b) Các ứng dụng của bộ lọc phản xạ Bragg
4.1.2Mạng quảng bá
Trong mạng quảng bá, nhiều kênh tín hiệu đ−ợc ghép lại và truyền tới một nhóm thuê bao. Tại mỗi thuê bao, bộ thu thực hiện chức năng lựa chọn một kênh thích hợp thông qua việc tách kênh. Mạng truyền hình cáp CATV là một ví dụ của mạng quảng bá. Nhiều kênh truyền hình đ−ợc ghép lại và đ−a tới một bus quang chung, sau đó phân phối tới từng thuê bao riêng biệt. Hình 4.2 là sơ đồ của mạng WDM quảng bá sử dụng sao quảng bá. Mỗi kênh tín hiệu đ−ợc điều chế với một b−ớc sóng riêng. Các kênh này đ−ợc ghép với nhau nhờ một coupler quang thụ động và đ−ợc phân phối đồng đều tới tất cả các bộ thu. Mỗi thuê bao nhận đ−ợc toàn bộ dung l−ơng của hệ thống và lựa chọn một kênh thích hợp. Mạng này còn đ−ơc gọi là mạng phát quảng bá và thu lựa chọn. Nếu hệ thống thông tin quang sử dụng kĩ thuật tách sóng coherent thì phía thu có thể lựa chọn kênh bằng cách thay đổi băng thông bộ lọc trung tần hoặc điều chỉnh tần số dao động nội. Nếu hệ thống sử dụng kĩ thuật tách sóng trực tiếp thì ta dùng các bộ lọc quang để lựa chọn b−ớc sóng cần thiết.
Hiện nay tồn tại rất nhiều ứng dụng của mạng quảng bá ở cấp độ thí nghiệm. Gần đây có một thí nghiệm về sao quảng bá 8x8 để phân phối 7 kênh tín hiệu, khoảng cách các kênh 15 nm. Mỗi bộ thu có một bộ lọc khả chỉnh băng thông 10 nm và dải điều chỉnh 400 nm. Ngoài ra còn một số thí nghiệm khác sử dụng kĩ thuật tách sóng coherent, thực hiện ghép 10 kênh quang 70Gb/s, và khoảng
cách kênh 6GHz. Thí nghiệm này sử dụng sao quảng bá 128 x128 để đ−a tín hiệu tới nhiều thuê bao khác nhau.
Trong mạng quảng bá, có hai vấn đề cần đ−ợc quan tâm là suy hao phân bố và suy hao xen. Suy hao phân bố là do tín hiệu trên đ−ờng truyền đ−ợc chia đều tới tất cả các thuê bao. Mỗi thuê bao nhận một phần công suất của tín hiệu tổng. Suy hao phân bố tăng khi N tăng, do đó nó giới hạn N nhỏ hơn 100 nếu không sử dụng các bộ khuếch đại quang để bù suy hao. Đối với sao quảng bá Nx N, suy hao phân bố giảm và công suất tín hiệu mà mỗi thuê bao nhận đ−ợc là:
PR =(PT /N) (1- δ) log
2N (1-CL) (4-2) Trong đó: PT là công suất truyền trung bình của tín hiệu
δ là suy hao xen của mỗi coupler cấu tạo nên sao quảng bá
CLlà các loại suy hao khác nh− suy hao sợi quang, suy hao connector Công suất nhận đ−ợc PRphải lớn hơn độ nhạy máy thu Prec .Precđ−ợc xác định nh− sau:
Prec= NP hν B (4-3)
Trong đó: NP là số l−ợng photon trung bình trên một bit tại mức công suất vào bằng độ nhạy máy thu.
λ1,λ2
Bộ Bộ
thu khả Saoquảng bá
B là tốc độ bit của mỗi kênh tín hiệu.
Từ công thức (4-2),(4-3) và giả thiết PR = Prec ta có:
(1 )log2 (1 ) L N P T C h N P BN − − = δ ν (4-4)
Từ công thức (4-4) ta có thể dự báo dung l−ợng của mạng quảng bá. Trong máy thu coherent NP = 1000, công suất truyền lớn nhất PT = 1mW, ở b−ớc sóng 1550 nm năng l−ợng photon hν = 0,8 eV. Giả sử suy hao coupler và các suy hao khác đều bằng không. Khi đó, B.N = 78 Tb/s. Trong tr−ờng hợp tách sóng trực tiếp NP =100 thì B.N = 7,8 Tb/s. Trong thức tế, giá trị B.N th−ờng nhỏ hơn vì luôn tồn tại suy hao coupler, một số suy hao khác và công suất phát quang cũng nhỏ hơn.
Hình 4.3 chỉ ra sự phụ thuộc của B.N vào số l−ợng kênh N của hai ph−ơng pháp tách sóng coherent và tách sóng trực tiếp. B.N = 10 Tb/s trong tr−ờng hợp lí t−ởng không có suy hao của coupler quang (đ−ờng 1). Khi lấy δ = 0.05 (suy hao của coupler bằng 0,2dB) ta đ−ợc đ−ờng 2. Hai đ−ờng cong 3 và 4 biểu diễn B.N trong tr−ờng hợp thực tế. Các đ−ờng đứt nét biểu diễn B.N với các tốc độ bit
Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của BN vào số l−ợng kênh N
cố định. Từ đồ thị ta có, khi B =622Mb/s và tách sóng trực tiếp thì B.N= 1Tb/s, N =1600. Khi tách sóng coherent thì B.N = 3 Tb/s và N =4800.
Ta có thể khắc phục các ảnh h−ởng của suy hao phân bố bằng cách sử dụng các bộ khuyếch đại quang. Năm 1990 có một thí nghiệm sử dụng hai bộ khuyếch đại quang EDFA trong mạng quảng bá, mạng này có dung l−ợng khoảng 39,5 triệu thuê bao. Bộ khuyếch đại có chức năng bù phần năng l−ợng bị suy hao do phân bố, đảm bảo công suất tín hiệu tại mỗi thuê bao là đủ lớn. Ngoài ra, còn một hệ thống thí nghiệm nữa có số thuê bao là 43,8 triệu, dung l−ợng của hệ thống 39,81Gb/s và khoảng cách truyền dẫn là 507km.