II Kỹ thuật khuếch đại quang
b. Điều chỉnh tán sắc
Kỹ thuật khuếch đại quang cho phép kéo dài khoảng lặp, phục hồi tín hiệu suy hao có hiệu quả, tuy nhiên vấn đề tán sắc đ−ờng truyền đã hạn chế khả năng ứng dụng của thiết bị OFA trên mạng viễn thông. Sau đây là một số giải pháp khắc phục có hiệu quả hiện t−ợng tán sắc:
• Sử dụng cáp sợi quang tán săc dịch chuyển theo khuyến nghị CCITT G.653 trong đó hệ số tán sắc là 3ps/Km tại λ=1550nm.
• Sử dụng cáp sợi quang đơn mode theo khuyến nghị CCITT G.652 có hệ số tán sắc là 20ps/Km tại λ=1550nm nh−ng có l−u ý tới một số điều kiện về giao diện quang theo khuyên snghị ITU G.957, chẳng hạn độ rộng phổ của nguồn laser phải nhỏ hơn 1nm. Đây là giải pháp có tính khả thi và có hiệu quả kinh tế cao bởi vì có thể khai thác các tuyến cáp quang đã lắp đặt sẵn và cáp sợi quang G.653.
• Sử dụng thiết bị tán sắc thụ động. Đây là thiết bị có tính chất cố định hệ số tán sắc trong dải b−ớc sóng lựa chọn.
• Có một giải pháp khắc phục tối −u đó là sử dụng hiệu ứng phi tuyến trong sợi quang để bù tán sắc của sợi, đ−ợc gọi là kỹ thuật truyền dẫn Soliton. Ph−ơng pháp này cho phép các xung ánh sáng truyền đi không thay đổi dạng xung ban đầu bằng kỹ thuật nén xung.
Tóm lại để phát huy hiệu quả sử dụng khuếch đại quang sợi phải giải quyết vấn đề sau:
- Nhiễu tích luỹ do khuếch đại - Điều chỉnh tán sắc.
- Các hiệu ứng phi tuyến và các hiệu ứng phân cực
Trên cơ sở đó mà phân bố khoảng cách giữa cácbộ OFA và hệ số khuếch đại của chúng sao cho hợp lý nhất.
Với các −u điểm của EDFA nh− đã nêu ở đầu phần này chính là câu trả lời cho sự tiến cử nhanh của EDFA trong việc triển khai EDFA vào các hệ thống thông tin thực tế.
Nh− ta đã biết một trạm lặp thông th−ờng mang 3 chức năng: tạo lại dạng xung, khôi phục thời gian, khuếch đại tín hiệu, mỗi trạm lặp chỉ khuếch đại đ−ợc một b−ớc sóng còn khi EDFA đ−ợc sử dụng làm trạm lặp, nó đ−ợc coi nh− một trạm lặp thế hệ mới với một chức năng duy nhất khuếch đại tín hiệu quang thành tín hiệu quang tức là nó chỉ tác dụng vào thành phần biên độ của tín hiệu chứ không tác động vào thành phần thời gian và dạng tín hiệu nên EDFA không phụ thuộc vào dạng điều chế của tín hiệu. Hơn nữa EDFA có
khả năng khuếch đại nhiều b−ớc sóng trong cùng một sợi nên tăng đ−ợc dung l−ợng truyền dẫn khi sử dụng kỹ thuật WDM tới 10ữ20Gbit/s.
Hơn nữa khi EDFA đ−ợc sử dụng làm khuếch đại quang thì nó có rất nhiều −u điểm nổi trội so với các trạm lặp thông th−ờng:
+ Nó có thể thay thế một loạt các trạm lặp thông th−ờng trên tuyến đang khai thác và khi thiết kế tuyến mới sẽ cho phép xây dựng các tuyến thông tin cự ly xa với tốc độ bit lớn và đơn giản hoá hệ thống rất nhiều cả trong việc xây lắp, khai thác và bảo d−ỡng sau này.
+ EDFA cho phép tạo ra các cấu trúc mạng quang tối −u cho các tuyến truyền dẫn quang đ−ờng trục, mạng nội hạt, mạng truy nhập và đặc biệt phù hợp với các tuyến cáp quang biển.(Khi muốn tăng dung l−ợng truyền dẫn chỉ phải thay đổi các thiết bị đầu cuối trên đất liền chứ không phải lôi cáp lên nh− các trạm lặp thông th−ờng). Ngoài ra EDFA cũng rất thuận tiện cho việc nâng cấp mạng l−ới bởi vì nó không phụ thuộc vào tốc độ đ−ờng truyền và dạng điều chế tín hiệu.
Bên cạnh những −u điểm đáng kể trên, EDFA còn có những mặt hạn chế đó là không những tín hiệu đ−ợc khuếch đại khi đi qua EDFA mà nhiễu bức xạ tự phát cũng đ−ợc khuếch đại làm tăng mức nhiễu tại phía thu dẫn đến suy giảm chất l−ợng tín hiệu. Đặc biệt trong tr−ờng hợp sử dụng nhiều EDFA liên tiếp trên đ−ờng truyền, tạp âm trong các bộ khuếch đại quang phía tr−ớc sẽ đ−ợc khuếch đại bởi bộ khếch đại quang phía sau. Sự khuếch đại và tích luỹ tạp âm này sẽ làm cho tỷ số S/N của hệ thống bị suy giảm nghiêm trọng. Nếu mức công suất, tín hiệu vào là quá thấp, tạp âm ASE có thể làm cho tỷ số S/N bị giảm xuống d−ới mức cho phép. Tuy nhiên, nếu mức công suất tín hiệu vào là quá cao, thì tín hiệu này kết hợp với ASE có thể gây hiện t−ợng bão hoà ở bộ khuếch đại. Mặt khác khi EDFA đ−ợc dùng làm BA thì nó có thể gây ra ứng phi tuyến trong sợi do công suất phát vào sợi cao còn khi EDFA sử dụng làm PA thì th−ờng đòi hỏi phải thiết kế theo các chỉ tiêu hết sức phức tạp do nó phải thu công suất tín hiệu đã bị suy yếu rất nhiều tại phía thu, thêm vào đó
để loại bớt nhiễu bức xạ tự phát ASE thì PA th−ờng đ−ợc sử dụng kết hợp với bộ lọc mà giá của mỗi bộ lọc này là rất đắt. Các EDFA hoạt động tại b−ớc sóng 1550nm là b−ớc sóng có tán sắc không tối −u nên tán sắc trong các hệ thống sử dụng EDFA cũng rất phức tạp.
Mặc dù vẫn còn tồn tại một vài nh−ợc điểm trên song do có những −u điểm nổi bật hơn tất cả các công nghệ khuếch đại hiện thời nên nó vẫn đ−ợc ứng dụng rộng rãi nhất trong các loại hình mạng quang khác nhau.
• Kết luận:
Khuếch đại quang nói chung và khuếch đại quang sợi EDFA nói riêng là mộtkỹ thuật thông tin quang tiên tiến và rất quan trọng trong việc triển khai xây dựng các hệ thống thông tin quang. Do có nhiều −u điểm , trong đó nổi trội là độ khuếch đại cao, nhiễu thấp và có nhiều −u điểm nổi trội về công nghệ mà các bộ khuếch đại quang sợi đã nhanh chóng đ−ợc đ−a vào sử dụng trên mạng l−ới viễn thông. Sự có mặt của các thiết bị khuếch đại quang trên tuyến đã làm thay đổi rất nhiều cấu trúc của tuyến thông tin quang. Chúng cho phép kéo dài cự ly truyền dẫn rất nhiều và làm tăng tốc độ bit đ−ờng truyền. Các bộ khuếch đại quang sợi EDFA có thể cho phép ta xây dựng các tuyến thông tin quang dài không có trạm lặp và mở ra việc ứng dụng hết sức hấp dẫn trong thông tin quang v−ợt đại d−ơng. Một ứng dụng hết s−c quan trọng là sử dụng khuếch đại quang trong các hệ thống thông tin quang WDM. Mộtbộ khuếch đại quang có thể khuếch đại nhiều kênh quang và cho phép giảm số l−ợng thiết bị trên tuyến. Một bộ khuếch đại EDFA có thể thay thế hàng loạt các thiết bị lặp và giảm giá thành đầu t− toàn tuyến, đơn giản hoá cấu trúc hệ thống. Từ đó việc quản lý bão d−ỡng cũng thuận lợi hơn rất nhiều. Cũng chính vì cấu trúc và đặc điểm hoạt động của chủng loại thiết bị này mà cho phép ta dễ dàng nâng cấp hệ thống thông tin quang hiện tại thành các hệ thống hiện đại hơn, cho phép mở rộng dung l−ợng và kéo dài cự ly truyền dẫn cũng nh− cải thiện chất l−ợng truyền dẫn BER.
Ch−ơng II: khả năng ứng dụng của khuếch
đại quang vμo mạng viễn thông