Zehnder và (b) giao thoa kế Michelson.
Trong một bộ giao thoa kế M-Z đối xứng (hỡnh vẽ 2.26 a), một MZI thực hiện chức năng như một bộ chia và tớn hiệu lối vào chỉ cú thể đi qua một trong cỏc bộ SOA thụng qua bộ đấu nối. Mật độ cỏc phần tử mang điện của bộ SOA
phớa trờn sẽ được điều khiển khi cú tớn hiệu λin lối vào. Khi đú chỉ số chiết suất trong SOA được điều chỉnh và dẫn tới pha của tớn hiệu liờn tục λout lối vào cũng sẽ thay đổi theo tớn hiệu λin. Nửa đường truyền cũn lại của ỏnh sỏng liờn tục λout đi qua bộ SOA phớa dưới nờn pha khụng bị thay đổi. Tại lối ra, ỏnh sỏng liờn tục λout từ hai bộ SOA giao thoa với nhau sẽ cho ta tớn hiệu lối ra phụ thuộc vào sự sai khỏc về pha giữa hai nhỏnh hay ta cú thể núi tớn hiệu ra được điều khiển bởi tớn hiệu dữ liệu lối vào.
Trong giao thoa kế Michelson (hỡnh vẽ 2.26 b), tớn hiệu liờn tục λout được đưa tới một nhỏnh vào của bộ chia cụng suất và được chia đều ra hai nhỏnh của giao thoa kế. Ánh sỏng tại cỏc nhỏnh con được khuếch đại và phản xạ một phần tại cỏc lối ra của SOA. Phụ thuộc vào độ trễ pha giữa hai nhỏnh, mà sẽ thu được tớn hiệu λout kết hợp tại nhỏnh vào của bộ chia cụng suất. Độ trễ pha của một trong cỏc nhỏnh nhận sự điều khiển bởi tớn hiệu dữ liệu λin được đưa trực tiếp tới bộ SOA. Do đú tớn hiệu lối ra λout được điều chế theo tớn hiệu dữ liệu lối vào λin. Một bộ lọc được đặt tại lối ra của bộ chuyển đổi để ngăn tớn hiệu lối vào λin trỏnh nhiễu cho tớn hiệu thu được. Quỏ trỡnh chuyển đổi cựng bước súng là khụng thể thực hiện được.
Như vậy, so với cỏc bộ chuyển đổi bước súng XGM thỡ bộ chuyển đổi bước súng sử dụng giao thoa kế thực hiện hiệu quả hơn, do mức cụng suất tớn hiệu yờu cầu để cú độ dịch pha đủ lớn thấp hơn nhiều so với cụng suất yờu cầu khuếch đại trong XGM, hơn nữa phương phỏp này cũng cho ta tỉ số phõn biệt tớn hiệu ra rừ ràng hơn. Phụ thuộc vào điểm hoạt động được chọn trong cỏc bộ SOA, tớn hiệu ra của cỏc bộ chuyển đổi bước súng sử dụng giao thoa kế cú thể đảo hoặc khụng đảo cực.
Chuyển đổi bước súng dựa trờn hiệu ứng trộn phi tuyến (chuyển đổi kết hợp). Cỏc kỹ thuật chuyển đổi bước súng kết hợp đều dựa trờn cỏc hiệu ứng trộn quang phi tuyến như hiệu ứng trộn bốn súng (FWM) trong SOA và trong cỏc sợi quang, hoặc dựa trờn tinh thể LiNbO3 phõn cực theo chu kỳ sẽ tạo ra cỏc thành phần tần số khỏc, hay núi khỏc đi là tạo ra một bản sao của tớn hiệu lối vào với bước súng mong muốn tuỳ thuộc vào bước súng bơm. Sử dụng kỹ thuật này cú thể thực hiện chuyển đổi đồng thời trờn nhiều kờnh tớn hiệu vào. Nú cũn cho phộp chuyển đổi hoàn toàn trờn miền quang mà khụng thay đổi cỏc định dạng điều chế của tớn hiệu dữ liệu. Tuy nhiờn, kỹ thuật này cũn gặp
phải khỏ nhiều vấn đề cần giải quyết như hiệu suất chuyển đổi kộm, tỉ số SNR tỉ lệ nghịch với hiệu suất chuyển đổi, mà đặc biệt là ở tốc độ bit cao yờu cầu phải cú SNR lớn. Mặt khỏc hiệu suất chuyển đổi lại phụ thuộc nhiều vào bước súng và hệ số khuếch đại của cỏc bộ khuếch đại phải được điều chỉnh lại bằng cỏch thay đổi bước súng vào ra, mức suy giảm tớn hiệu sẽ bị tớch luỹ nếu nối tầng cỏc bộ chuyển đổi. Hơn nữa, cỏc bộ chuyển đổi này cú độ nhạy phõn cực lớn và yờu cầu cụng suất tớn hiệu bơm cao. Bước súng bơm cú thể được điều chỉnh nhờ sử dụng một nguồn bơm cú thể điều chỉnh được.
Chỉ cỏc bộ chuyển đổi bước súng kết hợp này mới cú khả năng đỏp ứng yờu cầu chuyển đổi mà khụng thay đổi định dạng điều chế của tớn hiệu. Nú cú thể sử dụng cho cỏc tớn hiệu được điều chế DPSK và DQPSK. Chuyển đổi bước súng tớn hiệu điều chế pha cũn cú thể được thực hiện thụng qua bộ chuyển đổi cú thực hiện cỏc quỏ trỡnh chuyển đổi O/E/O. Hiện nay cỏc bộ chuyển đổi bước súng kết hợp này vẫn đang được nghiờn cứu, chưa thể thực thi trong cỏc hệ thống ứng dụng. Trường hợp yờu cầu chuyển đổi bước súng cho cỏc tớn hiệu điều chế cường độ với tốc độ 40 Gb/s ngày nay, cú thể sử dụng bộ chuyển đổi O/E/O hoặc chuyển đổi điều chế chộo pha XPM. Tuy nhiờn, nhược điểm chớnh của cỏc bộ chuyển đổi O/E/O là giỏ thành và độ phức tạp. Giỏ thành cỏc thiết bị quang điện là rất cao đặc biệt đối với thiết bị hoạt động ở tốc độ bit cao. Song thực hiện chuyển đổi trong miền toàn quang cũng khụng hề đơn giản. Cỏc bộ chuyển đổi XPM cũng mới chỉ được đưa ra, nếu nú cú thể hoạt động ổn định và được sản xuất dạng thương phẩm thỡ nú sẽ được sử dụng chủ yếu trong cỏc bộ phỏt đỏp tốc độ cao.
Cỏc giải phỏp cho cỏc bộ chuyển đổi bước súng trờn miền quang hiện nay vẫn chưa đủ khả năng sử dụng dạng thương phẩm và đang được nghiờn cứu phỏt triển. Cỏc bộ chuyển đổi bước súng hiện tại vẫn sử dụng chuyển đổi thụng qua quỏ trỡnh chuyển đổi O/E/O.
c. Cỏc thành phần thụ động
Trong cỏc node mạng lừi OBS yờu cầu cỏc bộ phõn, hợp kờnh quang tỉ lệ lớn tại cỏc giao diện vào ra của trường chuyển mạch (hỡnh vẽ 2.25). Bộ hợp kờnh M x 1 thực hiện kết hợp cỏc tớn hiệu tại M bước súng trờn lối vào của nú và cho ra một tớn hiệu tỏng hợp tại lối ra. Tương tự như vậy, bộ phõn kờnh tực hiện chức năng ngược lại so với bộ hợp kờnh. Trong cả hai bộ này, đều sử dụng mảng
cỏc bộ cỏch tử dẫn súng AWG (Arrayed Waveguide Grating) để cung cấp một số lượng lớn M bước súng. Cỏc bộ AWG cú mức suy hao nhỏ, băng thụng bằng phẳng và dễ dàng thực hiện trờn một đế quang tớch hợp. Ngày nay, cỏc bộ AWG cú thể thực thi với M=80 kờnh và được sử dụng rộng dói trong cỏc hệ thống
truyền dẫn WDM.
Phụ thuộc và cấu trỳc trường chuyển mạch, cỏc bộ chia và bộ kết hợp bước súng cú thể được yờu cầu trong cỏc node mạng OBS. Một bộ chia 1 x X cú thể thực hiện chia một hoặc một số bước súng thành X phần và hoàn toàn tương tự
một bộ kết hợp X x 1 thực hiện chức năng ngược lại. Với cỏc node mạng lừi
OBS lớn, cỏc bộ chia, kết hợp tỉ lệ lớn là rất cần thiết. Số lượng cổng X thường
trong dải 64, 128 và thậm chớ lớn hơn nữa.
Tiếp theo sẽ giới thiệu một số kỹ thuật để chế tạo cỏc bộ chia và cỏc bộ kết hợp dung lượng, kớch thước lớn. Giải phỏp đầu tiờn là thực hiện nối tầng số lượng lớn cỏc bộ nối sợi 2 x 2. Phương phỏp này tốn kộm về thời gian, kinh tế và phức tạp hoỏ hệ thống. Hai phương phỏp giới thiệu sau đõy là hai phương phỏp thực thi cho hiệu quả cao nhất.
Trước tiờn một số phần tử nhỏnh chữ Y cú thể được nối tầng để đạt được cỏc bộ chia và kết hợp dung lượng lớn. Lược đồ trong hỡnh 2.27 (a) chỉ ra một phần tử nhỏnh chữ Y với một phần dẫn súng đơn mode lối vào được chia thành hai dải dẫn súng và kết nối tới hai ống dẫn súng lối ra. Nhược điểm của cỏc bộ tỏch, kết hợp này là suy hao, mất mỏt năng lượng do tỏn xạ lớn. Trong một bộ chia cụng suất quang 1 x128 được tớch hợp trờn một đế chip sử dụng cụng nghệ dẫn súng silica, chứa 127 phần tử nhỏnh chữ Y được nối thành bảy tầng và tương ứng là 128 ống dẫn súng lối ra. Suy hao trung bỡnh đo được là trờn 3.2 dB (bao gồm cả suy hao do cỏc kết nối). Giỏ trị này lớn hơn so với giỏ trị chuẩn cho phộp là 0.63 dB [5], [6].