II ứng dụng khuếch đại quang sợi vào hệ thống ghép kênh quang
b. Hệ thống ghép b−ớc sóng theo hai h−ớng trên cùng một sợ
Trong hệ thống sử dụng truyền dẫn theo hai h−ớng thì −u điểm lớn nhất của hệ thống này là sử dụng ít sợi quang hơn, chỉ cần một sợi quang vẫn có thể thiết lập đ−ợc tuyến truyền dẫn quang trên đó có nhiều b−ớc sóng đi và về. Đây là một lợi thế khi tăng dung l−ợng kênh mà l−ợng sợi quang đã sử dụng hết. Tuy nhiên trên thực tế căn cứ vào sự phát triển của công nghệ và tính th−ơng mại hoá của các hệ thống WDM trên thị tr−ờng thì ta có thể thấy rằng hiện nay chỉ có một số ít hãng cung cấp hệ thống ghép b−ớc sóng theo hai h−ớng và các hệ thống này chỉ sử dụng 2 b−ớc sóng (1 b−ớc sóng cho truyền dẫn tín hiệu theo chiều đi và 1 b−ớc sóng truyền dẫn theo chiều về).
Rx1 Tx1 Tx λ1 λ1 λN Rx λN Tx1 R'x λ1 λ1 λN Tx λN R'x λ1,λ2,...λ λ1,λ2,...λ ℵ EDFA MUXDEX MUXDEX
Hình 2.18 Hệ thống ghép b−ớc sóng theo hai h−ớng trên một sợi quang
Tín Hiệu WDM WDM Bơm LD Tín Hiệu ED
Nguyên nhân chủ yếu là do: mặc dù ph−ơng án ghép 2 h−ớng trên 1 sợi quang cho phép tiết kiệm đ−ợc sợi quang nh−ng trên thực tế ph−ơng pháp ghép này lại gặp một số vấn đề về kỹ thuật:
+ Xuyên âm đầu gần: ảnh h−ởng của xuyên âm đầu gần là lớn hơn rất nhiều so với xuyên âm đầu xa vì xuyên âm đầu gần đi trực tiếp vào đầu thu không bị suy hao bởi đ−ờng truyền, do đó l−ợng xuyên âm là rất lớn, ảnh h−ởng đến chất l−ợng tín hiệu và trong một số tr−ờng hợp có thể phả hỏng đầu thu. Nghĩa là trong thực tế rất khó lọc tuyệt đối đ−ợc các b−ớc sóng từ hai phía cho nên các laser phát sẽ phải chịu một l−ợng công suất nhỏ từ phía đầu xa đi vào mặt phát, điều này gây tổn hại cho nguồn phát, khi mà các nguồn phát ở đây đang phải làm việc trong điều kiện đảm bảo tính ổn định cao và độ rộng phổ hẹp.
+ Khi thực hiện truyền dẫn hai chiều trên một sợi quang, ở cả hai đầu của hệ thống này cần phải có các thiết bị ghép kênh và tách kênh quang hỗn hợp - bộ ghép b−ớc sóng (MULDEX). Các thiết bị này yêu cầu có chức năng phức tạp hơn, trong thiết bị phải có các thành phần quang công nghệ cao nh− các thiết bị cách ly quang, bộ lọc quang có chất l−ợng...làm cho giá thành thiết bị cao hơn.
+ Để thực hiện ghép hai h−ớng trên một sợi quang sử dụng kỹ thuật WDM cần phải có số kênh b−ớc sóng gấp đôi so với tr−ờng hợp ghép một h−ớng (cùng một dung l−ợng), do đó khoảng cách giữa các kênh b−ớc sóng cũng bị thu hẹp lại dẫn đến phải dùng các bộ tách b−ớc sóng có chất l−ợng cao hơn. Hơn nữa để tránh các hiệu ứng phi tuyến, thì quĩ công suất đối với từng kênh b−ớc sóng cũng nh− của tất cả các kênh phải giảm đi, do vậy không tận dụng đ−ợc hết khả năng của các bộ khuếch đại quang.
Nh− vậy có thể thấy các hệ thống càng dùng nhiều b−ớc sóng thì càng khó thực hiện ghép hai h−ớng.
+ Hơn thế nữa, giá thành cáp sợi quang nhiều sợi khá rẻ, và hầu hết các hệ thống đang khai thác đều sử dụng cáp với hàng chục đôi sợi cho hệ thống truyền dẫn trên 2 sợi quang, nên việc sử dụng ph−ơng pháp truyền thông tin trên hai sợi quang tiết kiệm đ−ợc một sợi quang mà lại phải gặp nhiều vấn đề kỹ thuật khác do vậy không mang ý nghĩa thuyết phục cả về mặt kỹ thuật, kinh tế, và tính thực tiễn. Ph−ơng pháp hai h−ớng chỉ thực sự có ý nghĩa khi thực hiện cung cấp cho các thuê bao quang trong mạng truy nhập sử dụng một sợi quang và các hình thức biểu diễn tính v−ợt trội của thông tin một sợi khi so sánh với ph−ơng thức truyền dẫn thông th−ờng sử dụng cáp đôi dây kim loại.
Trong hệ thống ghép kênh theo hai h−ớng chúng ta đã sử dụng cấu hình bộ khuếch đại EDFA hai h−ớng (xem hình 3.20). Đây là một EDFA đ−ợc bơm hai h−ớng để đạt đ−ợc các đặc tính nhiễu và bão hoà đồng dạng trong cả hai h−ớng mà không cần có các bộ cách ly quang. Các tín hiệu quang có thể đi vào từ cả hai đầu của EDFA, và EDFA này có khả năng khuếch đại các tín hiệu theo cả hai h−ớng, do vậy cấu hình EDFA này đ−ợc sử dụng cho hệ thống ghép theo hai h−ớng trên một sợi quang. tuy nhiên cấu trúc sử dụng thiết bị này sẽ dẫn đến giá thành đắt khi phải sử dụng công suất bão hoà cao.