Hạn chế lớn nhất mà XPM gây ra cho hệ thống truyền dẫn WDM là giới hạn
khoảng cách truyền dẫn. vấn đề này đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu và công bố trên thế giới. Cùng với những đánh giá cả về lý thuyết và thực nghiệm, ( M 3
^'■=r-K\ pk+3£i>
V i*k ) (3.1)
Số hạng đầu tiên trong biểu thức này là do SPM phụ thuộc vào công suất của
riêng kênh được tách sóng. Tổng dùng để tính XPM tăng từ công suất quang trong
các kênh lân cận tại đó công suất tích phân trong sợi quang có liên quan đến dịch pha tống cộng. Điều chế tần số của các kênh bơm dẫn đến điều chế pha A^(t) của
D>0 /qthay
đổi
pha cua Av<0 Av>0
Đen: chậm hơn
chirp Tương tác do
XPM
Dịch pha phi
|=> Biến đổi pha thành Méo do tán sắc biên độ
Hình 3.1: Méo xung do XPM
Cấu hình pump - probe trong hình 3.2 được sử dụng để tách XPM từ các hiệu
ứng khác. Laser bơm khả chỉnh phát bước sóng ẰpUmp được điều chế ngoài
bằng một
bộ điều chế hấp thụ điện EAM do bộ tạo chuỗi Anritsu điều khiển (chuồi xung NRZ, 1-10 Gb/s), trong khi tia dò phát từ laser DFB tại có bộ điều chế Mach- Zehnder tích họp. Các kênh được kết họp và được khuếch đại với các bộ khuếch đại
EDFA công suất cao. Trong thí nghiệm méo do XPM gây ra tại Ằpr được
nghiên cứu
cho các sợi quang đo kiểm khác nhau (L=45 km) theo một chặng cố định biến đổi
sợi quang đế có biến đối PM-AM. Một bộ tách kênh dùng cách tử không gian tự do
được dùng đế chọn Xpr (xuyên kênh tốt hơn 30dB với AẰ, >0,5 nm). Tín hiệu được
Hình 3.2: Sơ đồ thí nghiệm nghiên cún XPM trong [8]
Hình 3.3 biểu diễn méo xung do XPM, đạt được trong kết nối tán sắc thấp với
khoảng cách kênh AX, ~0,4 nm và phân cực ngẫu nhiên. Các kênh đều được điều
chế, kênh bom tại 2,5 Gb/s (chuỗi bit 1010...) và kênh dò với chuỗi bit dài hon. Walk-off W^D.A>uLnhỏ hơn 1-bit trong phần sợi DSF. Do đó, chirp gây ra do
Hình 3.3: XPM và SPM vói các kênh đuực điều chế tại 2,5 Gb/s, sọi DSF, có độ trễ ban đầu khác nhau [8]
Hình 3.4: Méo XPMcho kênh dò (a) sợi DSF, (b) sọi SSMF [8]
Biến đối PM-AM trong sợi quang SSMF cho kết quả là chuỗi méo, dễ nhận thấy dạng sóng này chồng lên dạng sóng tín hiệu ban đầu, và tiêu biếu cho trường
họp walk-off. Tại sườn xung kênh dò, các hiệu ứng SPM và XPM có thể quan sát
được, trong khi đó, méo chỉ do XPM gây nên. Bằng cách chỉnh độ trễ kênh bơm ban đầu, méo tại các sườn xung do SPM cũng có thế tăng hoặc giảm do XPM.
nhất với các kết quả mô phỏng. Trong hình 3.4a và hình 3.4b, méo XPM của một
tín hiệu cw đuợc so sánh giữa sợi DSF và sợi SSMF với cùng tốc độ bit và khoảng
cách kênh, mức độ lệch của méo là do walk-off cao trong trường hợp sợi SSMF, làm giảm tích luỹ XPM. chỉ số mx được đo như một hàm của AX, =ẰpUrnp-
Ằpr bằng
cách thay đổi bước sóng bơm. Với sợi DSF, méo nghiêm trọng xảy ra khi A? 1=±20
nm và giá trị mxlớn nhất tại AÀ, nhỏ nhất. Giá trị cực đại thứ hai đạt được khi bước
sóng có tán sắc bằng không của sợi DSF (Ằo~l554 nm) được đặt giữa bước sóng
bơm và bước sóng dò làm giảm walk-off. Méo xung do XPM giảm rất nhiều khi thay thế sợi DSF bằng sợi SSMF với cùng bước sóng. Là kết quả của walk-off cao
trong sợi quang tán sắc, chirp XPM không cục bộ mà phân tán qua xung và méo XPM chỉ có thế quan sát với AẰ. <1,5 nm.
Ảnh hưởng của tốc độ bit lên XPM được nghiên cứu trong cấu hình bơm - dò
dùng sợi SSMF và có khoảng cách kênh 50 GHz. Trong thí nghiệm, độ dài bit của
kênh bơm được thay đôi trong khi thời gian chuyên tiêp xung là không đôi. Chính
vì vậy, mức độ chirp XPM gây ra do mỗi chuyển tiếp là không đối nhung nhiều chuyến tiếp xảy ra trong kênh bơm trong một khoảng cách thời gian. Trong mô phỏng bằng máy tính cho cùng hệ thống thí nghiệm, thời gian lên của xung thay đôi
thêm. Chuyển tiếp xung được tính xấp xỉ như các sườn của một phân phối Gausse
với biến K và T0 = 30 ps. Các giá trị K lớn dẫn đến chuyển tiếp xung nhọn hơn, giá
khuếch đại EDFA có khuếch đại phẳng với công suất đầu ra bão hoà +16 dBm và
hệ số tạp âm 4,5 dB. Bốn tia laser DFB, phát cách đều nhau 50GHz (0,4 nm) trong
dải 1556,4 nm đến 1557,6 nm, được ghép kênh bằng coupler 4x4, được điều chế bằng bộ điều chế hấp thụ điện (EAM) với các chuỗi giả ngẫu nhiên. Tiến hành truyền dẫn đon kênh và 4 kênh vói hai trường hợp bù trước và bù sau với một
C ũ 3 E 'ơ > Ề ữ 7 14 21 2S 36 SỐ chặng (a) SỐ chặng (b)
Hình 3.5: Công suất giảm sau các chặng thay đổi khi thay đổi số lượng chặng [9]
Khi tiến hành thí nghiệm với kênh đơn 10 Gb/s đế xác định ảnh hưởng của SPM,
với kết nối được bù trước, khoảng cách truyền dẫn có thế đạt đến trên 20 và 15 chặng
(<1000 km) trước khi có tốn hao 3 dB với công suất đầu vào lần lượt là +4 và +8
dBm. Các khoảng cách này bị giảm do bốn kết nối bù sau. Trong sơ đồ bù sau, chirp
SPM đạt được làm tăng thêm độ giãn xung với tán sắc âm của DCF. Ngược lại
với sơ
đồ bù trước, chirp SPM gây nén xung trong sợi SSMF tại cuối mỗi chặng.
Dùng sơ đồ có hai EDFA với DCF đặt giữa hai bộ khuếch đại có thể tối thiểu
hoá công suất đưa vào sợi quang, mặc dù điều này làm tăng tính phức tạp khi thiết
10 chặng. Vấn đề này có hai nguyên nhân. Đầu tiên là jitter định thời do XPM
là kết
quả của việc giảm độ dài của xung bị nén. Trong sơ đồ đã được bù tán sắc, dịch pha
do XPM phân phối dọc theo chiều dài sợi quang phi tuyến dẫn đến méo cường độ
do tán sắc còn dư tại phần cuối chặng. Nguyên nhân thứ hai là sự tăng xuyên âm
xảy ra giữa các kênh tại bộ thu do giãn rộng phố mà XPM hoặc SPM gây ra, dẫn
đến chuyển các thành phần phổ từ một kênh sang băng tần của các kênh lân cận. Để
nghiên cứu mức của xuyên âm, phổ của tín hiệu WDM được đo sau 1, 4, 8 và 12
vòng tuần hoàn của vòng quang bằng máy phân tích phổ và bộ lọc FB. Sự giãn rộng
phổ lớn với khoảng cách truyền dẫn được quan sát được ghi trong máy phân tích
0.1* --- --- . 0.11--- —■— •
Qua các kết quả mà thí nghiệm [9] đã đạt được ta thấy rằng nguyên nhân chủ
yếu làm giảm khoảng cách truyền dần của hệ thống WDM là do sự giãn rộng xung
(hoặc nén xung tuỳ thuộc vào sơ đồ bù tán sắc được dùng) và j itter định thời Khoảng cách bước sóng (nm) (a) Bước sóng dịch chuyển (bj
Hình 3.6: Phố của kênh 2 sau 12 chặng bù truức trong thí nghiệm (a)