Dạng hàm số của FG xuất phát từ công suất đỉnh đã đợc cải thiện cần thiết trong cơ chế soliton trung bình.
Những sự thăng giáng không ổn định về biên độ sẽ dẫn đến sự suy giảm tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) của chùm bit soliton. Mặc dù không rõ ràng, những sự thăng giáng về tần số cũng gây ra jitter thời gian làm ảnh hởng đến chất lợng các thông tin soliton và làm giới hạn khoảng cách truyền dẫn tổng.
3.1.3. Jitter thời gian
Khoá luận tốt nghiệp
khoảng cách truyền dẫn của một tuyến soliton vẫn bị giới hạn, đó là do Jitter thời gian gây ra. Một hệ thống thông tin soliton có thể hoạt động một cách tin cậy chỉ khi nếu tất cả các soliton bộ thu đúng vào khe bit đã đợc ấn định của chúng. Có một số cơ chế vật lý đã làm chệch vị trí của soliton so với vị trí ban đầu của nó tại giữa bit.
- Jitter Gordon - Haus
Nh đã thấy trong phần trớc, các bộ khuếch đại quang đã làm sinh thêm nhiễu ảnh hởng đến cả biên độ và tần số của soliton đợc khuếch đại. Những thăng giáng của biên độ đã làm suy giảm tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR của cả chuỗi bit soliton. Sự suy giảm SNR mặc dù không mong muốn cũng không phải là một yếu tố giới hạn chính. Trong thực tế sự thăng giáng biến động về tần số mới là yếu tố ảnh hởng mạnh đến chất lợng hệ thống hơn do nó sinh ra jitter thời gian. Bản chất của jitter có thể đợc hiểu khi lu ý từ phơng trình (3.9) rằng sự thay đổi về tần số soliton ω cũng ảnh hởng đến vận tốc nhóm hoặc tốc độ tại đó mà soliton lan truyền qua sợi. Vì ω dao động do có nhiễu khuếch đại cho nên thời gian lan truyền của soliton qua tuyến sợi cũng là giá trị ngẩu nhiên. Những biến động trong thời gian di chuyển đến của một soliton đi tới bộ thu đợc gọi là jitter thời gian Gordon- Haus.
Có thể tính toán độ biến thiên của jitter thời gian nhờ lý thuyết nhiễu loạn soliton. Khi không có nhiễu loạn khác trong sợi thì có thể đặt ε(uS) = 0 trong các phơng trình (3.10) đến (3.13). Phơng trình (3.12) chi phối vị trí soliton sẽ dể dàng để tích phân để thu đợc q(ξ) = -Ωξ. Tại điểm cuối của một khoảng cách khuếch đại jitter trở thành q = -ΩξA. Do dịch chuyển ngẩu nhiên tích tụ qua tầng bộ khuếch đại, cho nên tổng jitter thời gian đối vói chuỗi NA bộ khuếch đại là tổngazất cả các thành phần jiter và trở thành: ∑∑ = = Ω − = NA P P i i q 1 1 ξ (3.20)
Khoá luận tốt nghiệp
Với Ωi là dịch chuyển tần số do bộ khuếch đại thứ i sinh ra. Với giới hạn NA, tổng trên toàn NA bộ khuếch đại có thể đợc thay thế bằng một số nguyên và độ biến thiên của jiter thời gian sẽ là:
3 2 2 3 2 2 >−< > = Ω =< ξ δ σ A A GH N q q (3.21) ở đây δ2
Ω đợc cho bởi phơng thình (3.16). Do soliton cần đi đến khe bit đã định của nó để đợc nhận dạng đúng tại bộ thu cho nên jitter thời gian đến cần một phần nhỏ của khe bit. Yêu cầu này có thể đợc viết là σGH.T0 < fj/B với fj là một phần của khe bit mà soliton có thể chuyển đến mà không làm ảnh hởng đến chất l- ợng hệ thống. Sử dụng LT = NA ξA LD, B = (2q0T0 )-1, NS = 2p0 T0 /(ηω0 ), và p0 = (γLD)-1 trong phơng trình (3.21) tích khoảng cách - tốc độ bit BLT bị giới hạn bởi :
3 / 1 0 2 9 ≤ D h q F n L f BL G SP A j T λ γ π (3.22)
Với D = -2πcβ2/λ là tham số tán sắc, giá trị cho phép của fj
Tuỳ thuộc vào BER có thể chấp nhận và vào chi tiết thiết kế bộ thu thông thờng thì fj ≈ 0,1.
- Jitter âm học
Cơ chế jitter thời gian giới hạn khoảng cách truyền dẫn tổng có bản chất của nó nằm trong hiện tợng sóng âm học đơn giản. Sự giam trờng quang trong lõi sợi đã tạo nên gradien trờng theo hớng tâm của sợi. Gradien này của trờng điện dẫn đến sự hình thành các sóng âm học thông qua sự hãm điện, một hiện tợng tạo ra sự thay đổi mật độ do những thay đổi trờng điện. Do chỉ số chiết suất của thuỷ tinh nóng chảy có liên quan đến tỷ trọng của vật cho nên có thể liên tởng sự thay đổi về chỉ số chiết suất với sự tạo ra sóng âm học những thay đổi về chỉ số chiết suất nh vậy kéo dài khoảng 2ns, xấp xỉ khoảng thời gian đợc yêu cầu để sóng âm
Khoá luận tốt nghiệp
Vì các soliton nối tiếp nhau với khoảng thời gian ngắn hơn nhiều (0,1ns đối với B = 10Gbit/s) nên sóng âm học đợc một soliton phát ra sẽ ảnh hởng đến hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm các soliton tiếp theo.
Nếu một chuỗi bit chỉ chứa các bit “1” sao cho soliton chiếm riêng một khe bit, thì tất cả các soliton có thể đợc dịch chuyển cùng một lúc một lợng nh nhau nhờ sự bức xạ của các sóng âm học. Tuy nhiên, chuỗi bit đã đợc mã hoá thông tin chứa một chuỗi ngẫu nhiên các bit “0” và ”1” cho nên sự thay đổi về vận tốc nhóm của soliton đã định sẽ phụ thuộc vào sự có mặt hay không có mặt của các soliton trong hàng chục các khe bit trớc đó. Vì thế, các soliton khác nhau có các vận tốc chênh lệch khác nhau một chút làm sinh ra jitter đồng bộ. Vì vậy, jitter âm học có nguồn gốc quyết định, trái với jitter Gordon - Haus có bản chất ngẫu nhiên. Nhờ bản chất quyết định của jitter âm học mà có thể giảm ảnh hởng của nó trong thực tế bằng cách dịch chuyển cửa sổ thu tại bộ thu thông qua một mạch điều chỉnh tự động hoặc sử dụng một loại mã hoá thích hợp.
Mặc dù nói chung jitter âm học có giá trị nhỏ hơn Gordon – Haus, nhng jitter âm học có thể đóng góp đáng kể vào tổng jitter thời gian hệ thống thông tin soliton, đặc biệt nếu tán sắc sợi lớn.
- Tán sắc phân cực mode
Trong hệ thống thông tin soliton, tất cả các soliton đều đợc phát ra với cùng trạng thái phân cực tại đầu vào của tuyến sợi quang. Tuy vậy, khi các soliton đợc khuếch đại theo định kì thì trạng thái phân cực của chúng trở thành ngẫu nhiên vì bức xạ tự phát đợc khuếch đại ASE đợc thêm vào tại mọi bộ khuếch đại đều phân cực ngẫu nhiên. Những sự bất ổn định phân cực nh vậy đều dẫn đến jitter thời gian các soliton đi đến thông qua sự lỡng chiết của sợi do hai thành phần cực trực giao lan truyền với các vận tốc nhóm hơi khác nhau một chút. Hiện tợng tán sắc phân cực mode (PMD) và ảnh hởng của nó đợc đánh giá bằnh tham số PMD là DP. Jitter thời gian sinh ra do sự kết hợp của ASE và PMD nh sau:
Khoá luận tốt nghiệp A P S G SP Pol L L D N F n 2 2 2 . 16 π σ = (3.23)
σPol tăng tuyến tính theo khoảng cách truyền dẫn L Các giá trị σPol thờng là nhỏ, nh vậy gần nh không ảnh hởng đến các hệ thống thông tin soliton 10gbit/s có khe bit rộng 100ps. Tuy nhiên, đối với các sợi có các giá trị tham số PMD lớn hơn (DP > 1ps/νkm), thì jitter thời gian sinh ra do PMD sẽ trở nên tơng đối quan trọng.
- Tơng tác soliton
Khi không có nhiễu khuếch đại thì các soliton sẽ dịch chuyển vị trí của chúng theo phơng thức xác định do các lực hút hoặc đẩy giữa chúng. Vì lực tơng tác giữa hai soliton phụ thuộc nhiều vào khoảng cách và pha tơng đối của chúng, cả hai yếu tố này đều không ổn định do có nhiễu khuếch địa, cho nên tơng tác soliton cũng làm thay đổi đáng kể jitter thời gian Gordon – Haus. Xét những thay đổi do nhiễu của pha tơng đối của các soliton cạnh nhau ta thấy jitter thời gian của các soliton tơng tác nhìn chung bị tăng lên do nhiễu khuếch đại. Tuy nhiên đối với mức độ chênh lệch pha đầu vào lớn gần bằng π giữa các soliton gần nhau thì tính ngẫu nhiên pha làm giảm jitter thời gian.
Hệ quả quan trọng của tơng tác soliton là tính thống kê của jitter thời gian chênh lệch nhiều so với tính thống kê Gaussian hi vọng từ jitter Gordon – Haus khi không có tơng tác soliton. Những hiệu chỉnh không theo phơng pháp gaussian nh vậy có thể xẩy ra cả khi tơng tác soliton tơng đối yếu (q0 > 0) chúng thể hiện thông qua sự tăng tỉ số lỗi bit, và phải đợc tính đến khi đánh giá chính xác chất l- ợng hệ thống.