thiết bị XPM tích hợp lai và SIPAS
Sự bùng nổ nhu cầu về lưu lượng dữ liệu đòi hỏi xử lí tín hiệu tốc độ cao bằng chuyển đổi bước sóng sử dụng như mạng sóng ánh sáng hai chiều (PLC) thiết bị điều biến pha chéo tích hợp lai (XPM) hoặc SIPAS tích hợp đơn khối. Thiết bị XPM hoạt động với công suất vào nhỏ khoảng 10 dBm và có thể sử dụng để điều chỉnh bước sóng hoặc giám sát sự tán sắc mode phân cực(PMD) của kênh WDM, trong khi SIPAS hoạt động ở tốc độ cao. Phần này sẽ xem xét tốc độ bit và dạng chuyển đổi giữa tốc độ chuyển đổi cao (10 Gbit/s) tín hiệu NRZ và tốc độ rất cao(40 Gbit/s) tín hiệu RZ bằng chuyển đổi nhiều bước sóng.
3.3.1 Giới thiệu
Trong tương lai gần, lưu lượng dữ liệu khổng lồ đòi hỏi tốc độ bit cao 10Gbit/s, thậm chí với các mạng trung tâm, như hình 3.18. Để phục vụ một số các mạng trung tâm sẽ cần tốc độ bit cực cao hơn 40 Gbit/s. Do đó tốc độ bit chuyển đổi giữa mạng 10 Gbit/ s và 40Gbit/s là tuyệt đối cần thiết. Chuyển đổi tốc độ bit trong mạng quang có những thuận lợi đó là hoạt động không phụ thuộc tốc độ bit và có khả năng vượt ra khỏi giới
hạn tốc độ của thiết bị điện. Trước khi chuyển đổi tốc độ bit, kĩ thuật đơn giản là điều chỉnh pha của kênh 10Gbit/s là rất cần thiết. Vả lại, chuyển đổi nên hoạt động để các kênh sóng ghép kênh phân chia theo bước sóng.
Hình 3.18. Cấu hình mạng trong tương lai gần
Để chuyển đổi tốc độ bit toàn quang, chuyển đổi bước sóng tốc độ cực cao sử dụng điều biến pha khác nhau (DPM) là một trong những triển vọng nhất. Tuy nhiên, thiết bị DPM thường cần dạng RZ (Return- to-Zero). Trong khi hệ thống WDM 10Gbit/ s sử dụng dạng tín hiệu NRZ. Dạng tín hiệu RZ cũng thuận tiện để truyền dẫn tín hiệu quang tốc độ cao, bởi vì tín hiệu xung ngắn RZ làm giảm sự giảm phẩm chất tín hiệu sinh ra từ sợi quang phi tuyến, như tự điều biến pha.
Chuyển đổi tốc độ bit được phát triển tại nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới. Chuyển đổi TDM-WDM và chuyển đổi lại WDM-TDM (TDM: ghép kênh phân chia theo thời gian) đã chứng minh được lợi ích của nguồn siêu liên tục. Dạng tín hiệu TDM- WDM có thể thu được bằng cách sử dụng trực tiếp FWM (trộn 4 bước sóng) trong bộ khuyếch đại quang bán dẫn (SOA) hoặc giao thoa kế Mach-Zehner. Tất cả các loại Mikkenson chuyển đổi RZ thành NRZ sử dụng máy giao thoa kế Michelson hoạt động tích hợp nguyên khối. Tuy nhiên, tất cả các thí nghiệm này đều có tốc độ bit và dạng chuyển đổi/ chuyển đổi lại, tốt như điều chỉnh pha cho các kênh WDM.
Phần này đã giải thích thành công chuyển đổi tốc độ bit hoàn toàn của kênh WDM 10Gbit/s thành kênh WDM 40Gbit/s, bao gồm dạng chuyển đổi NRZ thành RZ và ngược lại. Kĩ thuật chìa khóa là chuyển đổi bước sóng sử dụng giao thoa kế Sagnac nguyên khối tích hợp với cấu trúc khuyếch đại nền (SIPAS). Thủ tục chìa khóa, mà pha điều chỉnh của tín hiệu 10Gbit/s, sử dụng chuyển đổi bước sóng đơn giản với điều biến pha chéo tích hợp lai.
Một kĩ thuật quan trọng khác đưa ra cho mạng tốc độ cực cao đó là bù tán sắc mode phân cực(PMD), giám sát các trạng thái khác nhau của trễ nhóm (DGD) là tuyệt đối cần thiết để bù PMD. Như trong hình 3.19, nhiều thiết bị gần như được cung cấp sử dụng mạch điện. Một phương pháp đơn giản để giám sát DGD là đo cường độ một nửa tần số tín hiệu vào. Đây là một phương pháp tao nhã vì nó yêu cầu chỉ cần phôtôđiôt (PD), bộ lọc thông thấp (BPF) và một đồng hồ đo công suất. Tuy nhiên, nó yêu cầu PD tốc độ cao, khi mà tốc độ giới hạn mạng lên đến 100Gbit/s. Bộ lọc thông thấp chuyển đổi hoàn toàn tần số vào, khi đó nó làm nhiễu loạn độ trong suốt tốc độ bit của mạng quang điện.
Hình 3.19. Cấu hình của bộ bù PMD
Để bù PMD của tín hiệu tốc độ cực cao(>80 Gbit/s), đã mong đợi vào kĩ thuật giám sát quang. Các loại Rosenfeldt khác thực hiện lần đầu tiên chứng minh bù PMD tại 80Gbit/s, sử dụng phân tích phân cực để ước lượng độ phân cực(DOP) kết hợp với bộ xáo trộn phân cực tại sợi vào. Một kĩ thuật khác để các bộ kiểm tra bù 160Gbit/s của các tín hiệu dữ liệu sử dụng phương pháp giám sát lấy mẫu tín hiệu quang. Kĩ thuật này đã cải thiện chính xác thông tin bởi vậy nó có độ tương quan cao với tốc độ bit (BER), đây là mục tiêu cuối cùng để cải tiến. Tuy nhiên các kĩ thuật này yêu cầu thiết bị đắt tiền cho mỗi kênh WDM, mà có thể khó khăn để áp dụng vào hệ thống WDM lớn với nhiều kênh.
Có một kĩ thuật mới được đề xuất để giám sát trạng thái DGD của sợi quang sử dụng thiết bị chuyển đổi bước sóng tích hợp lai. Nhờ có hoạt động XOR của chuyển đổi bước sóng, kĩ thuật này có tốc độ bit độc lập và dạng tín hiệu bit độc lập. Tích hợp lai rất tích cực vì có một mạng sóng ánh sáng phẳng (PLC) có thể dễ dàng cung cấp bộ tách chùm phân cực(PBS) là một chìa khóa để bù PMD. Bằng cách giám sát công suất ra của bộ chuyển đổi bước sóng, chúng ta sẽ thành công trong việc bù cho dạng tín hiệu RZ 40Gbit/s, RZ 80Gbit/s, NRZ 40Gbit/s. Công suất trung bình thường là 0.8dB.