Các đặc tính cần xem xét trong đ−ờng truyền quang dùng khuếch đại quang:
- Chiều dài sợi quang - Suy hao sợi quang
- Hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại - Băng thông của bộ khuếch đại quang - Hệ số nhiễu đầu vào t−ơng đ−ơng neq
Mô hình đ−ờng truyền quang đ−ợc minh hoạ trên hình 3.9
Hình 3.9. Cấu trúc đ−ờng truyền quang dùng khuếch đại
Trong phần tr−ớc, chúng ta không xem xét riêng cho suy hao của sợi trên đ−ờng truyền và sợi bù tán xạ. Hơn nữa, chỉ xem xét tr−ờng hợp dùng tầng khuếch đại đơn. Trong phần này sẽ cho thấy dùng nhiều tầng khuếch đại sẽ làm tăng hệ số khuếch đại và giảm nhiễu. Đồng thời, coi công suất tín hiệu và nhiễu đều bị suy hao trên sợi quang và khuếch đại trên các bộ khuếch đại nh− nhau.
Đầu tiên, chúng ta sẽ xem xét sự thay đổi công suất nhiễu khi dùng bộ khuếch đại quang. Gọi G là hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại, mật độ phổ của nhiễu là Nnoise sẽ đ−ợc nhân với hệ số khuếch đại G và thêm vào mật độ phổ của nhiễu phát xạ tự phát của bộ khuếch đại:
Nnoise→ G.Nnoise + NASE
Coi tất cả các loại nhiễu đều có cùng băng thông, băng thông quang là B0, ta có thể viết:
Pnoise→ G.Pnoise + PASE
Xét tr−ờng hợp đ−ờng truyền quang gồm một mẫu duy nhất lặp lại N lần, nghĩa là có N chặng. Trong phần đầu tiên sẽ nghiên cứu số l−ợng các chặng và đánh giá ảnh h−ởng của nó đến sự suy giảm OSNR. Các thông số mô phỏng nh− sau:
- Hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại là 20dB - Chiều dài sợi quang là 100km
- Suy hao của sợi quang là 0.2dB/km
- Băng thông của bộ lọc qung là 320GHz vì tốc độ bit là 160Gbps trên đ−ờng truyền và giá trị min của B0 là băng 2 lần tốc độ bit: B0≥ 320GHz
- OSNR đ−ợc đo trong băng thông 0.1nm (12,5GHz)
Từ kết quả mô phỏng trên ta thấy với công suất đầu vào nhỏ hơn -5dBm thì OSNR rất thấp với tất cả giá trị số chặng N, cần đạt đ−ợc OSNR thấp nhất là 25dB ở đầu ra. Từ kết quả trên ta cũng thấy cần tăng công suất trung bình thêm 3dB để duy trì cùng một giá trị OSNR khi tăng khoảng cách truyền dẫn từ 1 lên 2 chặng hoặc từ 2 lên 4 chặng.
Hình 3.10. OSNR (trong băng thông 0.1nm) theo công suất trung bình và chặng truyền dẫn (suy hao 20dB mỗi chặng). OSNR đầu vào là 40dB
Hình 3.11 là kết quả đánh giá cự ly truyền dẫn có thể đạt đ−ợc theo cự ly từng chặng (125km, 100km, 75km) ứng với suy hao mỗi chặng là 25, 20 và 15dB. Để đạt đ−ợc hệ số phẩm chất lớn hơn 6 thì OSNR phải lớn hơn 25dB. Kết quả mô phỏng OSNR theo số chặng t−ơng ứng với 3 tr−ờng hợp trên d minh hoạ trên hình 3.11.
Từ kết quả mô phỏng hình trên ta thấy nếu Ps đặt là 0dBm thì cự ly truyền dẫn tối đa khoảng 400km khi suy hao mỗi chặng là 20dB, cự ly truyền lớn nhất là hơn 1000km trong tr−ờng hợp suy hao là 15dB và chỉ khoảng 125km nếu suy hao là 25dB.
Hình 3.11. OSNR (trong 0.1nm) theo cự ly truyền với 3 chiều dài mỗi chặng khác nhau. OSNR đầu vào là 40dB trong 0.1nm. OSNR yêu cầu để
Q = 6 là 25dB