3.4. TÍNH PHI TUYẾN CỦA HỆ THỐNG THÔNG
TIN QUANG GHÉP BƯỚC SÓNG (tiếp)
Ngoài đặc tính suy hao, tán sắc, thì phi tuyến cũng là một đặc tính cơ bản của sợi quang; tuy nhiên, tính phi tuyến của sợi quang chỉ thể hiện khi công suất tín hiệu trong sợi quang đủ lớn và làm thay đổi hoạt động của hệ thống như
xuyên âm giữa các kênh, suy giảm mức công suất tín hiệu của các kênh dẫn
đến suy giảm tỷ số SNR
Phản ứng của các điện tử liên kết đối với một trường quang mạnh là nguyên nhân của hiệu ứng Kerr, hoặc chiết suất phụ thuộc vào cường độ ánh sáng tới, trong khi đó sự có mặt của các trạng thái dao động của môi trường (hoặc phonon) sẽ gây ra các hiện tượng tán xạ Raman và Brillouin
Thông thường các hiệu ứng phi tuyến quan tâm tới trong ba quan điểm:
+ Quan điểm thứ nhất, tránh các hiệu ứng phi tuyến hoặc làm cho càng nhỏ
càng tốt, thực chất là cải thiện các điều kiện sao cho công suất đạt giá trị lớn nhất có thể được, cùng với nó là giảm SNR và làm cho dung lượng hệ thống lớn nhất
3.4. TÍNH PHI TUYẾN CỦA HỆ THỐNG THÔNG
TIN QUANG GHÉP BƯỚC SÓNG (tiếp)
+ Quan điểm thứ ba đang rất được quan tâm là cơ chế hoạt động xử lý tín hiệu quang, trong đó các hiệu ứng phi tuyến mạnh được chú ý sử dụng cho việc một tín hiệu ánh sáng điều khiển một kênh dữ liệu khác
Tương tác phi tuyến giữa tín hiệu và môi trường truyền dẫn sợi quang Silica bắt đầu xuất hiện khi công suất tín hiệu quang tăng để đạt được cự ly dài hơn và tốc độ cao hơn; do đó, tác động của sợi quang phi tuyến thể hiện rõ khi xem xét cả hai vấn đề quan trọng là hệ thống dung lượng cao và đường truyền không lặp khoảng cách lớn
Tính phi tuyến có thể phân loại theo tán xạ (tán xạ kích thích Brillouin và tán xạ kích thích Raman) hoặc các hiệu ứng liên quan tới hiệu ứng Kerr đó là chiết suất phụ thuộc cường độ (điều chế tự dịch pha, điều chế pha chéo, tính không
ổn định điều biến hoặc trộn bốn bước sóng)
Tính đa dạng của các yếu tố ảnh hưởng tới tính chặt chẽ của hiệu ứng phi tuyến, bao gồm cả đặc tính tán sắc sợi, vùng lõi hiệu dụng của sợi, số lượng và khoảng cách các kênh trong hệ thống, toàn bộ độ dài hệ thống không trạm lặp
3.4. TÍNH PHI TUYẾN CỦA HỆ THỐNG THÔNG
TIN QUANG GHÉP BƯỚC SÓNG (tiếp)
Ở mức công suất thấp, véctơ phân cực của vật liệu điện môi có mối quan hệ
với vector cường độ điện trường E sao cho:
P = 0E (3.1)
0 là hằng số điện môi chân không, 0 là hệ số phân cực môi trường; công thức chỉ đúng khi trường tác dụng nhỏ so với trường liên kết điện tử và nguyên tử; ở trường quang mạnh có mức năng lượng cao hơn, trường tác dụng gây ra hoạt động phi điều hoà của các điện tử liên kết, dẫn đến quan hệ phi tuyến giữa véc tơ phân cực và trường tác dụng thể hiện
P= 0((1)E + (2)EE + (3)EEE + ...) (3.2)
Trong đó (2)E và (3)E là các hệ số phi tuyến; chính sự khác nhau của trường quang tác dụng tạo nên một số hiện tượng quang học phi tuyến