- Tiếp tục cải tiến loại laser Febry – Perot để tạo nên độ rộng phổ nguồn phát < 0,1nm. Các laser Febry – perot thông thường sẽ cho
ra phổ đa mode chúng có thể dao động ở mode dọc đơn nhưng không ổn định khi làm việc ở tốc độ cao. Để thực hiện xây dựng các hệ thống thơng tin quang trong mạng viễn thơng có cự ly truyền xa ta cần sử dụng đến các loại diode laser có độ rộng phổ rất hẹp, đó là các laser đa mode. Các laser này chỉ chứa mode dọc và mode ngang đơn. Để tạo ra laser chỉ có mode dọc thì phải giảm được độ dài L của hốc phát laser tới khi mà khoảng cách f của mode bên đã cho ở phương trình (f = C/2Ln) lớn hơn độ rộng phổ của laser. Điều này có nghĩa là chỉ có một mode dọc đơn vào băng tăng ích của thiết bị. Q trình làm hẹp độ rộng phổ vẫn được tiếp tục, người ta đã thành công trong việc tạo ra độ rộng phổ hẹp bằng cách tăng công suất và độ dài hốc cộng hưởng nhờ các giải pháp giao thoa kế nhận biết được sự biến động tần số quang phát của laser. Đó là một giao thoa kép và phản hồi là một tín hiệu lỗi xếp chồng vào dòng định thiên của laser nhằm để gạt nhiễu pha gốc. Phương pháp này sử dụng có hiệu quả trong việc giảm các biến động có tốc độ thấp, chủ yếu là do nhiệt độ. Tuy vậy thời gian trễ quanh vòng phản hồi hạn chế hệ số giảm nhiễu pha. Phương pháp thứ 2 là dùng một hốc cộng hưởng dài bên ngồi để tăng giá trị Q của nó và do đó tăng được độ nhạy của laser. Tuy nhiên, một yêu cầu đặt ra là thiết bị phải được phủ lớp chống phản xạ để triệt các mode cộng hưởng riêng của nó. Sau đó phản hồi được thực hiên bên ngoài bằng cách sử dụng một cách tử nhiễu xạ làm phần tử chọn lọc tần số ghép trở về miền hoạt tính của laser. Các thực nghiệm của một laser InGaAsP ở bước sóng 1550nm cộng hưởng ngồi đạt được độ rộng đường phổ < 1KHz. Trong tương lai khơng xa người ta cịn tạo ra được các loại modul điều khiển trong đó ghép sẵn laser DFB dịch chuyển một phần tử bước sóng để rạo ra độ rộng phổ rất hẹp.
2. Ổn định tần số và công suất phát:
biết tần số dao động và công suất phát bức xạ của laser bán dẫn lại phụ thuộc rất mạnh vào nhiệt độ và dòng điều khiển. Do vậy, để các laser làm việc ổn định trong hệ thống có tốc độ cao là một cơng việc hết sức khó khăn. Hiện nay người ta chế tạo các module có phản hồi kép để đảm bảo tính ổn định của mạch phản hồi này giữ cho công suất ổn định nhờ thay đổi dòng điều khiển. Để ổn định nhiệt độ cho laser, người ta đưa ra các bộ ổn định nhiệt độ và các mạch khuếch đại thuật toán đặc biêt. Với các tổ hợp module này độ ổn định nhiệt độ đạt tới 10-3 đến 10-4.
Tuy nhiên, với kỹ thuật trên việc ổn định nhiệt độ mới chỉ ở lớp cấu trúc nên của laser mà thơi, cịn lớp hoạt tính thì chưa có hiệu quả nên tần số dao động nội vẫn chưa thật ổn định. Để tăng thêm tính ổn định tần số người ta phải sử dụng thêm một mạch phản hồi nữa có khả năng điều chỉnh laser hoạt động có độ ổn định cao.
3. Các thiết bị quang thụ động:
Đối với các hệ thống thơng tin quang coherent có nhiều vấn đề phức tạp, hàng loạt các thiết bị quang thụ động được tạo ra với những công nghệ tinh vi và địi hỏi độ chính xác cao, ví dụ như các gương phản xạ một chiều, các lăng kính, các bộ ghép định hướng cho điều chế phân cực, các bộ điều biến quang trực tiếp trong ghép kênh quang OTDM và OFDM, các bộ trộn quang ở đầu thu, các mắt lọc quang, các bộ tách ghép sóng quang, các bộ chia công suất quang…
Tất cả các thiết bị kể trên đều địi hỏi trình độ cơng nghệ cao để phát huy hiệu quả của chúng trong hệ thống. Trong hệ thống thông tin quang kết hợp thì thiết bị này đóng vai trị quan trọng trong cả phía phát và phía thu, nhờ đó mà các kỹ thuật của hệ thống thực hiện một cách hiệu quả: ví dụ như việc tách ghép kênh quang, việc quang hố dần dần hệ thống.
V. Thực trạng thơng tin quang trên thế giới:
1.Một số giải pháp xử lý tín hiệu dựa trên các hiện tượng thơng tin quang kết hợp thực nghiệm ở các nước:
1.1. Kỹ thuật truyền dẫn các tín hiệu ở băng rộng ở tốc độ siêu cao:
Đó là các kỹ thuật truyền dẫn tiên tiến trong hệ thống coherent được trình bày trong phần I: kỹ thuật ghép kênh quang theo thời gian OTDM, kỹ thuật truyền dẫn phân cực đa mức, kỹ thuật ghép kênh quang theo tần số OFDM
1.2 Đồng bộ quang:
Kỹ thuật tách xung clock để tạo ra tín hiệu định thời đồng bộ với tốc độ của tín hiệu thu được là q trình khơng thể thiếu được trong hệ thống ghép kênh quang theo tần số. Trong các hệ thống truyền dẫn quang hiện nay, việc tách xung clock được thực hiện bởi mạch khố pha điện (PLL) sau khi tín hiệu quang thu được đã được biến đổi xuống thành tín hiệu điện. Như vậy, tốc độ xử lý tín hiệu sẽ bị hạn chế bởi băng tần của các bộ biến đổi quang điện và các mạch cách tử. Với các hệ thống ghép kênh quang theo tần số, để khắc phục hạn chế trên, việc tách xung clock sẽ sử dụng công nghệ quang với tốc độ xử lý nhanh.
Hình 4.9 dưới đây biểu diễn sơ đồ khối của mạch PLL quang để trích lấy xung clock, với khuếch đại laser (LDA) được sử dụng như một mạch tương quang tốc độ cao. Khi cả tín hiệu quang đến và xung clock do bộ phát xung đưa đến được đưa vào LDA, tín hiệu tương quan của hai thành phần này sẽ được tạo ra với tần số thấp, trong đó có cả hai thành phần f (là độ chênh lệch tần số giữa hai tín hiệu này). Sau khi thực hiện biến đổi tín hiệu tương quan thành tín hiệu điện, sẽ lọc lấy tần số f. Mạch PLL sẽ làm việc khi bộ so sánh phát hiện ra sự chênh lệch giữa thành phần tín hiệu f này với tín hiệu
f dao động chuẩn phát ra. Điện áp điều khiển sẽ được đưa ra tới VCO để
Hãng NTT đã thực hiện thành công mạch này khi trích lấy thời gian này ở tần số 10GHz từ một tín hiệu quang đã được điều biến ngẫu nhiên ở tốc độ 10Gbit/s.
Ngoài ra cịn một số kỹ thuật xử lý tín hiệu được các nước tiến hành như lấy mẫu, thực nghiệm hệ thống điều biến phân cực đối cực. Tất cả các giải pháp xử lý tín hiệu đó đều dựa trên thế mạnh của hệ thống thơng tin quang coherent và khả năng công nghệ cao trong lĩnh vực quang năng xử lý tín hiệu quang. Điều này giúp cho hệ thống thông tin quang ngày một vượt xa các hệ thống thông tin điện bị ràng buộc về các giới hạn về mạch điện tử.