IV. KỸ THUẬT BÙ TÁN SẮC
2.1. Bù tán sắc cho sợi đơn mode chuẩn
Đối với hệ thống sử dụng sợi đơn mode chuẩn (S-SMF), kỹ thuật đơn giản và thường sử dụng để bù tán sắc là dùng các sợi bù tán sắc (DCF) có hệ số tán sắc âm nhờ thiết kế sợi hợp lý. Các DCF có thể được sử dụng như các module rời rạc để có thể ghép xen vào tại các vị trí bộ khuếch đại quang thường là EDFA, do đó cho phép nâng cấp các hệ thống lên cấp độ cao hơn. Điều kiện để bù tán sắc hoàn toàn được xác định bởi :
Trong đó DSMF, DDCF là hệ số tán sắc của sợi cần bù và sợi DCF, LSMF, LDCF là chiều dài sợi cần bù và sợi DCF tương ứng. Một tham số để đánh giá chất lượng các DCF là hệ số phẩm chất (FOM):
FOM = D /α
Trong đó α là hệ số suy hao của sợi DCF. Các sợi DCF hiện nay thường có FOM khoảng từ 150
÷
300ps/nm/dB với hệ số tán sắc khoảng từ 70÷
100ps/nm/km. Tuy nhiên FOM chưa đủ để cho thấy sự tác động của DCF lên tính năng hệ thống vì chưa tính tới hiệu ứng phi tuyến do diện tích hiệu dụng Aeff của sợi DCF thường rất nhỏ khoảng 20µm2. Vì lý do thực tế ta mong muốn LDCF càng ngắn càng tốt để đảm bảo tính gọn nhẹ của module bù tán sắc (DCM) và suy hao xen.Như vậy trên một tuyến thông tin quang tốc độ cao, khoảng cách lớn là nhiệm vụ đầy thách thức đòi hỏi tối ưu hoá nhiều tham số, trong đó bao gồm số lượng các kênh và khoảng cách tần số giữa chúng, dạng điều chế, khoảng cách các bộ khuếch đại, mức công suất đầu vào hệ thống và dĩ nhiên là sự lựa chọn loại sợi và kiểu sắp xếp chúng ( được gọi là cấu hình sắp xếp tán sắc).
Hình 2.22 Sơ đồ các kiểu cấu hình hệ thống quản lý tán sắc và sắp xếp tán sắc khác nhau
Việc sắp xếp tán sắc trên hệ thống để quản lý tán sắc tuần hoàn được thực hiện bằng cách kết nối các sợi quang có hệ số tán sắc âm và dương theo
kiểu xen kẽ nhau. Để đảm bảo tán sắc tổng trên mỗi chu kỳ bằng 0 đối với các hệ thống sử dụng sợi đơn mode chuẩn (S-SMF) có hệ số tán sắc bằng 16ps/nm/km ở bước sóng 1550 nm sẽ được bù bằng các DCF theo các kiểu cấu hình thể hiện ở hình 2.22.Có 3 chế độ tán sắc:
- Chế độ bù trước: Trên mỗi chu kỳ sợi cần bù kết nối sau sợi DCF (Hình2.22a).
- Chế độ bù sau: Trên mỗi chu kỳ sợi cần bù kết nối trước sợi DCF (Hình2.22b)
- Chế độ bù đối xứng hoặc hỗn hợp: Trên mỗi chu kỳ sợi cần bù nằm giữa 2 đoạn sợi DCF hai đầu (Hình2.22c)
Để thấy khả năng sử dụng và ảnh hưởng của các cấu hình này đến tính năng hệ thống , một hệ thống 10 Gbit/s gồm 2 đoạn quản lý tán sắc với các tham số cho ở bảng sau:
Tham số Chiều dài D(ps/nm/km) S(ps/nm2/km) Aeff(µm2)
Sợi S-SMF 120 km 16 0.07 80
Sợi DCF 24 km -80 0.17 20
Bảng 2.3 Các tham số của đoạn quản lý tán sắc
Tính năng của hệ thống thể hiện qua hệ số Q là hàm công suất quang đầu vào hệ thống được thể hiện trên Hình 2.23.
Hình 2.23 Sự phụ thuộc hệ số Q vào mức công suất đầu Vào sợi quang ở các chế độ khác nhau.
Từ kết quả này cho ta thấy đối với các chế độ bù trước và bù sau có xu hướng giảm Q khi công suất đầu vào tăng, còn đối với trường hợp bù hổn hợp có giá trị công suất đầu vào tối ưu trong phạm vi 3 đến 5 mW.
Hình 2.24 Sự thay đổi hệ số Q theo độ dư tán sắc ở Mỗi đoạn sợi tại hai mức công suất 5 mW.
Để đánh giá sự ảnh hưởng của độ dư tán sắc đối với hệ thống, kết quả phụ thuộc hệ số Q vào độ tán sắc được cho trong Hình 2.24 bằng việc thay đổi độ dài sợi DCF.
Qua đồ thị cho thấy đối với chế độ bù sau hệ số Q có giá trị lớn nhất tại một giá trị độ dư tán sắc như nhau thì độ dư tán sắc dương có hệ số Q cao hơn ở độ dư tán sắc âm. Điều này do sự tương tác với hiệu ứng phi tuyến, do vậy khi thực hiện chế độ bù thiếu đảm bảo một lượng dư tán sắc trong giới hạn cho phép có thể cải thiện tính năng của hệ thống.
