Khi tốc độ của một kênh đơn lên đớn 40Gbps, thành phần tán sắc bậc ba hoặc cao hơn tác động gây ảnh hƣởng cho tín hiệu quang. Một ví dụ, một bit ở tốc độ 100Gbps chỉ có bề rộng 10ps còn nếu là xung quang RZ thì bề rộng xung chỉ <5ps.
72
Khoảng cách truyền tối đa giới hạn bởi thành phần tán sắc thứ ba đƣợc tính theo công thức (3.30).
3 1 3
0, 034( )
L B (3.30)
Với B là tốc độ truyền. Ở tốc độ 200Gbps, L bị giới hạn ở khoảng cách 50km và giảm xuống chỉ còn 3,4km với tốc độ truyền 500Gbps với giá trị β3 thƣờng dùng là 0,08 ps3/km. Rõ ràng, cần phải có kỹ thuật để bù đồng thời cả thành phần tán sắc bậc hai và bậc ba khi tốc độ một kênh lên đến 100Gbps.
Giải pháp đơn giản nhất để bù thành phần tán sắc bậc ba là sử dụng sợi DCF có độ dốc tán sắc âm và có cả hai thành phần β2 và β3 là đều ngƣợc lại so với β2 và β3 của sợi quang tiêu chuẩn. Điều kiện cần cho việc thiết kế sợi quang loại này là sợi quang có đƣợc bằng cách giải phƣơng trình trên sử dụng biến đổi Fourier. Đối với tuyến quang sử dụng hai sợi quang khác nhau có chiều dài L1 và L2 điều kiện để bù tán sắc đƣợc là: 21 1 22 2 31 1 32 2 0 0 L L L L (3.31)
Với β2j và β3j là các thông số tán sắc bậc hai và bậc ba của sợi quang có chiều dài Lj. Bằng cách sử dụng biểu thức trên kết hợp với điều kiện thứ hai có thể xác định đƣợc thông số tán sắc bậc ba của sợi DCF nhƣ sau:
22 32 21 1 31 31 2 L L (3.32)
Điều kiện này gần giống với phƣơng trình (3.28) đã xác định ở mục trƣớc cho sợi DCF trong hệ thống WDM vì β3 liên quan đến độ dốc tán sắc S.
Với hệ thống đơn kênh, băng thông tín hiệu đủ nhỏ khoảng 4nm để tốc độ có thể đạt 500Gbps và thỏa điều kiện (3.31). Yêu cầu này cũng có thể đƣợc đáp ứng dễ dàng ở các bộ lọc quang và cách tử chirp quang. Trong trƣờng hợp bộ lọc quang. Mạch sóng quang phẳng dựa trên nhiều bộ lọc giao thoa MZ dễ dàng đáp ứng đƣợc yêu cầu nêu trên do khả năng có thể lập trình đƣợc vốn có của các bộ lọc. Một thực nghiệm với bộ lọc đƣợc thiết kế để có độ dốc tán sắc -15,8ps/nm trên băng thông
73
170GHz. Bộ cân bằng hạn chế biến động lớn của tín hiệu ở phía cuối và giảm độ rộng của đỉnh chính từ 4,6-3,8ps
Hình 3. 7. Dạng xung ngõ ra khi truyền với khoảng cách 300km khi không và có dùng sợi dịch tán sắc
Các cách tử quang chirp thƣờng đƣợc sử dụng trong thực tế vì tính toàn quang của mạng. Các cách tử quang dài (~1m) đƣợc phát triển vào năm 1997. Vào năm 1998, cách tử quang chirp phi tuyến 6nm đã đƣợc sử dụng bù tán sắc bậc ba ở khoảng cách 60km. Việc ghép tầng các cách tử quang có thể tạo ra một bộ bù tán sắc có đặc tính tán sắc tùy ý và có khả năng bù các tán sắc bậc cao. Cách tử quang mảng ống dẫn sóng (Arrayed-Waveguide Grating) hoặc cách tử quang mẫu cũng có thể bù tán sắc cho các thành phần tán sắc bậc hai và bậc ba đồng thời. Mặc dù cách tử quang mẫu chirp phi tuyến có thể bù tán sắc điều khiển đƣợc cho nhiều kênh đồng thời, nhƣng băng thông của nó bị giới hạn. Cách tử quang mảng ống dẫn sóng kết hợp với bô lọc pha theo không gian có thể bù độ dốc tán sắc trên một băng thông lớn đến 8THz với các hệ thống đá kênh 40Gbps. Việc truyền tín hiệu tín hiệu 100Gbps với khoảng cách 10.000km đã đƣợc khảo sát bằng việc sử dụng kỹ thuật quang pha kết hợp giữa (midway optical phase conjugation) kết hợp với bù tán sắc bậc ba.
Một vài thử nghiệm trong việc truyền kênh đơn với tốc độ hơn 200Gbps đã đƣợc thực hiện. Ngƣời ta cũng đã tiến hành thử nghiệm với chu kỳ bit 2ps, nếu sử dụng mã RZ thì bề rộng xung chỉ có 1ps tƣơng ứng với tốc độ truyền 500Gbps sử dụng sợi DCF hoặc cách tử quang chirp để bù tán sắc β3 trên băng thông 4nm. Thực nghiệm vào năm 1996 tín hiệu 400Gbps đƣợc truyền sử dụng kỹ thuật bù tán sắc kết
74
hợp với xung phát 0,98ps trong khe thời gian 2,5ps. Nếu không bù thành phần tán sắc bậc ba, xung sẽ mở rộng ra 2,3ps sau 40km truyền và độ rộng chân xung mở rộng ra đến 5-6ps . Với việc bù tán sắc từng phần thành phần tán sắc bậc ba sẽ khắc phục việc chân xung bị mở rộng và bề rộng xung giảm xuống còn 1,6ps do đó tín hiệu 400Gbps sẽ dễ dàng khôi phục ở đầu thu. Xung ánh sáng hẹp 0,4ps đƣợc dùng vào năm 1998 để truyền tốc độ 640Gbps. Thực nghiệm vào năm 2001 đã nâng tốc độ truyền lên 1,28 Tbps bằng cách truyền xung có độ rộng 380fs trên chiều dài 70km. Việc truyền thông tin với xung hẹp yêu cầu phải thực hiện bù đồng thời thành phần tán sắc bậc hai, ba và bậc bốn. Nếu thực hiện điều chế sin pha phù hợp các xung chirp trƣớc khi truyền đi qua sợi quang bù tán sắc GVD, nó có thể bù đƣợc cả tán sắc bậc ba và bậc bốn.