Diện tích hiệu dụng như được định nghĩa ở trên có một ý nghĩa là sự phụ thuộc của hầu hết các hiệu ứng phi tuyến có thể được biểu diễn bằng diện tích hiệu dụng đối với mode cơ bản truyền trong sợi quang cho trước. Chẳng hạn như cường độ hiệu dụng của một xung có thể được tính Ieff = P/Aeff , với P là công suất xung, để tính toán ảnh
hưởng của các hiệu ứng phi tuyến như SPM được xem xét dưới đây. Diện tích hiệu
dụng của sợi đơn mode SMF (single mode fiber) khoảng 85 µm2 và của sợi dịch tán
sắc DSF (dispersion-shifted fiber) khoảng 50 µm2. Các sợi quang bù tán sắc có diện
tích hiệu dụng nhỏ hơn và do đó có ảnh hưởng phi tuyến lớn hơn.
2.3.4.2 Hiệu ứng SRS (Stimulated Raman Scattering)
Hiệu ứng Raman là do quá trình tán xạ mà trong đó photon của ánh sáng tới
chuyển một phần năng lượng của mình cho dao động cơ học của các phần tử cấu thành
môi trường truyền dẫn và phần năng lượng còn lại được phát xạ thành ánh sáng có
bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng tín hiệu tới (ánh sáng với bước sóng mới này được gọi là sóng Stokes). Khi ánh sáng tín hiệu truyền trong sợi quang (ánh sáng
này có cường độ lớn), quá trình này trở thành quá trình kích thích mà trong đó ánh
sáng tín hiệu đóng vai trò sóng bơm (gọi là sóng bơm Raman) làm cho một phần năng lượng của tín hiệu được chuyển tới sóng Stokes.
Đối với hệ thống WDM, trong sợi quang truyền dẫn nhiều tín hiệu với bước sóng khác nhau thì SRS gây ra sự chuyển năng lượng từ các kênh có bước sóng thấp sang các kênh có bước sóng cao hơn (xem hình 2.19). Sự chuyển năng lượng từ kênh tín hiệu có bước sóng thấp sang kênh tín hiệu có bước sóng cao là một hiệu ứng cơ bản làm cơ sở cho khuếch đại quang và Laser.
Hình 2.19 Ảnh hưởng của SRS. Năng lượng từ kênh bước sóng thấp được chuyển sang kênh bước sóng cao hơn
Công suất ngưỡng Raman là công suất tín hiệu đầu vào mà ứng với nó công suất của bước sóng Stokes và công suất của bước sóng tín hiệu tại đầu ra là bằng nhau, đó
là mức công suất mà tại đó hiệu ứng SRS ảnh hưởng lớn đến hệ thống, có thể tính
bằng công thức sau [3]:
PthSRS = 16Aeff/(gRLeff) = (16αAeff)/gR (2.31)
Hình 2.20 Hệ số tăng ích Raman là hàm của khoảng cách kênh
Gía trị đặc trưng gR ≈ 1.10-13 m/W tại λ = 1550 nm. Lấy α = 0,046 km-1 = 0,2
dB/km và Aeff = 55 µm2, tính được PthSRS = 405 mW cho một kênh. Con số này cho
thấy có thể bỏ qua SRS trong hệ thống đơn kênh.
Tuy nhiên trong hệ thống WDM thì mức công suất này sẽ thấp hơn nhiều vì có hiện tượng khuếch đại đối với các bước sóng lớn, trong khi đó công suất của các kênh
có bước sóng ngắn hơn lại bị giảm đi (do đã chuyển một phần năng lượng cho các
bước sóng lớn) làm suy giảm hệ số SNR, ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống. Ta có
Hình 2.21 Phổ tín hiệu quang trong hệ thống WDM sử dụng 6 bước sóng khi không có ảnh hưởng của SRS
Hình 2.22 Phổ tín hiệu quang trong hệ thống WDM sử dụng 6 bước sóng khi có ảnh hưởng của SRS