Phần này giới thiệu việc dùng bộ triệt XPM trong một hệ thống cụ thể [3] để hạn chế ảnh hưởng của XPM đối với các kết nối sợi quang đa chặng. Kỹ thuật triệt XPM này gồm việc đưa ra các độ trễ thời gian thích hợp giữa các kênh kề nhau bên trong một bộ lặp, để thúc đẩy quá trình phá huỷ đóng góp tổng cộng từ các chặng khác nhau vào XPM tổng thể. Một thiết bị thụ động đơn giản, gọi là bộ triệt XPM (XS) dựa trên một loạt các cách tử Bragg băng hẹp trong sợi quang (IFBG). Khi các XS được chèn tuần hoàn vào một kết nối NZDSF 5x100 km, các kênh có khoảng cách 100 GHz tại tốc độ 10 Gb/s cho thấy chỉ bị suy giảm 1 dB, trong đó đo được tỉ lệ lỗi sàn 10-7. Ngoài ra, nhờ các bộ triệt XPM, dung sai với tán sắc dư cũng tăng lên ba lần.
Để thiết kế một bộ triệt XPM, thí nghiệm [3] xem xét một hệ thống truyền dẫn được quản lý tán sắc có M kênh cách nhau Δλ và gồm có N chặng. Khi mỗi cặp kênh liên tục trải qua giá trị tối ưu giống nhau của độ trễ thời gian giữa các kênh tại điểm đầu mỗi chặng thì sự suy yếu do XPM gây ra cho các cặp kênh này là tối thiểu. Độ trễ
tD có thể xác định từ mô hình đánh giá nhiễu cường độ do XPM trong bộ thu.
Hình 3.18 thí nghiệm với 10 kênh có và không có XS
Trong sơ đồ cho trong hình 3.18, bộ triệt XPM (XS) bao gồm một circulator và một loạt cách tử IFBG trong hệ thống M kênh WDM, mỗi kênh k (2≤k≤M) được phản xạ tại một vị trí bên trong sợi quang, bị trễ khoảng thời gian tD từ kênh k-1 tại phần bắt đầu mỗi chặng tiếp theo.
Tuy nhiên, trong các hệ thống thực tế, sợi quang có tán sắc được tích luỹ DT(λ) tạo
tạo ra bởi modul bù có tán sắc tích luỹ DC(λ). Giữa kênh k-1 và kênh k, XS dẫn đến một độ trễ nữa là ) ( ) ( ( ) ( D T k C k s k t D D t = − ∆λ λ + λ (3.17)
Khoảng cách tương đối mà tại đó các gương tương ứng được mô tả là ) 2 /( ) ( .t k n c lk = s
δ với c là vận tốc ánh sáng, n là chiết suất của sợi quang. Để đạt hiệu
quả tối đa, tD cần được điều khiển bởi các XS thêm vào trong mỗi bộ lặp, dọc theo kết nối như trong hình 3.18. Cần chú ý rằng sự phụ thuộc vào bước sóng trong công thức (3.17), do sườn tán sắc, giải thích tại sao một sơ đồ tán sắc lý tưởng, đơn giản lại không thể thay thế XS để hạn chế những ảnh hưởng của XPM đối với số lượng kênh lớn.
Hình 3.18 cho thấy thiết kế với thiết bị thí nghiệm cho 10 kênh, độ trễ tD đặt ra ước lượng khoảng 80ps đã đạt được trong một dải ước lượng [-20ps, +20 ps]. Sự xê dịch trong một dải như vậy cũng thích hợp với các yêu cầu về lý thuyết, do quá trình triệt tiêu XPM diễn ra mạnh mẽ. Việc đặt các cách tử IFBG mang tính tương đối phụ thuộc vào kênh là do sườn tán sắc của sợi quang.Qua một ví dụ gồm 5 XS có độ dài 8 cm, băng tần 3 dB trung bình của các bộ lọc IFBG là 0,4 nm với toàn bộ 10 kênh, dẫn đến một băng tần 0,26 nm tương đương khi bốn đơn vị được sắp xếp như được mô tả trong thí nghiệm.
Các XS được đo trong truyền dẫn 10x10 Gb/s qua năm chặng, mỗi chặng 100km biểu diễn trong hình 3.17b. Bộ phát bao gồm 10 laser DFB có các bước sóng nằm trong hệ thống ITU 100 GHz từ 1552 đến 1559 nm. Các kênh chẵn và lẻ đi qua hai bọ điều chế cường độ được điều khiển bởi bộ tạo chuỗi PRBS 231-1 và 223-1, được kết hợp với phân cực song song, là trường hợp xấu nhất cho XPM, và được khuếch đại để đạt được công suât 5dBm/kênh. Kết nối gồm năm chặng, mỗi chặng 100 km sợi NZDSF có tán sắc trung bình 2,8 ps/nm/km tại bước sóng 1550 nm, sườn tán sắc 0,065 ps/nm/km và diện tích hiệu dụng 53 μm2. Suy hao của chặng được chỉnh đến giá trị thực tế 25 dB bằng bộ suy hao, được bù suy hao bằng các bộ khuếch đại hai tầng kết hợp một XS và một sợi DCF, có tán sắc tích luỹ 309 ps/nm. Các kênh trung tâm được mỗi DCF bù chính xác cho lượng tán sắc trong chặng phía trước nhưng tại bộ thu lại không có sợi DCF nào. Sau khi lan truyền, tín hiệu được đưa đến một bộ tiền khuếch đại quang, hai bộ lọc 0,4 nm và một bộ thu điện 10 Gb/s.
Hình 3.19 Suy giảm độ nhạy cho kênh 6
Trong hình 3.19 biểu diễn suy giảm độ nhạy tại BER=10-10 cho kênh thứ 6. Sự suy giảm này tăng nhanh theo khoảng cách khi không có XS, dẫn đến BER sàn là 10-7 sau năm chặng. Ngược lại, khi các XS được thêm vào một cách tuần hoàn thì sự suy giảm chỉ còn 1,2 dB mặc dù có nhiễu bộ khuếch đại và các hiệu ứng lan truyền vẫn còn, và có thể nhìn thấy trực quan qua hình 3.19. Đối với 9 kênh còn lại cũng có thể kết luận tương tự. Tác dụng của các XS đối với các kênh ngoài biên ít nhạy hơn do các kênh này chịu ảnh hưởng của XPM ít hơn.
Hình 3.20 So sánh suy giảm khi có và không có XS
Thay đổi tán sắc dư trong kết nối đã cho thấy lợi ích rất lớn từ các XS vì tán sắc dư là một tham số để đánh giá ảnh hưởng của XPM. Để làm được điều đó, một phần thích hợp của sợi DCF hoặc sợi G.652 đã được chèn thêm vào trước bộ thu. Suy giảm cho kênh 6 sau năm chặng được biểu diễn trong hình 3.20 là một hàm của tán sắc dư khi có và không có các XS.
Theo như mong đợi từ lý thuyết, khi tán sắc dư gần như bằng không thì các XS gần như không có tác dụng đến chất lượng và tỉ lệ lỗi sàn không giống như ở trên. Thực sự trong cấu hình này, XPM không biến đổi thành nhiễu cường độ có hại. Tuy nhiên, theo sườn tán sắc sợi quang, cấu hình dung sai XPM này chỉ có thể có được với các hệ thống WDM có số lượng kênh nhỏ và sự suy giảm không thể dưới 3 dB. Ngược lại, khi tán sắc dư tăng lên đến 366 ps/nm (không có DCF trong bộ thu) hoặc cao hơn thì nếu không có XS sẽ không thể có truyền dẫn không lỗi, trong khi truyền trong chế độ tán sắc dị thường có XS có thể cải thiện đáng kể sự suy giảm hệ thống, đến 2 dB. Cuối cùng, dải tán sắc dư tại suy giảm 3 dB, sau khi tách nhiễu lớn hơn gấp ba lần so với khi không có XS. Điều này có nghĩa là có thể có dung sai lớn hơn nhiều cho sợi NZDSF được bù không đầy đủ.
Thí nghiệm [3] đã cho thấy một biện pháp hiệu quả để hạn chế ảnh hưởng của XPM, không chỉ làm tăng chất lượng và khoảng cách truyền dẫn của các hệ thống WDM điển hình mà còn cải thiện rất lớn dung sai của hệ thống đối với tán sắc dư, mở đường cho những khả năng lớn hơn.
