = N N −1 ∑H n =0 n e − 2πikn / N (B.5) hk ∆ (B.6) Và phương trình chuẩn hoá : h(t k ) ≈ Từ phương trình (B.5) ta thấy Hn nhận giá trị ứng với n=0÷N-1 thay –N/2 ÷ N/2 (B.4) Vì để thực cặp biến đổi FFT-IFFT thông thường người ta tính toán Hn với n = ÷N-1 hk với k =0 ÷ N-1 Theo (B.1) Hn dãy tuần hoàn chu kỳ N (Hn=Hn+N) ta tính hk với n = ÷ N-1 hay với n = –N/2 ÷ N/2 kết thu Tuy nhiên phổ tín hiệu (Hn) hai trường hợp bị lệch nửa bề rộng phổ Do để thu phổ sau tính toán xong Hn ta phải dịch phổ để thu phổ Hình B.2 Phổ bị lệch phổ tín hiệu sau biến đổi FFT Như để tính toán phổ tín hiệu theo phương pháp biến đổi Fourier rời rạc ta phải thực qua ba giai đoạn Ban đầu ta thực việc biến đổi FFT theo 79 (B.1) sau dịch nửa bề rộng phổ (FFTShift) cuối thực chuẩn hoá (B.2) để thu phổ xác 80 PHỤ LỤC C Các tham số liên quan C.1 Tham số “Walk-off” d Hình C.1 Sự phụ thuộc chiết suất theo bước sóng Theo phương trình 2.47 tham số “Walk-off” d biểu diễn sau: d = (vg1 – vg2)/(vg1.vg2) (C.1) Trong vgi (i = 1, 2) vận tốc nhóm liên quan đến số truyền lan sóng chiết suất môi trường: β= dn ⎤ ng ⎡ = = ⎢n + ω vg c c⎣ dω ⎥⎦ (C.2) Với n xác định theo công thức Sellmeier: m B j ω 22 j =1 ω 2j − ω n (ω ) = + ∑ 81 (C.3) Thông thường để tính n cần tính đến m = 3, với B1 = 0.6961663, B2 = 0.4079426, B3 = 0.8974794 bước sóng λ1 = 0.0684943µm, λ2=0.1162414µm, λ3=9.896161µm λj= 2π/ωj Như cho tín hiệu có bước sóng cho trước hoàn toàn tính vg (tính số truyền lan sóng β) tính tham số “Walk-off” d hai tín hiệu C.2 Hệ số khuếch đại Raman Hình C.2 Phổ khuếch đại Raman gần Để tính toán cụ thể ảnh hưởng SRS đến tín hiệu lan truyền bên sợi quang việc định lượng hệ số khuếch đại Raman cần thiết Phổ khuếch đại Raman Hình C.2 đo lường thực tế khó để mô tả hàm toán học Tuy nhiên theo lý thuyết xây dựng phổ khuếch đại cách gần hàm toán học như: xây dựng dạng tổng đa thức hay dạng tổng hàm Gaussian… Trong tất phương pháp 82 phương pháp xây dựng phổ theo phương pháp Kramers-Kronig phổ biến xác Theo phương pháp phổ khuếch đại Raman tính sau: g R (∆ω ) = ωo c.no ρ χ (3) Im[H (∆ω )] (C.4) Trong Im[H(∆ω)] phần ảo hàm đáp ứng tần số môi trường có dạng miền thời gian: h(t ) = τ1 +τ exp(− t / τ )sin (t / τ ) τ 1τ (C.5) Với τ1, τ2 tham số tính toán theo thực tế τ1=12.2fs, τ2 =32fs, ωo tần số góc sóng bơm, no chiết suất môi trường giá trị ρ phương trình (3.11) cỡ khoảng 0.18 83 PHỤ LỤC D Chương trình mô %===========Gama fuction================== function f= Gama(Aeff,lamda); n2 = 2.67e-20; f = n2*2*pi/(lamda*Aeff); % the nonlinear coefficient %============Raman gain function============ function f = RamanGain(lamdap,df); %===================== % Raman gain with frequency shifr = df %===================== c=3e8; % velociy of vacuum n2=2.67e-20; % Nonlinear refractive index h=6.625e-34; % Plank coefficient t1=12.2e-15; % Tau t2=32e-15; % Tau k=1/t1^2 + 1/t2^2; omega=2*pi*abs(df); tu = 2*omega./t2; mau = (k-omega.^2).^2+(2*omega./t2).^2; f=0.18*(16*pi*n2/3/lamdap)*k*(tu./mau); %Because of the value of n2 %=============Beta function ================== function f = beta(lamda); %=================== %The refractive index is approximated by Sellmeier 84 %=================== c=3*1e8; % The vacuum velocity of light B1=0.6961663; B2=0.4079426; B3=0.8974794; % Sellmeier coeffiction L1=0.0684043; L2=0.1162414; L3=9.896161; % Sellmeier wave length (um) O1=2*pi*c/L1; O2=2*pi*c/L2; O3=2*pi*c/L3; % Angle frequency B=[B1 B2 B3]; Omega=[O1 O2 O3]; Om = 2*pi*c./(lamda.*1e6); % Convert lamda from (m) to (um) n = 1; wdn = 0; for(i=1:3) n = n + (B(1,i)*Omega(1,i)^2)./(Omega(1,i)^2-Om.^2); wdn = wdn + (B(1,i)*Omega(1,i)^2*Om.^2)./(Omega(1,i)^2-Om.^2).^2; end; n = sqrt(n); f = (n + wdn./n)./c; %=============Poeff function======================= function f = Poeff(Aeff,Po,z,lamdap); global lamdas; n2=2.67e-20; c=3e8; h=6.625e-34; df = 13.2e12; lamdas=c/(c/lamdap-df); t1=12.2e-15; t2=32e-15; k=1/t1^2 + 1/t2^2; omega=2*pi*df; tu = 2*omega/t2; 85 mau = (k-omega^2)^2+(2*omega/t2)^2; dtu = 2/t2; d2tu = 0; dmau = 4*omega^3 + 8*omega/t2^2 - 4*k*omega; d2mau = 12*omega^2 + 8/t2^2 - 4*k; d2g = abs(d2tu/mau-d2mau*tu/mau^22*dtu*dmau/mau^2+2*(dmau)^2*tu/mau^3); %g2p = 2*k*10^-11*Gama(Aeff,lamdap)*d2g; g2p = 0.155*(16*pi*n2/3/lamdap)*k*d2g; % g"(w) % g"(w) f = h*df*sqrt(2*pi*Aeff/(g2p*Po*z)); %================Raman gain spectrum function======== lamdap=1e-6; pSample=2^10; Tm=40; % Wavelength pump % Sample % Range of Spectrum dt = 0:Tm/pSample:Tm; dt=dt.*10^12; f=RamanGain(lamdap,dt); % Raman gain plot(dt,f); xlabel('Frequency shift, Hz');ylabel('Raman gain, m/ W'); title('Raman-gain spectrum at a pump wavelength 1um'); grid on; %=================Nonlinear index function ============= %=================== %The refractive index is approximated by Sellmeier %=================== c=3*1e8; % The vacuum velocity of light B1=0.6961663; B2=0.4079426; B3=0.8974794; % Sellmeier coeffiction L1=0.0684043; L2=0.1162414; L3=9.896161; 86 % Sellmeier wave length (um) O1=2*pi*c/L1; O2=2*pi*c/L2; O3=2*pi*c/L3; % Angle frequency B=[B1 B2 B3]; Omega=[O1 O2 O3]; pSample=2^10; dt=(1.6e-6-0.4e-6)/pSample; lamda =0.4e-6:dt:1.6e-6; f=beta(lamda)*c; plot(lamda,f); xlabel('Wavelength, m');ylabel('Group index'); title('Variation of group index with wavelength'); grid on; %============SRS function ================= function f=SRS0(Pp,To,fc,lamdap,z,Aeff,pSample,nType,nNo); %================================== %nType=1 -> Frequency domain, nType -> Time domain %nNo=1 -> SRS for pumb pulse, nNo -> SRS for Stoke pulse %================================== global Peakp; global Peaks; global Pth; global gR; global gs; global gp; global Ps; global m_Number; global lamdas; c=3e8; if(nType==1) Tm=100*To; else Tm=20*To; % Tm=50*To; end; gR=RamanGain(lamdap,13.2e12); % Raman gain at downshifted = 13.2THz 87 lamdas=c/(c/lamdap-13.2e12); % fs=fp-13.2THz gamap=Gama(Aeff,lamdap); % the nonlinear coefficient gamas=Gama(Aeff,lamdas); % the nonlinear coefficient if(z~=0) Pth=16*Aeff/(z*gR); % Power threshold end; gs=gR/Aeff; % Stoke gain coefficient gp=(lamdap/lamdas)*gs % Pump gain coefficient d=beta(lamdap)-beta(lamdas) % Group-velocity mismatch delta=z*d/To; dt=Tm/(pSample-1); % Calculation Pumb and Stoke if((Pp >= Pth)&(z~=0)) % P > Pthreshold and z Ps=Poeff(Aeff,Pp,z,lamdap); % Stoke Power at downshifted = 13.2THz m_Number=2; if(nNo==1) T=(-Tm/2):dt:(Tm/2); t=T./To; apo=sqrt(Pp)*exp(-0.5*t.^2); phip=(Ps*sqrt(pi)/(2*delta))*(erf(t+delta)-erf(t)); apz=(apo.*exp(-gp*z/2*phip)).*exp(-i*gamap*z*(apo.^2+2*phip)); % kgp=exp(-gp*z/2*phip); % kpp=abs(apo.*exp(-i*gamap*z*(apo.^2+2*phip))); % kfp=gamap*z/pi/To*(Pp*t.*exp(-t.^2)-Ps/delta*(exp(-(t+delta).^2)-exp(- t.^2))); Peakp=max(abs(apz)); if(nType==1) apf=fft(apz); aps=fftshift(apf); aps=aps.*dt; 88 aps=aps.*conj(aps); f=fc+[-(pSample-1)/2:(pSample-1)/2]/(pSample*dt); plot(f,aps); % title('SRS-induced spectral broadening for Pump pulse'); xlabel('Frequency (f-fo), Hz');ylabel('Power, W'); else plot(T,abs(apz)); % hold on; plot(T,kpp,'-.k'); % hold on; plot(T,kgp,' m'); % hold on; plot(T,kfp,':'); hold off; % title('SRS-induced pulse shape for Pump pulse'); xlabel('Time, s');ylabel('Amplifier, V'); end; else T=((-Tm/2):dt:(Tm/2))-z*d; t=T./To; aso=sqrt(Ps)*exp(-0.5*(t+delta).^2); % decreases inversely with a further increase in Pp phis=(Pp*sqrt(pi)/(2*delta))*(erf(t+delta)-erf(t)); asz=(aso.*exp(gs*z/2*phis)).*exp(-i*gamas*z*(aso.^2+2*phis)); % kgs=exp(gs*z/2*phis); % kps=abs(aso.*exp(-i*gamas*z*(aso.^2+2*phis))); % kfs=gamas*z/pi*(Ps*(t+delta).*exp(-(t+delta).^2)-Pp/delta*(exp(- (t+delta).^2)-exp(-t.^2))); Peaks=max(abs(asz)); if(nType==1) asf=fft(asz); ass=fftshift(asf); ass=ass.*dt; ass=ass.*conj(ass); 89 f=fc+[-(pSample-1)/2:(pSample-1)/2]/(pSample*dt); plot(f,ass,'r'); % title('SRS-induced spectral broadening for Stoke pulse'); xlabel('Frequency (f-fo), Hz');ylabel('Power, W'); else plot(T,abs(asz),'r'); % hold on; plot(T,kps*1e4,'-.k'); % hold on; plot(T,kgs/1e4,' m'); % hold on; plot(T,kfs,':r'); hold off; % title('SRS-induced pulse shape for Stoke pulse'); xlabel('Time, s');ylabel('Amplifier, V'); end; end; else % Pp < Pthreshold or z = m_Number=0 T=(-Tm/2):dt:(Tm/2); t=T./To; apo=sqrt(Pp)*exp(-0.5*t.^2); phip=-gamap*z*(apo).^2; apz=apo.*exp(i*phip); if(nType==1) apf=fft(apz); aps=fftshift(apf); aps=aps.*dt; aps=aps.*conj(aps); f=fc+[-(pSample-1)/2:(pSample-1)/2]/(pSample*dt); plot(f,aps); title('SRS-induced spectral broadening for Pump pulse'); xlabel('Frequency (f-fo), Hz');ylabel('Power, W'); else 90 plot(T,abs(apz)); title('SRS-induced pulse shape for Pump pulse'); xlabel('Time, s');ylabel('Amplifier, V'); end; end; 91 ... dẫn sợi quang Đề tài tập trung vào việc “ Khảo sát mô hiệu ứng phi tuyến hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng Trong chủ yếu sâu vào việc phân tích tính toán ảnh hưởng phi tuyến đến... đưa vào ứng dụng nhiều công nghệ kỹ thuật Trong công nghệ công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng (WDM) công nghệ khuếch đại quang sợi quan tâm Tuy nhiên kết hợp hai công nghệ vào hệ thống thông. .. Chương : Hiệu ứng phi tuyến : Trình bày khái quát hiệu ứng phi tuyến, phân tích ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến từ đưa phương pháp làm giảm ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến hệ thống thông tin truyền