1.2. Các ứng dụng của xung laser cực ngắn
1.2.2.1. Ghép kênh phân chia theo thời gian quang học (Optical time division
multiplexing OTDM)
Trong lĩnh vực thông tin quang, việc truyền tín hiệu quang từ laser bán dẫn qua sợi quang được coi là dữ liệu. Trong phạm vi này, các tần số của xung ánh sáng lặp lại cao hơn có thể truyền nhiều thông tin hơn trong 1s. Nói chung, với tốc độ truyền tin trong vùng GHz (Ví dụ cỡ 2,5 GHz đến 10 GHz), các cửa sổ
truyền (transmission windows) sẽnằm trong khoảng vài trăm ps với các xung cố định.
Bảng 1.2 chỉ ra các tốc độtruyền xung tương ứng với cửa số truyền của nó cùng với các tốc độ từ 40 GHz tới 160 GHz. Các cửa sổ truyền ps này chỉ ra việc tạo xung tần số lặp lại cao trong thông tin quang tất yếu dẫn tới việc cần những xung cực ngắn.
Bảng 1.2. Tần sốlặp lại xung tương ứng với cửa sổtruyền Tần sốlặp lại xung (GHz) Cửa sốtruyền (ps) 2,5 400 10 100 40 25 160 6,25
Việc điều chế trực tiếp giới hạn hầu hết các nguồn quang hiện nay sử dụng
thông tin quang là 10 GHz, do đó giới hạn dung lượng truyền với tốc độ truyền dữ liệu là 10 Gb/s trên một bước sóng. Nguồn 40 GHz và việc truyền hiện nay là
cơ sởcủa rất nhiều nghiên cứu cũng như yêu cầu các nguồn laser có thể điều chế
tại tần số cao hơn với độ rộng xung ngắn hơn, và còn có những yêu cầu đối với
các đầu thu mới có khả năng cảm nhận các tín hiệu nhanh này. Việc tạo các đầu thu mới này đòi hỏi sự tiến bộmạnh mẽ của điện tử học.
Một phương pháp thiết kế mà không cần phải có các đầu thu độ nhạy cao
được gọi là phân chia kênh theo thời gian quang học (OTDM). Nguyên lý này là
để kết hợp vài tín hiệu với tần số lặp lại thấp để tạo ra một tín hiệu kết hợp có tần sốlặp lại cao hơn. Ở nơi nhận, tín hiệu được phân tích thành các tín hiệu tốc
Nguồn 10GHz Dữliệu 40GHz Bộ điều chế 10GHz
Hình 1.10. Phân chia kênh theo thời gian quang học OTDM
độbit thấp đã hợp thành, mà sau đó nó có thể được thực hiện bởi thiết bị thiết kế
cho tín hiệu tần sốthấp này [12,13].
Ví dụ, lối ra từ một nguồn laser tạo ra các xung tại tần số 10 GHz có thể được chia làm 4 luồng như trong hình 1.4. Bốn bộ điều chế bên ngoài có thể được sử dụng để điều chế dữ liệu trên mỗi luồng 10 GHz. Các lối ra của mỗi bộ
biến điệu này có thể được đặt hơi so le bằng việc sử dụng chiều dài sợi quang khác nhau, và được kết hợp để cùng đưa ra một tín hiệu ghép 40 GHz tại một bước sóng. Sự quan trọng của độ rộng xung đã rõ ràng, nó yêu cầu các xung đủ
ngắn để không bị chồng lấn lên nhau khi chúng được kết hợp thành tín hiệu
ghép 40 GHz với cửa sổ truyền của nó là 25 ps.
Tại bộ thu, các bộ điều chế được sử dụng như các cổng để tách dữ liệu 40 GHz thành các tín hiệu ghép 10 GHz, sau đó được truyền tới các bộthu tách tín hiệu 10 GHz. Kết quả là một tín hiệu 40 GHz đã được truyền và nhận nhưng
chỉ sử dụng công nghệ 10 GHz. Tuy nhiên tại bộ thu sẽ thu được các tín hiệu OTDM kết hợp với tín hiệu clock. Việc giải tín hiệu OTDM đòi hỏi phải có sự
tách tín hiệu xung clock ra khỏi dữ liệu