a. Hiệu ứng SPM
2.3 Bộ xen rẽ quang (OADM)
Các bộ xen rẽ quang đợc dùng để liên kết nhiều tín hiệu vào trong một đờng truyền đơn hoặc để tách các tín hiệu sau khi truyền nh trong hình 2.9. Trong rất nhiều phần tử của mạng, một phần tử có thể không muốn liên kết hoặc tháo toàn bộ cấu trúc kênh mà chỉ đơn thuần xen hoặc rẽ một hay một số kênh. Một bộ ghép quang thực hiện chức năng này không cần phải biến đổi tín hiệu trong tất cả các kênh thành dạng điện và ngợc lại. Bộ xen rẽ rất cần cho mạng diện rộng và mạng thành phố khi một hay một số kênh cần đợc tách ra trong khi các kênh khác trong đờng truyền vẫn giữ nguyên.
Hình 2.9. Bộ xen rẽ quang OADM
Thấu kính
Các sợi quang Các tia nhiễu
xạ Cách tử nhiễu xạ λ1 λ1 + λ1 +...+ λN λ 3 λ 2 Bộ xen rẽ quang OADM
λ1λ2...Kênh đầu vàoλn Kênh đầu ra
Xen kênh Rẽ kênh
λ1λ2...λn
λx λx
- Phần tử thứ nhất đợc sử dụng làm bộ xen rẽ quang là bộ định tuyến bớc sóng (Wavelength routing) dựa trên nguyên lý dịch pha của các bớc sóng (AWG). Chức năng của AWG đợc thể hiện nh trên hình 2.10. Tất cả các bớc sóng đợc đa tới đầu vào "a" sẽ xuất hiện lần lợt tại các đầu ra. Trên cùng một đầu ra có thể xuất hiện các bớc sóng tại các đầu vào khác nhau. Nguyên lý làm việc này khiến AWG trở thành bộ định tuyến bớc sóng. Nếu chọn các bớc sóng đa tới đầu vào thích hợp thì sẽ có thể lấy đợc bớc sóng đó ở đầu ra bất kỳ. Khi đầu vào (a) chỉ có một cổng thì AWG đợc dùng nh bộ tách sóng quang, nếu đi theo chiều ngợc lại thì nó trở thành bộ ghép bớc sóng.
Phần tử này có thể chế tạo với số lợng lớn với giá thành hạ vì về cơ bản nó đợc chế tạo theo cách chế tạo các chíp điện tử. Do đó AWG còn đợc gọi là linh kiện quang tích hợp (Integrated Optics).
Hình 2.10. Nguyên lý của AWG
- Phần tử thứ hai là các bộ tách ghép bớc sóng sử dụng phối hợp bộ quay pha bớc sóng (circulator) và cách tử sợi quang (fiber grating)-cách tử Bragg.
Trong đó bộ quay pha quang có thiết kế gần giống với bộ cách ly quang (optical isolator). Các bớc sóng cần tách/xen sẽ đợc bộ cách tử sợi quang phản xạ lại đa vòng tới lối ra/vào của bộ quay pha. Các bớc sóng khác vẫn đi qua bình th- ờng.
Một cách tử sợi quang là thiết bị giao thoa quang đợc thiết kế ngay bên trong một sợi quang. Nếu một sợi thuỷ tinh đợc cấy thêm một chất phù hợp, thờng là Germanium, chỉ số khúc xạ của nó có thể đợc thay đổi bằng việc chiếu các tia cực tím. Nếu việc chiếu các tia cực tím xảy ra trong một khoảng thời gian thích hợp, bộ lọc xẽ trở thành một cách tử. Do nó chỉ là một mẩu sợi quang nhỏ nên suy hao xen có thể coi bằng 0 (một đặc tính tuyệt vời cho các bộ tách/ghép bớc sóng). Nó sẽ phản xạ bớc sóng ánh sáng gần nh hoàn toàn trong một dải xác định trớc và truyền đi các bớc sóng còn lại. λ1a λ2a λ3a λ4a λ1b λ2b λ3b λ4b λ1c λ2c λ3c λ4c λ1d λ2d λ3d λ4d λ1a λ4b λ3c λ2d λ2a λ1b λ4c λ3d λ3a λ2b λ1c λ4d λ4a λ3b λ2c λ1d Đầu vào “a”
Đầu vào “b” Đầu vào “c” Đầu vào “d”
Hình 2.11. Phối hợp bộ quay pha và cách tử sợi quang
Bớc sóng trung tâm của bộ lọc cách tử sợi quang đợc xác định bằng chu kỳ của nó. Băng thông này tỷ lệ nghịch với bớc sóng. Cả hai thông số này đều nhạy cảm với nhiệt độ, do đó các bộ lọc này yêu cầu nhiệt độ ổn định hoặc có các cơ chế điều khiển nhiệt độ.
Cách tử sợi quang là một linh kiện có rất nhiều ứng dụng trong truyền dẫn. Nó có thể dùng làm bộ lọc bớc sóng băng hẹp hoặc băng rộng, bộ bù tán sắc, bộ lọc làm theo đờng đặc tuyến của EDFA và là một phần của bộ lọc quang trong phần tử tách/ghép bớc sóng. Nó ít khi đợc dùng riêng nh các thành phần thụ động trong DWDM.
Kết hợp bộ quay pha và cách tử sợi quang theo cách nh vậy giúp ta có thể tách ghép một bớc sóng tại node xen/rẽ với suy hao rất nhỏ (2 dB). Tuy nhiên giá thành chế tạo bộ quay pha hiện nay còn khá cao nên nó mới chỉ thờng đợc dùng cho các tuyến cáp quang biển cự ly dài.