CÁC THIẾT BỊ WDM GHẫP SỢI.

Cỏc thiờ́t bị WDM ghộp sợi phự hợp hơn đối với cỏc sợi đơn mode vỡ cú thể trỏnh được quang sai, giảm trễ, giảm suy hao do cỏc quỏ trỡnh xử lý chựm sỏng qua cỏc đoạn phản xạ, chuẩn trực, hội tụ vv... gõy ra. Thiờ́t bị WDM ghộp sợi hoạt động dựa trờn nguyờn lý: khi lõi cỏc sợi quang đặt gần nhau thỡ cụng suất quang từ một sợi sẽ chuyển vào cỏc sợi khỏc.

Xột trường hợp hai lõi sợi quang đơn mode, cú kích thước và đặc tính quang như nhau nằm song song với nhau trong cựng một vỏ. Khi một lõi cú tín

hiệu quang thỡ hệ số ghộp đối với lõi thứ hai được xỏc định theo biểu thức (2.13). A = e ⁽Wd a⁾ WK V U _/ 2 1 3 2 2 / 1 1 Wad 2  −      πδ _(2.13) Trong đú: A - bỏn kính lõi d - khoảng cỏch giữa 2 tần số n1 - hệ số chiờ́t suất của lõi n2 - hệ số chiờ́t suất của vỏ K1 - hàm Bessel bậc nhất loại hai

β - thành phần dọc của vộc tơ truyền lan mode, gọi là hằng số truyền lan.

δ = 1 - n2/n1 - hệ số chiờ́t suất tương đối V = (2πa/λ)(n1² - n2²)1/2 - tần số chuẩn hoỏ

U = a[(2πn1/λ)2 - β2]1/2 - hằng số truyền lan ngang trong lõi sợi

W = a[β2 - (2πn2/λ)2]1/2 - độ suy biờ́n tốc độ của trường trong vỏ.

Từ biểu thức (2.13) nhận thấy: hệ số ghộp phụ thuộc vào cỏc đặc tính hỡnh học, cỏc đặc tính quang (chiờ́t suất), và bước súng (thụng qua V, U, W). Nờ́u bước súng cố định, thỡ khi giảm d sẽ tăng hệ số ghộp. Cũn nờ́u d cố định, thỡ hệ số ghộp tăng khi tần số chuẩn hoỏ giảm (λ giảm), vỡ khi đú sự phõn bố trường mode cú xu hướng dón rộng tới vựng vỏ.

Cụng suất ghộp giữa hai sợi cú dạng sin2(A0L) và cụng suất lan truyền là cos2(A0L); trong đú L là độ dài đoạn ghộp; A0 là hệ số ghộp. Trong thực tờ́ ghộp theo độ dài z biờ́n đổi, nờn cụng suất ghộp sẽ là: sin2∫A(z)dz và cụng suất lan truyền là cos2∫A(z)dz.

Cỏc thiờ́t bị WDM ghộp sợi cú thể cú hai dạng như hỡnh 2.23, đú là: nung núng chảy cỏc sợi kề nhau và đỏnh búng chỗ tiờ́p xỳc giữa hai sợi. Trong kỹ thuật đỏnh búng, mỗi sợi được lắp vào một thấu kính đó đục cong sẵn, cú đường kính cong thường bằng 25 cm, cho nờn dạng này cũn gọi là bộ ghộp khối. Cũn trong kỹ thuật xoắn núng chảy, hai lõi sợi được xoắn vào nhau và được nung núng chảy thành một lõi chung.

Khi hai sợi ghộp là như nhau thỡ hiệu suất ghộp là tuần hoàn của bước súng, khoảng cỏch kờnh cực tiểu giữa hai bước súng được phõn tích là:

∆λ =

(

( )

)

Trong đú: δ(A0L)/ δλ là đạo hàm của hệ số ghộp theo bước súng và L là khoảng cỏch hiệu dụng đoạn ghộp.

Khi hai sợi ghộp khỏc nhau thỡ hiệu suất ghộp khụng tuần hoàn nờn cú

∆λ = λ β λ β d d d d L 1 2 5 − ^(2.15)

Trong đú: dβ1/dλ và dβ2/dλ là cỏc đạo hàm của β theo mode của mỗi sợi.

Cỏc bước súng tương ứng với sự đồng nhất cỏc hàm số lan truyền của hai đường dõy này là cỏc bước súng mà ở đú sự truyền năng lượng được đổi chỗ từ sợi này sang sợi kia. Băng thụng của bộ ghộp sợi núng chảy cú dạng gần như hỡnh sin làm hạn chờ́ việc lựa chọn nguồn phỏt. Rõ ràng rằng cỏc LED khụng thể được sử dụng vỡ phổ của nú rộng. Như vậy chỉ cú cỏc diode laser cú độ rộng phổ hẹp được sử dụng nờ́u trỏnh được suy hao xen và xuyờn kờnh lớn.

Trong cấu trỳc núng chảy, đoạn ghộp được kộo dài cho đờ́n khi giỏ trị ghộp theo yờu cầu đạt được ở những bước súng đó định. Ví dụ ghộp núng chảy 1300/1550nm cú độ dài ghộp 20 nm, suy hao xen nhỏ khoảng 0,04 dB. Đường cong truyền dõ̃n của thiờ́t bị này như trờn hỡnh 2.25.

Khi cần ghộp nhiều hơn hai bước súng, phải ghộp nối tiờ́p cỏc bộ ghộp (cấu hỡnh rẽ nhỏnh). Trờn hỡnh 2.26 là bộ ghộp gồm 3 mối ghộp nối tiờ́p cỏc bước súng: λ1 = 1320nm, λ2 = 1280nm, λ3 = 1240nm và λ4 = 1200nm.

Ưu điểm chính của ghộp đơn mode theo phương phỏp mài búng so với phương phỏp ghộp núng chảy là cú thể điều hưởng được bằng cỏch dịch chuyển vị trí tương đối của hai sợi với nhau. Ghộp theo phương phỏp núng chảy thỡ giỏ thành hạ. Cú thể kờ́t hợp cả hai phương phỏp để đạt được hiệu quả tối ưu.