Bộ chuyển đổi bước sóng chuyển dữ liệu trên một bước sóng ở đầu vào sang bước sóng khác ở đầu ra.
Chuyển đổi bước sóng thông dụng hiện nay là sử dụng các linh kiện quang- điện (optoelectronic), cổng quang (optical gating) và trộn sóng (wave mixing). Hiện nay chủ yếu dùng các bộ chuyển đổi bước sóng dùng linh kiện quang điện.
- Chuyển đổi bước sóng bằng phương pháp biến đổi quang-điện.
Hoạt động trên nguyên lí, tín hiệu được chuyển về miền điện, sau đó, các tín hiệu điện lại được dùng để điều chế vào bước sóng quang khác.
+
i
λ λj
Hình 2.10: Chuyển đổi bước sóng bằng phương pháp biến đổi quang điện
Tín hiệu quang từ một bước sóng ởi nào đó được chuyển thành tín hiệu điện nhờ bộ thu quang (Receiver) đầu vào. Chuỗi bit thu được được đưa vào bộ đệm FIFO (First In First Out). Thông tin địa chỉ của chuỗi dữ liệu được tách ra và đưa vào điều chế (theo phương thức đặc biệt nào đó sao cho phía thu sẽ dễ dàng tách được thông tin địa chỉ của gói tin). Đồng thời, chuỗi bít trong bộ đệm được đưa vào điều chế bộ phát laser ở bước sóng ra cần biến đổi λj.
- Chuyển đổi bước sóng bằng cổng quang (Optical gating).
Cổng quang là thiết bị có đặc tính thay đổi theo cường độ xung đầu vào. Sự thay đổi này tạo ra một sóng liên tục chưa bị điều chế nhưng ở bước sóng khác với bước sóng đầu vào xuyên qua thiết bị. Tại đầu ra, sóng liên tục sẽ mang cả thông tin của tín hiệu đầu vào nhưng ở bước sóng khác.
Hai nguyên lý chính được sử dụng trong phương thức chuyển đổi bằng cổng quang, đó là: điều chế chéo hệ số khuếch đại và điều chế chéo pha. Cả hai cách đều sử dụng bộ khuếch đại quang bán dẫn (SOA) làm phần tử cổng.
FIFO
Bộ giải mã địa chỉ
+ Điều chế chéo hệ số khuếch đại (CGM: Cross-Gain Modulation).
Hình 2.11: Chuyển đổi bước sóng bằng CGM
Phương pháp này sử dụng sự phụ thuộc của hệ số khuếch đại trong SOA vào cường độ tín hiệu vào. Khi công suất tín hiệu vào tăng lên, mật độ hạt mang trong vùng khuếch đại giảm (bị kích thích mạnh), dẫn đến giảm hệ số khuếch đại. Tốc độ của các hạt mang trong SOA rất lớn, cỡ pico giây. Do vậy, thời gian đáp ứng của phương thức chuyển đổi này có thể đạt tới mức bit-by-bit. Nếu một tín hiệu công suất thấp ở một bước sóng khác được đưa vào SOA, nó chỉ nhận được hệ số khuếch đại nhỏ. Khi đó, bit 1 của tín hiệu vào sẽ chuyển thành bit 0 của tín hiệu ra và ngược lại.
+ Điều chế chéo pha (CPM – Cross-Phase Modulation).
Trong CGM, khi mật độ hạt dẫn trong SOA thay đổi thì kéo theo nó là sự thay đổi của chỉ số chiết suất, dẫn đến sai pha của tín hiệu sóng mang mới. Sự thay đổi về pha này có thể được chuyển lại thành điều chế cường độ sử dụng một giao thoa kế như giao thoa kế Mach-Zehner (MZI - Mach Zehner Interferometer).
Khi không có tín hiệu nào được gửi, đầu ra của MZI sẽ là tín hiệu liên tục không bị điều chế. Khi đưa tín hiệu vào đầu vào, tín hiệu bị quay pha khi đi qua bộ khuếch đại SOA. Các bộ ghép quang được cấu tạo sao cho công suất ghép giữa hai đầu bất đối xứng. Kết quả là sai pha của tín hiệu sóng mang mới qua hai SOA khác nhau. Sự khác nhau tạo ra một tín hiệu bị điều chế cường độ ở đầu ra, có bước sóng là bước sóng mới (bước sóng của tín hiệu liên tục).