Trong hệ thống đơn kênh
Điều chế pha chéo trong hệ thống đơn kênh là hiện t−ợng t−ơng tác giữa các xung tạo ra sự nhiễu loạn tần số t−ơng tự nh− dịch tần Raman. Sự nhiễu loại tần số này kết hợp với hiện t−ợng tán sắc sẽ gây ra hiện t−ợng trôi thời gian do vị trí thời gian phụ thuộc vào tần số.
Trong tr−ờng hợp này, ảnh h−ởng của XPM rất quan trọng vì độ lệch thời gian lớn hơn 10% thời gian bit chỉ sau vài km truyền dẫn. Tuy nhiên, trong thực tế do tán sắc của sợi quang trên đ−ờng truyền thông th−ờng khác 0 nên giảm t−ơng tác giữa 2 bít. Trái lại, tán sắc sẽ làm gin xung và dẫn đến sự t−ơng tác giữa các xung cách nhau gấp nhiều lần thời gian 1 bit.
Trong hệ thống đa kênh
Trong các hệ thống đa kênh, hiệu ứng dịch pha phụ thuộc c−ờng độ có thể bị ảnh h−ởng bởi tín hiệu của các kênh khác. Hiện t−ợng này gọi là điều chế pha chéo (XPM), c−ờng độ tín hiệu của kênh thứ 2 sẽ điều chế pha của kênh thứ nhất. Do đó, XPM luôn kèm theo SPM. Hiện t−ợng này gây ra sự mở rộng phổ của tín hiệu.
Khi tín hiệu b−ớc sóng λ1 chồng lấp lên một tín hiệu b−ớc sóng λ2 khác thì các tín hiệu sẽ bị nhiễu. Hiện t−ợng này đ−ợc minh hoạ trên hình 4.5.
Hình 4.5: XPM ảnh h−ởng đến xung tín hiệu ở những vị trí chồng lặp khác nhau
Xét với hệ thống WDM có M kênh. Dịch pha phi tuyến do cả SPM và XPM kết hợp đ−ợc tính theo công thức sau:
. 2 j eff j m m j L P P φ γ ≠ = + ∑
Trong đó Pj là công suất đầu vào. Dịch pha φj của một kênh xác định sẽ phụ thuộc vào mẫu tín hiệu của các kênh lân cận. Trong tr−ờng hợp xấu nhất là tất cả các kênh đều truyền bit 1 đồng thời trong các khe thời gian thì dịch pha này sẽ cực đại. Giả sử công suất của các kênh nh− nhau ta có:
( / )(2. 1).
max M Pch
φ = γ α −
Trong đó Leff đ−ợc thay bằng 1/α do ta giả thiết αL >>1. Dịch pha XPM tăng tuyến tính với số kênh M và có thể rất lớn. Để XPM không ảnh h−ởng đến hệ thống (φmax < 1) thì giới hạn công suất của kênh là:
[ ]
/ (2. 1)
ch
P <α γ M −
Với các giá trị điển hình của α và γ thì Pch khoảng d−ới 10mW với hệ thống 5 kênh và d−ới 1mW với hệ thống 50 kênh.
Công suất bù
XPM sẽ nghiêm trọng khi khoảng cách kênh gần nhau, do đó cần bù công suất. Hình () minh hoạ công suất bù theo khoảng cách kênh và tán xạ sợi quang tại BER = 10-10. Kết quả này đ−ợc lấy khi đ−a 2 kênh 10Gbps vào
đ−ờng truyền sợi quang 200km với 1 bộ khuếch đại giữa đ−ờng truyền. Bốn loại sợi quang đ−ợc dùng để thay đổi GVD. Công suất bơm kênh là 8dBm (6.3mW) trong khi công suất kênh đ−ợc giữ ở mức 2dBm. Công suất bù phụ thuộc vào trễ tín hiệu bơm và trạng thái phân cực. Hai đ−ờng mảnh và đậm nét trên hình (4.5) thể hiện cho tr−ờng hợp tốt nhất và xấu nhất. Công suất bù này sẽ lớn nếu đ−ờng truyền có GDV lớn và khoảng cách kênh hẹp. Có thể bỏ qua công suất này khi GVD trung bình thấp và khoảng cách kênh lớn (>50GHz). Nếu đ−ờng truyền có bù tán xạ dùng DCF thì có thể bỏ qua công suất bù này.
XPM xuất hiện trong bộ khuếch đại quang sợi th−ờng đ−ợc bỏ qua do chiều dài sợi quang pha tạp nhỏ. Tuy nhiên với các bộ khuếch đại băng L hoạt động trong vùng b−ớc sóng 1570nm đến 1610nm cần chiều dài sợi quang hơn 100m. Vùng lõi hiệu dụng của sợi quang pha tạp dùng trong các bộ khuếch đại rất nhỏ nên hệ số phi tuyến γ lớn và làm tăng dịch pha phi tuyến XPM.
Hiệu ứng XPM càng trầm trọng trong các hệ thống WDM kết hợp do tính nhạy pha của tín hiệu tách sóng. Nếu dùng điều chế khoá dịch biên độ ASK thì có sự thăng giáng pha mạnh do sự thay đổi công suất nhanh sẽ làm giảm chất l−ợng hệ thống với công suất kênh nhỏ 1mW. Trong các hệ thống điều chế FSK hoặc PSK thì XPM giảm hơn do công suất kênh không thay đổi theo thời gian. Trong thực tế, XPM sẽ vô hại nếu công suất kênh không thay đổi vì dịch phân cố định không làm giảm chất l−ợng hệ thống. Tuy nhiên, công suất kênh lại thăng giáng do nhiễu của máy phát hoặc nhiễu phát xạ tự phát của các bộ khuếch đại. XPM sẽ chuyển sự thay đổi c−ờng độ sang sự thay đổi pha làm giảm chất l−ợng hệ thống. Trong một thực nghiệm truyền 2 kênh tốc độ 10Gb/s cự ly 100km, công suất bù XPM là 7dB khi công suất kênh là 15mW. XPM làm giảm chất l−ợng hệ thống khi công suất của các kênh thấp khoảng 4mW.
Có thể giảm đáng kể ảnh h−ởng của XPM bằng cách tăng khoảng cách kênh trong hệ thống WDM. Do tán sắc trong sợi quang nên hệ số truyền sóng
chóng tách xa nhau. Do đó, các xung đ chồng lấp ở đầu sợi quang sẽ tách ra khỏi nhau một thời gian nên chúng không t−ơng tác với nhau nữa. Nêu tán xạ trên dải b−ớc sóng sử dụng không thay đổi nhiều (ví dụ trong sợi dịch chuyển tán xạ) thì hiệu ứng trên rất nhỏ và sự truyền lan của các b−ớc sóng khác nhau gần nh− cùng một tốc độ. Vì lý do này nên trong các hệ thống WDM tốc độ cao dùng sợi dịch chuyển tán xạ (DSF) thì XPM là một vấn đề quan trọng cần xem xét.