TÍN HIỆU QUANG
2.4Ứng dụng bộ khuyếch đại quang Raman trong hệ thống WDM
Vùng ảnh hưởng của nhiễu
C ô n g su ất á nh s á ng
Vùng ảnh hưởng của hiệu ứng phi tuyến
Khoảng cách
Ánh sáng do dử dụng khuyếch đại quang thông thường
Ánh sáng được khuyếch đại bởi DRA Ánh sáng bơm
Hình 2.30- Công suất tín hiệu trong hệ thống sử dụng DRA
Hình 2.30 biểu diễn mức công suất ánh sáng tín hiệu của hệ thống khuyếch đại theo chu kỳ. Đỉnh hình răng cưa tương ứng với các điểm khuyếch đại tập trung. Đường nét đứt là biểu diễn công suất ánh sáng tín hiệu trong hệ thống chỉ sử dụng các bộ khuyếch đại tập trung với tăng ích cao. Đường cong trên Hình 2.30 tương ứng với công suất ánh sáng tín hiệu trong trường hợp sử dụng bộ khuyếch đại DRA kết hợp với bộ khuyếch đại quang tập trung có tăng ích nhỏ. Khi sử dụng DRA mức công suất tín hiệu dọc theo sợi quang sẽ đồng đều hơn. Nếu kết hợp các bộ khuyếch tập trung mức ánh sáng tín hiệu đỉnh không quá lớn. Như vậy sẽ tránh được các hiệu ứng phi tuyến. Đồng thời mức công suất ánh sáng tín hiệu cũng không xuống thấp quá do ảnh hưởng của suy hao do đó tỉ số SNR được cải thiện. Tỉ số SNR cao tương ứng với khả năng tăng khoảng cách giữa các bộ khuyếch đại hoặc tăng dung lượng của kênh tín hiệu. Khoảng cách giữa các bộ khuyếch đại quang tập trung thường khoảng 80 km, bằng cách sử dụng DRA hiệu năng của hệ thống tương đương với sử dụng khuyếch đại quang tập trung với khoảng cách giữa chúng là 35 đến 38 km [5], [8].
Ngoài khả năng tăng khoảng cách giữa các bộ khuyếch đại hoặc tăng tốc độ bit DRA còn được sử dụng trong hệ thống WDM để giảm khoảng cách giữa các kênh hoặc hoạt động tại bước sóng tán sắc không.
Một số thí nghiệm với DRA [5], [8]:
Terahara và các cộng sự đã triển khai hệ thống sử dụng DRA hai băng (băng C và băng L) cho hệ thống WDM cự ly dài. Trong hệ thống này tốc độ truyền là 12.8 Tb/s với khoảng cách là 840 km. Hệ thống sử dụng sợi đơn mode chuẩn với
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2. Ứng dụng SRS khuyếch đại tín hiệu quang khoảng cách giữa các bộ khuyếch đại là 140 km (tăng 60 km so với hệ thống thông thường). Với bộ khuyếch đại DRA hai băng, tỉ số giữa tín hiệu trên tạp âm quang OSNR tăng 3.7 dB tại băng C và băng L.
Các thí nghiệm của Nielsen thực hiện trên hệ thống 3.28 Tb/s (82 x 40 Gb/s mã NRZ) với sợi dịch tán sắc có chiều dài 3x100 km. Hệ thống bao gồm 40 kênh WDM băng C (khoảng cách giữa các kênh là 100 GHz) và 42 kênh WDM băng L (khoảng cách giữa các kênh cũng là 100 GHz). Hệ thống này có tỉ số lỗi bit (BER) dưới
10
10− dù các kênh đều không sử dụng sửa lỗi trước (forward error correction)
H. Suzuki thực hiện nghiên cứu hiệu ứng phi tuyến trên hệ thống DWDM 1Tb/s băng C (100 x 10Gb/s, khoảng cách giữa các kênh là 25 Ghz) có khoảng cách 320 km (4x80 km) và sử dụng sợi dịch tán sắc DSF. Với việc sử dụng DRA và ghép kênh đan xen phân cực, ảnh hưởng của hiệu ứng trộn bốn sóng FWM không đáng kể.
Bên cạnh các ưu điểm vừa nêu, khuyếch đại Raman tập trung cũng có một số nhược điểm:
Sợi quang có chiều dài hiệu dụng thấpLeff được xác định từ hệ số suy hao của sợi. Trong các bộ khuyếch đại DRA chiều dài hiệu dụng của sợi quang thường nhỏ hơn 40 km.Chiều dài hiệu dụng thấp làm giảm khả năng tăng khoảng cách giữa các bộ khuyếch đại.
DRA có công suất ánh sáng bơm rất cao, ví dụ để tối ưu hoá mức nhiễu công suất ánh sáng bơm với sợi dịch tán sắc khoảng 580mW và 1.28 W với sợi đơn mode chuẩn. Với mức công suất ánh sáng bơm cao như vậy các thiết bị quang như connector rất dễ bị hư hại.
DRA rất nhạy cảm với các điều kiện môi trường như nhiệt độ, độ ẩm… và sự thay đổi cơ học.
Một vấn đề đáng được quan tâm khác đối với DRA là nhiễu tán xạ Rayleigh kép. Các bộ khuyếch đại DRA thường có nhiễu DRS cao hơn so với các bộ khuyếch đại Raman tập trung khi sử dụng cùng loại sợi và có chiều dài sợi như nhau.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2. Ứng dụng SRS khuyếch đại tín hiệu quang Những vấn đề trên làm giảm tính ưu việt của DRA. Tuy nhiên do lợi ích từ tỉ số SNR và giảm hiệu ứng phi tuyến của DRA là rất lớn nên DRA đã được sử dụng khá rộng rãi trong các hệ thống cự ly dài.
2.3.7 Khuyếch đại Raman tập trung LRA (Lumped Raman Amplifier)
Ánh sáng bơm
Laser bơm
Ánh sáng tín hiệu được khuyếch đại Sợi quang tăng
ích Raman Bộ cách ly quang
Ánh sáng tín hiệu vào
Coupler
Hình 2.31- Khuyếch đại Raman tập trung.
Bộ khuyếch đại Raman tập trung LRA là một khối đơn. Trong bộ khuyếch đại Raman tập trung tất cả công suất ánh sáng bơm được tập trung trong một khối. Hình 2.31 là một thí dụ kết nối bộ khuyếch đại Raman tập trung trong hệ thống thông tin quang. Trong sơ đồ trên ánh sáng bơm được giữ trong bộ khuyếch đại bằng các bộ cách ly xung quanh bộ khuyếch đại với chiều dài sợi tăng ích Raman khoảng vài km. Như vậy khác với bộ khuyếch đại Raman phân bố ánh sáng bơm không đi vào sợi quang từ bên ngoài bộ khuyếch đại.
1491 1496 1501 1506 1511 1516 0 5 20 15 10 25 30
Khuyếch đại công suất
Tiền khuyếch đại
Bước sóng (nm) T ăn g íc h