Để có một hệ thống thông tin quang coherent với những ưu điểm nổi trội so với hệ thống IM – DD, không thể không nói đến những tiến bộ công nghệ nhằm tạo ra tham số hệ thống, tham số thiết bị và các tham số của các thành phần điện tử và quang điện. Trong hệ thống thông tin này, nhiều các yêu cầu khác được đặt ra đã và đang được giải quyết, nhiều kết quả đã đạt được và đáp ứng kịp thời cho hệ thống. Điều này chứng tỏ một nỗ lực lớn lao trong công nghệ thông tin quang. Trọng tâm chính của công nghệ là tập trung cho các thiết bị phát và thu quang. Cả phát và thu của hệ thống thông tin
quang coherent đều có các laser đặc trưng có độ rộng phổ hẹp và tính ổn định rất cao. Những tiến bộ về kỹ thuật công nghệ bao gồm:
1.Làm hẹp độ rộng phổ:
Trước tiên phải khẳng định các loại nguồn phát quang có độ rộng phổ lớn như các laser đa mode. Diode phát quang LED là không thể sử dụng được trong hệ thống thông tin quang coherent. Trong hệ thống này các đầu phát tín hiệu quang mang thông tin và bộ dao động quang nội là các loại laser có độ rộng phổ hẹp dưới 1nm. Để thực hiện được điều này các kỹ thuật tập trung vào việc làm hẹp độ rộng phổ của các nguồn bức xạ quang laser nhằm đáp ứng được tốc độ truyền dẫn lớn của hệ thống thông tin quang kết hợp. Bản chất của việc làm hẹp độ rộng phổ là thu hẹp miền hoạt tính của các bức xạ quang laser. Công nghệ làm hẹp độ rộng phổ là một tiến bộ rất lớn, nó đã đưa ra được các loại:
- Laser hồi tiếp phân bố DFB có cấu trúc vật liệu là InGaAsP/InP.
Hình 4.8. cấu trúc laser phản hồi phân bố DFB
- Tiếp tục cải tiến loại laser Febry – Perot để tạo nên độ rộng phổ nguồn phát < 0,1nm. Các laser Febry – perot thông thường sẽ cho
ra phổ đa mode chúng có thể dao động ở mode dọc đơn nhưng không ổn định khi làm việc ở tốc độ cao. Để thực hiện xây dựng các hệ thống thông tin quang trong mạng viễn thông có cự ly truyền xa ta cần sử dụng đến các loại diode laser có độ rộng phổ rất hẹp, đó là các laser đa mode. Các laser này chỉ chứa mode dọc và mode ngang đơn. Để tạo ra laser chỉ có mode dọc thì phải giảm được độ dài L của hốc phát laser tới khi mà khoảng cách ∆f của mode bên đã cho ở phương trình (∆f = C/2Ln) lớn hơn độ rộng phổ của laser. Điều này có nghĩa là chỉ có một mode dọc đơn vào băng tăng ích của thiết bị. Quá trình làm hẹp độ rộng phổ vẫn được tiếp tục, người ta đã thành công trong việc tạo ra độ rộng phổ hẹp bằng cách tăng công suất và độ dài hốc cộng hưởng nhờ các giải pháp giao thoa kế nhận biết được sự biến động tần số quang phát của laser. Đó là một giao thoa kép và phản hồi là một tín hiệu lỗi xếp chồng vào dòng định thiên của laser nhằm để gạt nhiễu pha gốc. Phương pháp này sử dụng có hiệu quả trong việc giảm các biến động có tốc độ thấp, chủ yếu là do nhiệt độ. Tuy vậy thời gian trễ quanh vòng phản hồi hạn chế hệ số giảm nhiễu pha. Phương pháp thứ 2 là dùng một hốc cộng hưởng dài bên ngoài để tăng giá trị Q của nó và do đó tăng được độ nhạy của laser. Tuy nhiên, một yêu cầu đặt ra là thiết bị phải được phủ lớp chống phản xạ để triệt các mode cộng hưởng riêng của nó. Sau đó phản hồi được thực hiên bên ngoài bằng cách sử dụng một cách tử nhiễu xạ làm phần tử chọn lọc tần số ghép trở về miền hoạt tính của laser. Các thực nghiệm của một laser InGaAsP ở bước sóng 1550nm cộng hưởng ngoài đạt được độ rộng đường phổ < 1KHz. Trong tương lai không xa người ta còn tạo ra được các loại modul điều khiển trong đó ghép sẵn laser DFB dịch chuyển một phần tử bước sóng để rạo ra độ rộng phổ rất hẹp.
2. Ổn định tần số và công suất phát:
Trong các hệ thống thông tin quang kết hợp, laser bán dẫn thực hiện chức năng dao động để tạo ra tần số ở bộ phận dao động quang nội, Như đã
biết tần số dao động và công suất phát bức xạ của laser bán dẫn lại phụ thuộc rất mạnh vào nhiệt độ và dòng điều khiển. Do vậy, để các laser làm việc ổn định trong hệ thống có tốc độ cao là một công việc hết sức khó khăn. Hiện nay người ta chế tạo các module có phản hồi kép để đảm bảo tính ổn định của mạch phản hồi này giữ cho công suất ổn định nhờ thay đổi dòng điều khiển. Để ổn định nhiệt độ cho laser, người ta đưa ra các bộ ổn định nhiệt độ và các mạch khuếch đại thuật toán đặc biêt. Với các tổ hợp module này độ ổn định nhiệt độ đạt tới 10-3 đến 10-4.
Tuy nhiên, với kỹ thuật trên việc ổn định nhiệt độ mới chỉ ở lớp cấu trúc nên của laser mà thôi, còn lớp hoạt tính thì chưa có hiệu quả nên tần số dao động nội vẫn chưa thật ổn định. Để tăng thêm tính ổn định tần số người ta phải sử dụng thêm một mạch phản hồi nữa có khả năng điều chỉnh laser hoạt động có độ ổn định cao.
3. Các thiết bị quang thụ động:
Đối với các hệ thống thông tin quang coherent có nhiều vấn đề phức tạp, hàng loạt các thiết bị quang thụ động được tạo ra với những công nghệ tinh vi và đòi hỏi độ chính xác cao, ví dụ như các gương phản xạ một chiều, các lăng kính, các bộ ghép định hướng cho điều chế phân cực, các bộ điều biến quang trực tiếp trong ghép kênh quang OTDM và OFDM, các bộ trộn quang ở đầu thu, các mắt lọc quang, các bộ tách ghép sóng quang, các bộ chia công suất quang…
Tất cả các thiết bị kể trên đều đòi hỏi trình độ công nghệ cao để phát huy hiệu quả của chúng trong hệ thống. Trong hệ thống thông tin quang kết hợp thì thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong cả phía phát và phía thu, nhờ đó mà các kỹ thuật của hệ thống thực hiện một cách hiệu quả: ví dụ như việc tách ghép kênh quang, việc quang hoá dần dần hệ thống.