a) Tổng quan éịnh nghĩa
Bộ lọc là thiết bị chỉ cho phộp một kờnh bước súng đi qua, khúa đối với tất cả cỏc kờnh bước súng khỏc. Nguyờn lý cơ bản nhất của bộ lọc là sự giao thoa giữa cỏc tớn hiệu, bước súng hoạt động của bộ lọc sẽ được cộng pha nhiều lần khi đi qua nú, cỏc kờnh bước súng khỏc, ngược lại, sẽ bị triệt tiờu về pha. Tuỳ thuộc vào khả năng điều chỉnh kờnh bước súng hoạt động, người ta chia bộ lọc làm hai loại: bộ lọc cố định (fixed filter) và bộ lọc điều chỉnh được (tunable filter). Hỡnh 2.9 là sơ đồ khối bộ lọc cố định và bộ lọc điều chỉnh được.
Hỡnh 2.9. Sơ đồ khối của bộ lọc. (a) bộ lọc cố định λk. (b) bộ lọc cú thể điều chỉnh bước súng được trong khoảng ∆λ
Yờu cầu đối với bộ lọc
Hiện nay, cú rất nhiều cụng nghệ chế tạo bộ lọc. Tuy nhiờn, yờu cầu chung đối với tất cả cỏc cụng nghệ là:
- Bộ lọc tốt phải cú giỏ trị suy hao xen IL thấp.
- Bộ lọc phải khụng phụ thuộc nhiều vào trạng thỏi phõn cực của tớn hiệu đưa vào. - Dải thụng hoạt động của bộ lọc phải khụng nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ của mụi trường. Bộ lọc phải đảm bảo trong khoảng nhiệt độ hoạt động (thường là khoảng 100o
C) Độ dịch dải thụng hoạt động phải khụng vượt quỏ khoảng cỏch giữa hai kờnh bước súng hoạt động gần nhất.
- Khi ứng dụng ghộp nối tiếp nhiều bộ lọc trong hệ thống WDM, băng thụng hoạt động sẽ bị thu hẹp lại. éể hạn chế tối đa điều này, cỏc bộ lọc phải cú hàm truyền đạt trong khoảng bước súng hoạt động là bằng phẳng.
- Hàm truyền đạt của bộ lọc phải cú độ dốc lớn để trỏnh giao nhau ở phần vạt của hai bước súng lõn cận, gõy xuyờn nhiễu giữa cỏc kờnh.
- Giảm chi phớ sản xuất. Vấn đề này lại phụ thuộc vào cụng nghệ chế tạo. Tuy nhiờn, khi vấn đề này đặt lờn hàng đầu thỡ ta sẽ cú hai lựa chọn. Thứ nhất là dựng cụng nghệ ống dẫn súng, cho phộp sản xuất trờn những vi mạch tớch hợp quang (bự lại hoạt động phụ thuộc vào trạng thỏi phõn cực của súng quang). Thứ hai là dựng cụng nghệ sản xuất cỏc thiết bị thuần quang, tuy khú khăn trong tớch hợp mạch nhưng cú nhiều ưu điểm là: khụng phụ thuộc vào trạng thỏi phõn cực của súng quang, ghộp súng từ sợi quang vào thiết bị dễ dàng.
Hỡnh 2.10. (a) cỏc thụng số đặc trưng của bộ lọc. (b) Độ gợn súng của bộ lọc
Hỡnh 2.10 minh họa cỏc đặc tớnh đặc trưng cho một bộ lọc, cỏc đặc tớnh đú được định nghĩa như sau:
- Bước súng trung tõm: phải là bước súng tuõn theo tiờu chuẩn ITU-T
- éộ rộng băng thụng (Pass Bandwidth): là độ rộng của hàm truyền đạt tại mức suy hao xen cỏch đỉnh 0.5 dB. Trong một số trường hợp, người ta cũn cú thể xột băng thụng đi qua 1 dB, 3dB. éặc tớnh này rất quan trọng vỡ laser trong trường hợp khụng lớ tưởng chỉ phỏt tớn hiệu cú bước súng dao động nhất định so với bước súng trung tõm được qui định theo chuẩn ITU-T.
- éộ rộng băng chặn (Stop Bandwidth): là độ rộng của hàm truyền đạt tại mức suy hao xen cỏch đỉnh 20 dB. Dải chặn của bộ lọc phải càng nhỏ càng tốt để trỏnh hiện tượng xuyờn nhiễu giữa cỏc kờnh.
- éộ cỏch li (Isolation): để chỉ cụng suất của một kờnh bước súng xuyờn nhiễu sang cỏc kờnh bước súng lõn cận.
- éộ gợn súng (Ripple): là độ chờnh lệch đỉnh-đỉnh trong phạm vi một kờnh bước súng.
- Hệ số sử dụng băng thụng BUF (Bandwidth-utilization Factor): là tỉ số của độ rộng kờnh truyền LW (Linewidth) của ỏnh sỏng được truyền đi so với ỏnh sỏng phản xạ tại một mức suy hao xỏc định. Bộ lọc lớ tưởng phải cú BUF = 1. Trờn thực tế, khi IL = -25 dB thỡ BUF ≈ 0.4. Nếu bộ lọc thuộc loại cú thể điều chỉnh bước súng được, nú cũn cú thờm cỏc đặc tớnh nữa như là:
- Khoảng điều chỉnh bước súng động: là khoảng bước súng mà trong phạm vi hoạt động của bộ lọc.
- Số kờnh bước súng cú thể xử lý: là tỉ lệ khoảng điều chỉnh bước súng động trờn khoảng cỏch giữa cỏc kờnh bước súng.
- Thời gian điều chỉnh: Thời gian điều chỉnh giữa cỏc kờnh bước súng hoạt động khỏc nhau.
- Tỉ lệ nộn biờn SSR (Sidelobe Suppression Ratio): là khoảng cỏch giữa giỏ trị cụng suất đỉnh so với giỏ trị cụng suất lớn nhất ở biờn.
- éộ phõn giải: là độ dịch bước súng nhỏ nhất bộ lọc cú thể nhận biết được.