Vậy sơ đồ này hữu hiệu hơn so với sơ đồ ASK. Có thể sử dụng hệ thống homodyne và heterodyne và tín hiệu IF cần phải được giải điều chế đồng bộ. Tuy vậy, giải điều chế của nó rất phức tạp nên thực tế ít dùng.
Có một khía cạnh cần quan tâm đối với dạng điều chế PSK là cường độ quang duy trì khơng đổi trong khi tồn bộ các bit và tín hiệu lại xuất hiện để có dạng sóng liên tục CW (continous wave). Tách sóng Coherent là cần thiết đối với dạng điều chế PSK vì tồn bộ thơng tin có thể bị mất nếu như tín hiệu quang được tách trực tiếp mà khơng trộn nó với sóng quang phát ra từ bộ dao động nội LO. Thực hiện điều chế pha PSK cần tới bộ điều chế ngồi có khả
năng biến đổi pha quang đáp ứng với điện áp được cấp cho nó. Cơ chế vật lý sử dụng các bộ điều chế như vậy được gọi là khúc xạ điện. Bất kể một tinh thể điện quang nào có định hướng đúng đều có thể được dùng làm bộ điều chế pha.
1.4. Điều chế dạng khóa dịch pha vi phân DPSK (Differential PSK):
Điều chế khoá dịch pha vi phân DPSK cũng giống như điều chế PSK, có thể viết:
(2.5)
Trong thực tế chỉ khác ở quy luật mã vì trong DPSK, thơng tin được mã hố theo sự khác nhau về pha giữa hai bit kế tiếp nhau. Ví dụ như: nếu k thể hiện pha của bit thứ k thì sự khác nhau ở đây sẽ là = k - k-1 được thay đổi bởi và 0 tuỳ thuộc vào bit thứ k là bit 1 hay 0.
Ưu điểm của điều chế DPSK là tín hiệu phát có thể được điều chế thành cơng cho đến khi pha sóng mang duy trì khá ổn định trên độ dài 2 bit. Điều này thường được dùng trong các hệ thống thực tế, vì khơng cần các bộ giải điều chế phức tạp mà vẫn cho đặc tính tốt.
1.5. Điều chế phân cực:
Phương pháp điều chế phân cực là loại điều chế đặc thù riêng cho hệ thống thông tin quang Coherent. Dựa trên cơ sở mode cơ bản HE11 lan truyền
trong sợi quang với hai trạng thái phân cực trực giao, có thể coi là hai kênh độc lập có liên quan đến trạng thái 0 và trạng thái 1 của tín hiệu mã nhị phân. Sơ đồ hệ thống áp dụng khoá dịch phân cực PLSK (Polarization shift keying) là hệ thống bao gồm điều chế phân cực và phần thu có thể tách và giải điều biến cả hai trạng thái phân cực.
Bộ thu hoạt động theo cách sau: Tín hiệu được kết hợp với sóng của bộ dao động nội trong bộ trộn quang và tín hiệu đầu ra của nó được đưa đến bộ tách sóng phân cực, ở đây trường tín hiệu được tách thành hai thành phần trực giao. Tuỳ thuộc vào sự định hướng tương đối các trục vevtơ của tín hiệu,
trường của bộ dao động nội và bộ chia phân cực có thể theo hai sơ đồ giải điều chế khác nhau.
Hình 2.5: Sơ đồ khố dịch cực ASK kép, trong đó các trục của bộ phân cực là song song với các trạng thái phân cực
Hình 2.6: Đồ thị vectơ của sơ đồ khoá dịch cực bộ dao động nội nằm ở góc 450
Sơ đồ hình 2.5 các trục của bộ phận chia phân cực là song song với các trạng thái phân cực, tương ứng với 0 và 1, trong khi đó bộ dao động nội nằm ở 450 như thể hiện trong hình 2.6. Căn cứ vào sự định hướng tương đối của các trục nhận thấy rằng tín hiệu được tách ra đối với hai kênh giống như tín hiệu điều chế ASK kép. Các tín hiệu trên hai nhánh là bù nhau nếu bỏ qua các thành phần pha, dịng IF có thể viết như sau:
iIFX(t) = I0.m(t).cos.(IFt). (2.6) iIFY(t) = I0. [1 – m(t) ].cos(IFt) (2.7)
Như vậy, mỗi kênh tạo ra một bộ giải điều chế đường bao ASK, sau đó các đầu ra của bộ giải điều chế được trừ với nhau và qua bộ lọc thơng thấp.
Hình 2.5: Sơ đồ khố dịch cực ASK kép, trong đó các trục của bộ phân cực là song song với các trạng thái phân cực
Sơ đồ hình 2.7 các trục của bộ phân chia phân cực hợp thành góc 450, đối với các trạng thái phân cực bộ dao động nội được định hướng theo cùng một phương với một trong các trạng thái phân cực. Như vậy nằm ở góc 450
đối với các trục của bộ chia phân cực như trong hình 2.8. Trong trường hợp này, có thể chỉ ra rằng một kênh mang tín hiệu điều chế PSK, cịn kênh kia mang sóng mang khơng điều chế ở IF. Như vậy, các dịng IF có thể được viết như sau khi bỏ qua các thành phần nhiễu pha.
iIFX(t) = I0.cos(IFt). (2.8) iIFY(t) = I0.cos[IFt + m(t). ] (2.9)
Sau đó giải điều chế được thực hiện bằng cách nhân các đầu ra của 2 kênh và cho qua bộ lọc thông thấp, chúng ta nhận được:
Iout(t) = .cos[m(t) ] (2.10)
Hình 2.8: Đồ thì vectơ của sơ đồ khố dịch cực bộ dao động nội được định hướng theo cùng một phương với một trong các trạng thái phân cực
II. Kỹ thuật điều chế ngồi laser:1.Giới thiệu chung: 1.Giới thiệu chung:
Trong hệ thống thơng tin quang coherent, kĩ thuật điều chế tín hiệu có thể thực hiện theo hai phương pháp: điều chế trong và điều chế ngoài. Kỹ thuật điều chế trong là phương pháp điều chế quen thuộc, bơm trực tiếp dịng tín hiệu vào laser diode. Việc điều tần và điều biên theo phương pháp điều chế trong thực hiện tương đối đơn giản nhưng chỉ thích hợp với các hệ thống thơng tin tốc độ thấp vì ở tốc độ cao laser diode bộc lộ hiện tượng suy giảm các đặc tính phổ. Do đó đối với các hệ thống thông tin tốc độ cao với các cấu hình mạng phức tạp thì phương pháp này ít được sử dụng. Lúc này kĩ thuật điều chế ngoài xuất hiện đã đáp ứng các hệ thống thông tin hiện đại.
Điều chế ngoài là phương pháp điều chế ánh sáng bên ngồi laser. Nó có những ưu điểm sau:
+ Có thể thực hiện các phương thức điều chế như đã nêu ở phần trên kể cả phương pháp không thu được kết quả ở điều chế trực tiếp, ví dụ như điều pha.
+ Tránh được hiệu ứng suy giảm các đặc tính phổ, sự bất ổn định trong điều chế, đặc biệt ở điều tần và sự nhảy mode của ánh sáng.
+ Thích hợp với các hệ thống truyền dẫn tốc độ cao.
+ Là cơ sở để chế tạo các chuyển mạch quang, là xu hướng phát triển của mạng viễn thông hiện nay và trong tương lai. Nguyên tắc điều chế ngoài dựa trên các mạch quang tích hợp, sử dụng hiệu ứng quang điện của các vật liệu dẫn sóng điện mơi để điều pha, điều biên cho cả tín hiệu tương tự và tín hiệu số. Trong hệ thống thông tin quang, các hiệu ứng quang điện tuyến tính (line eletro – optic effect) được ứng dụng có hiệu quả nhất. Đó là do khả năng đáp ứng nhanh (trong phạm vi 10-12s) với hiệu suất cao trong các vật liệu quang như LiNbO3, hoặc các chất bán dẫn như GaAs và InP. Nhờ sự phát triển của các mạch quang tổ hợp trên cơ sở chất bán dẫn và các đặc tính khác của chất này mà các hiệu ứng tập trung phần tử tải và hấp thụ điện được khai thác triệt để.
2. Bộ điều chế pha (Phase Modulator):
Ở phương pháp điều chế pha người ta sử dụng hiệu ứng quang điện tuyến tính trong đó chiết suất điện mơi n của vật liệu thay đổi dưới tác động của một tín hiệu biến đổi đặt vào vật liệu đó làm thay đổi pha của ánh sáng đi qua. (hình 2.9).
Tín hiệu điều chế (Vmod) được đưa vào điện cực mạch quang tích hợp và làm thay đổi chiết suất n của phần tử dẫn sóng làm cho tốc độ và thời gian lan truyền qua phần tử dẫn sóng cũng thay đổi. Thời gian lan truyền tính theo cơng thức:
Khi chiết suất thay đổi một lượng n thì thời gian lan truyền thay đổi một lượng tương ứng.