Khi sử dụng EDFA trên tuyến thì vấn đề suy hao đã đƣợc giải quyết, cự ly truyền dẫn đƣợc nâng lên rõ rệt, nhƣng tổng tán sắc cũng tăng lên. Do đó, lại yêu cầu phải giải quyết vấn đề tán sắc, nếu không, không thể thực hiện đƣợc việc truyền thông tin tốc độ cao và truyền dẫn cự ly dài. Bây giờ, ảnh hƣởng của hiệu ứng tán sắc sợi quang lại là một yếu tố hạn chế chủ yếu, nhất là đối với hệ thống tốc độ cao lại càng thể hiện rõ rệt. Ví dụ, sợi quang G. 652 tán sắc ở tốc độ 2,5 Gbit/s cự ly bị hạn chế ở khoảng 928 km, nếu tốc độ tăng lên 10 Gbit/s thì cự ly truyền dẫn bị hạn chế chỉ còn 58 km. Bảng 1.2 nói về cự ly bị hạn chế bởi tán sắc khi không có trạm lặp.
Bản chất của tán sắc là sự giãn rộng xung tín hiệu khi truyền dẫn trên sợi quang. Tán sắc ảnh hƣởng đến các sợi đơn mode bao gồm: tán sắc vận tốc nhóm, tán sắc phân cực mode, tán sắc bậc cao và tán sắc dẫn sóng.
Tốc độ 1550nm (G.652) 1550nm (G.655) 1310nm (G.652) 2,5Gbps 928km 4528 km 6400 km 10 Gbps 58km 283km 400 km 20 Gbps 14,5km 70km 100 km 40 Gbps 3,6km 18 km 25 km
Bảng 2. 2. Cự ly bị hạn chế bởi tán sắc khi không có trạm lặp (trị số lý thuyết)
36
Phƣơng pháp xác định ảnh hƣởng của tán sắc đến hệ thống thông tin quang thông qua tính toán quỹ công suất hệ thống PB bằng việc thiết kế độ dài tuyến đƣợc thiết lập theo Công thức (2.12).
( ) ( , ) ( )
B t s M P D C C S S
P P t P G NF P P P N l N l dB
(2.14)
Trong đó: Pt(t): công suất tín hiệu phát có tính cả ảnh hƣởng chirp phi tuyến. G: độ khuếch đại của các bộ EDFA.
PM: công suất dự phòng của hệ thống.
PD: công suất tổn thất do tán sắc, đây chính là công suất tƣơng đƣơng do năng lƣợng phổ của xung tín hiệu bị dãn ra ngoài khe thời gian đã định sinh ra.
PP: công suất đền bù lƣợng công suất mất mát.
PS(G,NF): độ nhạy thu có tính cả ảnh hƣởng của bộ khuếch đại và nhiễu của EDFA.
NS và NC là số mối hàn và số mối nối quang.
Hình sau đây là kết quả tính toán tìm thấy sự mất mát công suất của hệ thống do tán sắc gây ra đối với hệ thống 1 Gbit/s và 2,5 Gbit/s. Kết quả cho thấy hệ thống 2,5 Gbit/s bị tổn thất công suất hệ thống nhiều hơn so với hệ thống 1 Gbit/s với cùng một giá trị tán sắc.
Đối với tốc độ bít 2,5 Gbit/s, công suất bị mất mát là không đáng kể khi tán sắc nhỏ hơn 100ps/nm. Tuy nhiên, mất mát công suất tăng dần dần trong khoảng từ 100ps/nm đến 200ps/nm. Khi tán sắc vƣợt quá 200ps/nm, lƣợng công suất quang bị tổn thất rất nhanh. Ở giá trị 300ps/nm thì công suất mất mát đã lên tới 4dB. Trong khi đó ở tốc độ 1 Gbit/s, sự mất mát công suất trong trƣờng hợp này gần bằng 0 khi tán sắc nhỏ hơn 100ps/nm, tới giá trị 760ps/nm thi công suất mất mát là 4 dB. Nhƣ vậy, rõ ràng rằng tán sắc làm giới hạn đáng kể tốc độ truyền dẫn của hệ thống thông tin quang.
37
Hình 2. 15. Kết quả tính toán lượng công suất bị tổn thất phụ thuộc vào tán sắc cho hệ thống 1Gbps và 2,5Gbps
Hình 2.16 là kết quả tính toán xác định lƣợng công suất tín hiệu bị mất mát cho các hệ thống thông tin quang 2,5Gbit/s với các Laser có phổ rộng 0,1 nm, 0,2 nm, và 0,3 nm. Từ kết quả thu đƣợc có thể thấy rằng nhìn chung, lƣợng công suất bị tổn thất sẽ tăng nhanh khi cự ly truyền dẫn tăng.
38
Nhƣ vậy, mặc dù các hệ thống cùng bị mất công suất khi cự ly truyền dẫn tăng. Tuy nhiên, các nguồn phát khác nhau sẽ gây ra sự mất tín hiệu cũng khác nhau. Khi độ rộng phổ nguồn phát là 0,1 nm, mất mát công suất xảy ra là 4,5 dB khi cự ly truyền dẫn dài 52 km. Đối với các hệ thống có phổ nguồn phát phát rộng 0,2 nm và 0,3 nm, công suất bị tổn thất tƣơng ứng là 4,5 dB tại 26 km và 6,2 dB tại cự ly chỉ còn 18 km. Khi tăng cự ly vƣợt quá các giá trị ở trên, tín hiệu bị mất quá lớn và không thể thiết kế đƣợc hệ thống thực tiễn kể cả có sử dụng khuếch đại quang sợi. Đây là các hệ thống sử dụng sợi G.652 có hệ tán sắc D=18ps/km.nm. Nhƣ vậy, trong hệ thống thông tin quang, ngoài suy hao quang, có nhiều tham số tƣơng tác tới tán sắc sợi gây ảnh hƣởng tới hệ thống và làm mất đi đáng kể lƣợng công suất tín hiệu. Đó là các tham số: Cự ly truyền dẫn, tham số tán sắc, tốc độ bít của hệ thống và phổ nguồn phát.