Các Thiết Bị Chuyển Đổi Bước Sóng Trong Hệ Thống Truyền Dẫn Quang WDM
MỤC LỤC
KĨ THUẬT CHUYỂN ĐỔI BƯỚC SểNG TRONG MẠNG WDM
Chuyển đổi bước sóng trong mạng WDM
Ghép tần số diện tử (FDM) được sử dụng trong các hệ thống truyền dẫn cáp đòng trục. Ghép bước sóng quang cung cấp dung lượng truyền dẫn lớn nhờ ghép các tín hiệu đã được ghép theo điện tử. Đã có hệ thống ghép hàng chục bước sóng đưa vào hoạt động trong các miền bước sóng suy hao thấp của sợi quang. Chuyển mạch bước sóng giữa các kênh ghép bước sóng đang được triển khai trên một số hệ thống WDM. - Tiêu thụ công suất thấp: các thiết bị chuyển mạch ứng dụng hiệu ứng điện quang để chuyển đổi chiét suất không sinh ra nhiệt. Đây là ưu điểm đối với hoạt động công suất thấp. Chuyển mạch quang có ít chức năng hơn chuyển mạch điện tử. Chuyển mạch quang có các thế mạnh trong các hoạt động chuyển mạch đơn giản có tốc độ cao và khả năng thông qua lớn. Tuy nhiên chuyển mạch điện tử phải được ưu tiên hơn trong các chức năng như đọc các tín hiệu đầu đề, điều khiển định tuyến. Trong công nghệ quang hiện đại, thiết bị nhớ quang tốc độ cao không thể thiếu trong điều khiển định thời các xung quang sử dụng dây trễ sợi quang có cấu trúc đơn giản hơn RAM điện tử. Để chuyển đổi bước sóng được hiệu quả cần phát triển các vấn đề về thiết kế mạng. Các nhà thiết kế mạng lựa chọn không chỉ giữa các kĩ thuật chuyển đổi khác nhau đã mô tả trong phần 1.2.2 mà còn phải lựa chọn giữa các cấu trúc chuyển mạch mô tả trong phần 2.1.1 Một vấn đề quan trọng trong thiết kế là phải tìm cách khắc phục những hạn chế trong sử dụng công nghệ chuyển đổi bước sóng. Những hạn chế đó là:. a) Lắp đặt bộ chuyển đổi bước sóng trong mạng. Do giá thành đắt đỏ việc trang bị các bộ chuyển đổi bước sóng tại tất cả các node trong mạng WDM là không kinh tế. Vì thế, chỉ có thể đặt các bộ chuyển đổi này tại một số điểm chuyển mạch trong mạng. Một câu hỏi thú vị mà không được trả lời một cách thấu đáo đó là chúng ta có thể đặt các bộ chuyển đổi bước sóng này ở đầu tại một mạng bất kì và làm sao để nó thích hợp với đường quang khi được nâng cấp để chuyển đổi một cách đầy đủ, chính xác. b) Phân chia thiết bị chuyển đổi bước sóng. Các thiết kế của các cấu trúc chuyển mạch phải nhằm mục đích (như phần 2.1.1) cho phép chia xẻ bộ chuyển đổi giữa các tín hiệu tại chuyển mạch. Nó được thực hiện chỉ trong mạng bão hoà khi mà số bộ chuyển đổi tại một chuyển mạch tăng vượt quá ngưỡng cho trước. Vấn đề thú vị ở đây là xác định số lượng của ngưỡng này phụ thuộc vào việc sử dụng thuật toán định tuyến và khả năng bị chặn. c) Khoảng giới hạn chuyển đổi bước sóng. Như đã đề cập ở trên, khả năng của chuyển đổi bước sóng hoàn toàn làm đơn giản hoá việc quản lí mạng- thuật toán phân chia bước sóng trong một mạng trở nên đơn giản hơn vì tất cả các bước sóng có thể coi như tương đương nhau, và các bước sóng sử dụng trên các đường liên kết nối tiếp dọc theo một tuyến có thể độc lập với nhau.
Hai hệ thống định tuyến khác nhau được miêu tả đó là định tuyến cố định, là phương thức mà đường đi từ nguồn tới đích là duy nhất và được biết trước và định tuyến tải trọng nhỏ nhất (LLR: Least Loaded Routing), cấu trúc đường luân phiên định tuyến từ nguồn tới đích thông qua tuyến mà có số các bước sóng rỗi là lớn nhất. Mô hình đơn giản được miêu tả dựa trên tiêu chuẩn một chuỗi các liên kết độc lập, một đường quang yờu cầu hiểu rừ một mạng mà cỏch sử dụng của một bước súng trên một sợi liên kết được thống kê một cách độc lập với các sợi liên kết khác và các bước sóng khác. Các hệ số tái sử dụng bước sóng – mà được xác định là lưu lượng lớn nhất trên một bước sóng để xác suất nghẽn có thể giảm nhỏ một cách tùy ý bằng cách sử dụng một số lượng các bước sóng phù hợp- là tìm cách để tăng các bộ chuyển đổi bước sóng sử dụng trong các mạng lớn.
CÁC THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI BƯỚC SểNG
Bộ chuyển đổi bước sóng nguyên khối bán dẫn (SIPAS)
Trong trạng thái này tín hiệu và ánh sáng CW được đưa ra các cổng ra khác nhau nếu chúng được đưa vào từ các cổng vào khác nhau vì thế tín hiệu sẽ không thể tham gia vòng lặp và tạo ra chuyển đổi bước sóng bộ lọc hoàn toàn. Để thoả mãn yêu cầu này chúng ta tận dụng cấu trúc chôn pn, rất phổ biến trong SOA cho vùng tích cực và cấu trúc mặt high-mesa, có suy hao đường truyền thấp và rất hiệu quả cho các thiết kế mạch nhỏ cho vùng thụ động. Trong đó GTE và GTM là các độ khuyếch đại, gTE và gTM là các hệ số độ khuyếch đại và ΓTE và ΓTM là các thông số giam hãm quang cho tín hiệu phân cực TE và TM một cách tương ứng.
Tiếp theo chúng ta sẽ kiểm tra các đặc tính DPM bằng cách quan sát các dạng sóng của tín hiệu đầu vào và tín hiệu đã chuyển đổi bước sóng nhờ một streack camera.
Kỹ thuật ghép đa kênh quang và ứng dụng của nó cho một khối SIPAS
Nó đã được ứng dụng để đóng gói một khối chuyển đổi bước sóng toàn quang chứa một bộ giao thoa sagnac tích hợp nguyên khối với một cấu trúc khuếch đại song song (SIPAS) Đã đạt được chuyển đổi bước sóng thành công nhờ sử dụng một khối SIPAS với MOCA. Phương pháp thứ 2 có hiệu quả về mặt ghép và độ tin cậy đủ cho các khối xử lý tín hiệu toàn quang nhưng quá trình ghép của nó là phức tạp và đòi hỏi các thấu kính có đặc tính rất giống nhau. Mặc dự cú sự sai khỏc về kớch thước điểm nhưng mỗi SMF 4 kênh có thể được ghép với ống dẫn sóng tương ứng với một độ hiệu quả cao (suy hao ghép < 2,5dB) tại vị trí tối ưu.
SIPAS là một bộ giao thoa sagnac với một cấu trúc khuyếch đại song song gồm một bộ giao thoa Mach- Zehnder có các bộ khuếch đại quang bán dẫn không nhạy cảm phân cực tại mỗi phía của nó.
Xử lí tín hiệu sử dụng chuyển đổi bước sóng toàn quang và ứng dụng sử dụng thiết bị XPM tích hợp lai và SIPAS
Tích hợp lai rất tích cực vì có một mạng sóng ánh sáng phẳng (PLC) có thể dễ dàng cung cấp bộ tách chùm phân cực(PBS) là một chìa khóa để bù PMD. Bằng cách giám sát công suất ra của bộ chuyển đổi bước sóng, chúng ta sẽ thành công trong việc bù cho dạng tín hiệu RZ 40Gbit/s, RZ 80Gbit/s, NRZ 40Gbit/s. Công suất trung bình thường là 0.8dB. Cấu hình của chuyển đổi tốc độ bit hoàn toàn a) NRZ/RZ và MUX. Một sợi lặp được sử dụng để sắp xếp những loạt xung RZ thành nhiều chuỗi bit (MUX), sử dụng một bộ diều biến đơn và một sợi đơn, đây là một kĩ thuật đơn giản và có thể mở rộng để hình thành chuỗi bit. Kĩ thuật này có thể được sử dụng trong hệ thống WDM lớn với 8 hoặc 16 kênh. b) Điều chỉnh pha và bước sóng. Sau đó điều chỉnh một bước sóng một chút (ví dụ 0.1 nm) thực hiện thay đổi một pha tại sợi lặp đó, mà bảo đảm sự điều chỉnh pha này tại bộ điều biến EA. Điều chỉnh nhiệt độ của nguồn CW thu được sự điều chỉnh pha này. c) Chuyển đổi tốc độ bit sử dụng SIPAS.
Một thiết bị DPM khác, bao gồm bộ chuyển đổi SOA kích cỡ hẹp (SS-SOA) và một MZI không đối xứng PLC với cổng cửa sổ 100 ps, mở rộng độ rộng băng tần, do đó thực hiện chuyển đổi thành công RZ 10 Gbit/s thành NRZ(E trong hình 3.21).
Thiết bị chuyển đổi bước sóng sử dụng QPM LiNbO3
Việc cố gắng tìm kiếm nhiều loại chất nền LN để thu được thiết bị có hiệu năng sử dụng tốt nhất và tiếp tục hình thành cấu trúc phân cực qua bề mặt LN với các chất xúc tác Mg, Zn.Điều này đã chứng tỏ để thu được phương pháp chuyển đổi là rất khó khăn. Thứ hai đó là phương pháp LPE từ LiNbO3.Với phương pháp thứ nhất, mặt nạ lấy mẫu làm từ SiO2 hoặc vật liệu khác được hình thành trên nền LN bằng kĩ thuật in ảnh litô và sau đó chất nền này lại được nhúng trong chất cho proton như axit benzoic tại nhiệt độ cao hình thành một lớp chỉ số cao trên nền bằng cách thay đổi ion Li+ hoặc H+. Do đó, kĩ thuật chế tạo chiều dài ống dẫn sóng là rất quan trọng làm tăng hiệu suất của thiết bị chuyển đổi.Nếu chỉ số khúc xạ thay đổi hơn tổng chiều dài, sau đó bước sóng QPM thay đổi dọc theo ống dẫn sóng và hiệu ứng ống dẫn sóng dài không thu được hoàn toàn.
Thêm nữa, không có cảm ứng hiệu ứng khúc xạ quang thay đổi trong bước sóng QPM trong suốt thí nghiệm khuyếch đại các tham số sử dụng xung bơm bởi vì chúng sử dụng điện trở độ thiệt hại khuc xạ quang Ln pha tạp Zn trong lừi ống dẫn súng của thiết bị này.
