Chƣơng này tập trung vào hệ thống quang đƣờng dài, việc điều khiển tán sắc sẽ giúp cho việc mở rộng khoảng cách truyền từ 10km cho đến vài trăm km. Vấn đề quan trọng là điều khiển tán sắc nhƣ thế nào để có thể sử dụng đƣợc cho hệ thống đƣờng dài với khoảng cách có thể lên đến hàng ngàn km. Nếu tín hiệu quang đƣợc lặp lại mỗi 100-200 km. Tất cả các kỹ thuật đƣợc đề cập trong chƣơng này sẽ hoạt động tốt vì hiệu ứng phi tuyến không đƣợc tích lũy trong hệ thống đƣờng dài. Ngƣợc lại nếu tín hiệu đƣợc duy trì trong miền quang bằng cách sử dụng các bộ
59
khuếch đại chu kỳ thì các hiệu ứng phi tuyến nhƣ SPM, XPM (cross phase modulation) và FWM sẽ đƣợc giới hạn. Do đó tác động của hiệu ứng phi tuyến lên chế độ hoạt động của hệ thống điều khiển tán sắc đã đƣợc nghiên cứu 1 cách sâu sắc. Trong chƣơng này sẽ tập trung vào hệ thống quang đƣờng dài mà bản đồ điều khiển tán sác và suy hao đƣợc sử dụng đồng thời Periodic Dispersion Maps ( Bản đồ tán sắc tuần hoàn)
Hình 3. 4. Vòng lặp quang dùng để phát tín hiệu ở tốc độ 10 Gb/s trên khoảng cách 10.000 km sợi quang chuẩn sử dụng SCF.
Khi không có hiệu ứng phi tuyến, tổng tán sắc vận tốc nhóm GVD tích lũy trên chiều dài hàng ngàn km có thể đƣợc bù tại đầu thu cuối cùng của hệ thống. Lý do là mỗi xung quang đƣợc tái tạo lại nhƣ gốc trong thời bit của hệ thống tuyến tính, ngay cả khi nó đƣợc trải rộng trên vài thời bit trƣớc khi GVD đƣợc bù.
Sự tƣơng tác phi tuyến xung quang cùng kênh (intrachannel effects), và trên các kênh lân cận trong hệ thống WDM làm giảm chất lƣợng tín hiệu đến mức mà việc bù tán sắc GVD tại phía thu cũng không thể thực hiện đƣợc trong mạng đƣờng dài.
Một giải pháp đơn giản là kỹ thuật periodic dispersion management (điều khiển tán sắc tuần hoàn) .Ý tƣởng cơ bản khá đơn giản là dùng bộ trộn quang với tán sắc vận tốc nhóm GVD dƣơng và âm trong 1 chu kỳ để tổng tán sắc trên mỗi
60
chu kỳ gần bằng 0. Mô hình đơn giản nhất chỉ sử dụng 2 sợi quang có độ tán sắc ngƣợc nhau và chiều dài tán sắc trung bình:
1 1 2 2
( ) / m
D D L D L L ( 3 . 1 3 )
Với Dj là tán sắc sợi quang có chiều dài Lj (j=1,2) và Lm = L1 + L2 là chu kỳ của bản đồ tán sắc. Nếu D~0 thì tán sắc đƣợc bù trên mỗi chu kỳ. Chiều dài Lm là 1 thông số thiết kế tự do mà có thể đƣợc chọn để phù hợp với yêu cầu làm việc của hệ thống. Thực tế, thông thƣờng chọn Lm bằng với khoảng khuếch đại amplifier spacing LA . Điển hình Lm = LA =80Km cho hệ thống quang mặt đất nhƣng sẽgiảm xuống còn khoảng 5 km chohệ thống dƣới mặt biển.
Do sự cân nhắc về chi phí, các cuộc thí nghiệm sử dụng 1 vòng lặp quang làm tín hiệu quay vòng nhiều lần để tái tạo cho hệ thống quang đƣờng dài.
Hình 3.4 chỉ ra sơ đồ vòng lặp quang. Nó đã đƣợc sử dụng với tốc độ 10 Gb/s khoảng cách truyền 10.000 km sợi quang chuẩn với suy hao chu kỳ và điều khiển tán sắc . 2 bộ chuyển mạch quang quyết định vòng tuần hoàn. Chiều dài vòng lặp và số vòng xác định tổng khoảng cách truyền.Chiều dài vòng lặp chuẩn điển hình là 300-500 km. Chiều dài của DCF đƣợc chọn thỏa mãn pt 8.1 và đƣợc thiết lập L2 = −D1 L1 / D2 cho bù tán sắc toàn phần (D=0). Một bộ lọc bandpass quang cũng đƣợc thêm vào bên trong vòng lặp để giảm ảnh hƣởng của nhiễu khuếch đại.