s c màu gây ra c a s b c sĩng 1550 nm. Tuy nhiên, nĩ l i khơng thích h p đ dùng trong h th ng WDM do s thi t thịi nghiêm tr ng v cơng su t do hi u ng tr n b n b c sĩng và các s phi tuy n khác gây ra. S thi t thịi này s đ c lo i b n u cĩ m t ít tán s c màu hi n di n trong s i do s t ng tác c a các sĩng khác nhau khi lan truy n v i v n t c nhĩm khác nhau. Ði u này đã d n đ n s phát tri n c a các lo i s i d ch chuy n tán s c khác khơng (NZ - DSF). Các lo i s i này cĩ tán s c màu kho ng t 1 đ n 6 ps/nm.km ho c là -1 đ n -6 ps/nm.km c a s 1550 nm. Ði u này c t gi m nh h ng c a các hi u ng phi tuy n trong khi v n gi a nguyên các u đi m
c a s i DSF. Lo i s i m i này đang đ c xây d ng trong các cơng trình các tuy n dài B c M .
Ch ng h n, s i quang LS c a Corning cĩ b c sĩng tán s c khơng b c sĩng 1560 nm và tán s c màu nh kho ng 0.092 (λ - 1560) ps/nm.km c a s b c sĩng 1550 nm và s i TrueWave c a cơng ngh Lucent Technologies.
B i vì t t c các s i NZ - DSF đ c ch t o cĩ giá tr tán s c khác khơng r t nh d i C nh ng v n cĩ giá tr khơng ngồi d i C, n m trong d i L ho c d i S. Trong nh ng tr ng h p này, m t ph n l n c a d i b ng xung quanh b c sĩng tán s c s khơng dùng do hi u ng tr n b n b c sĩng. S i TeraLight c a Alcatel là m t lo i s i NZ - DSF cĩ tán s c khơng d i bên d i b c sĩng 1440 nm và vì v y đ c s d ng c 3 d i.
Tán s c màu ngồi vi c ph i cĩ giá tr nh , cịn ph i cĩ đ d c nh (đ i v i b c sĩng). Ð d c nh làm gi m đ tr i r ng xung do tán s c màu tích l y gi a các kênh khác nhau trong m t h th ng WDM. N u đ tr i r ng nh , t c là tán s c màu tích l y trên các kênh khác nhau g n nh là đ ng nh t, cĩ th bù tán s c màu tích l y trên t t c các kênh b ng m t b bù tán s c màu duy nh t. Ph ng pháp này s r h n khi s d ng b bù tán s c màu trên m i kênh. Ð d c tán s c màu c a các lo i s i TrueWave, TrueWave RS (đ d c gi m) và LEAF (s đ c p d i đây) đ c minh h a hình 2.36. S i TrueWave RS c a Lucent đ c ch t o cĩ giá tr đ d c tán s c màu nh h n kho ng 0.05 ps/nm.km2 so v i các lo i s i NZ - DSF khác cĩ đ d c trong kho ng 0.07 ÷ 0.4 ps/nm.km2.
S
nh h ng c a s phi tuy n cĩ th gi m đ c khi ch t o lo i s i quang cĩ di n tích lõi hi u d ng l n. Nh đã th y r ng các s i quang d ch chuy n tán s c khác khơng cĩ giá tr tán s c màu bé trong kho ng 1550 nm đ t i thi u s nh h ng c a tán s c màu, nh ng khơng may, các lo i s i này l i cĩ di n tích hi u d ng lõi nh h n. G n đây, s i NZ – DSF cĩ di n tích hi u d ng lõi l n - trên 70 μm2, đã đ c Corning (LEAF) và Lucent (TrueWave XL) phát tri n. Di n tích này l n h n nhi u so v i 50μm2 c a s i NZ - DSF bình th ng và nh h n 85μm2 c a s i SMF. Do v y, các lo i s i này đ t đ c s th a hi p t t h n gi a tán s c màu và s phi tuy n h n là các
ng. Tuy nhiên, khuy t đi m c a các lo i s i này là cĩ đ
LEAF TrueWave TrueWave RS D i C D i L 1530 1550 1570 1590 1610 B c sĩng (nm) T án s c (p s/ nm .k m ) 0 2 4 6 8 10
60
l n h n, kho ng 0.11 ps/nm.km2 so v i 0.07 ps/nm.km2 đ i v i lo i s i NZ - DSF khác và kho ng 0.05 ps/nm.km2 đ i v i lo i s i gi m đ d c. Di n tích lõi hi u d ng l n c ng làm gi m hi u qu c a vi c khu ch đ i phân b Raman (xem ph n khu ch đ i quang trong bài gi ng “H th ng thơng tin quang 2”).
M t c t chi t su t khúc x tiêu bi u c a s i LEAF đ c trình bày hình 2.37. Vùng lõi g m ba ph n. Ph n sát bên trong nh t, chi t su t thay đ i theo d ng tam giác. Ph n vành khuyên ( gi a) cĩ chi t su t b ng v i chi t su t l p v . Ph n ngồi cùng c a l p lõi ti p theo cĩ hình vành khuyên cĩ chi t su t cao h n. Ph n gi a c a lõi là ph n cĩ chi t su t th p h n, khơng gây tiêu hao cơng su t và vì v y, cơng su t đ c phân b trên di n tích l n h n. Ði u này làm gi m t n hao n ng l ng trong lõi và làm t ng di n tích hi u d ng c a s i. Hình 2.38 mơ t phân b n ng l ng trong lõi c a s i DSF và LEAF.
Kho ng cách t tâm lõi (a) Kho ng cách t tâm lõi (b) C n g đ t r n g n
M t s s i quang đ c thi t k đ cĩ c tán s c màu d ng và âm trong d i 1550 nm. Tán s c màu c a s i cĩ tán s c màu d ng và âm trong d i 1550 nm đ c trình bày trong hình 2.39. S i cĩ tán s c màu d ng đ c s d ng cho các h th ng trên đ t li n, cịn s i tán s c màu âm đ c s d ng cho các h th ng d i bi n. (Ð i v i vi c bù tán s c màu thì ng c l i: s i quang
cĩ tán s c màu âm đ c s d ng trên đ t li n, s i cĩ tán s c màu d ng dùng cho các h th ng ng m d i bi n). C tán s c màu âm và d ng đ u gây ra giãn xung và đ giãn xung này ph thu c vào đ l n tán s c màu mà khơng ph thu c vào d u c a nĩ (khi khơng cĩ m t c a s chirp và các s phi tuy n). Vì v y, t i sao l i c n các lo i s i quang cĩ tán s c màu khác d u nhau, tán s c màu d ng cho h th ng đ t li n và tán s c màu âm cho các h th ng d i bi n. Ð hi u s tán đ ng này, chúng ta c n hi u các hi n t ng phi tuy n khác: tính b t n đi u ch (Modulation Instability).
Ði u này cĩ th gi i thích nh sau [3]: Khi b chirp d ng s n sau c a xung b d ch đ n t n s f < f0 và s n tr c c a xung b d ch đ n t n s f > f0. Ði u này cĩ ngh a là ph c a tín hi u b giãn ra trong quá trình truy n d n. Khi tán s c màu là d ng thành ph n t n s cao (f > f0) s lan truy n ch m h n thành ph n t n s th p (f < f0) nên xung b co l i (nguyên lý c a truy n d n soliton). SPM làm cho các xung chirp d ng (xem bài gi ng “H th ng thơng tin quang 2”). các m c cơng su t cao, s tác đ ng qua l i gi a hai hi n t ng này - tán s c màu và chirp do SPM- d n đ n gãy (breakup) xung r ng t ng đ i (trong kho ng th i gian 100 ps, t ng ng x p x v i t c đ truy n d n 10 Gbps) thành các lu ng xung ng n (kho ng vài pico giây). Hi n t ng này g i là hi n t ng khơng n đnh đi u ch và d n đ n t ng đáng k t l bit l i. S khơng n
đnh đi u ch ch x y ra trong s i quang tán s c màu d ng và vì v y, cĩ th tránh b ng cách s d ng s i cĩ tán s c màu âm. Các nh h ng c a nĩ đ i v i s i quang tán s c màu d ng cĩ th đ c t i thi u khi dùng các m c cơng su t th p h n.
Các h th ng WDM khơng th ho t đ ng quanh b c sĩng tán s c khơng c a s i quang do nh h ng nghiêm tr ng c a hi u ng tr n b n b c sĩng. Ð i v i s i quang d ch chuy n tán s c d ng, b c sĩng tán s c khơng n m d i d i b c sĩng 1550 nm và khơng n m trong d i L. Do đĩ, các h th ng s d ng s i quang tán s c màu d ng cĩ th nâng c p đ cĩ th s d ng d i L (xem hình 2.26). Tính nâng c p là m t đ c tính quan tr ng c a h th ng đ t li n. Do đĩ, s i quang tán s c màu d ng thì thích h p cho h th ng đ t li n, và m c cơng su t đ c đi u khi n đ s b t n đi u ch là khơng đáng k . Tuy nhiên, đ i v i các tuy n d i bi n, vi c s d ng các m c cơng su t l n h n thì r t quan tr ng do kho ng cách tuy n dài. Nh ng tuy n này khơng cĩ kh n ng nâng c p b ng b t c ph ng pháp nào, do nĩ đ c th d i đáy đ i d ng, vì v y s d ng d i L đ i v i nh ng s i này thì khơng cĩ kh n ng. Do v y, s i quang tán s c màu âm đ c dùng cho các tuy n d i bi n.
Vì s i tán s c màu âm dùng cho các tuy n d i bi n, tán s c màu cĩ th đ c bù b ng cách dùng s i quang đ n m t chu n (SMF) cĩ tán s c màu d ng, ngh a là vi c thay đ i tu n t các đo n s i quang SMF cĩ tán s c màu d ng và tán s c màu âm cĩ th gi cho tán s c màu t ng c ng th p. Ði u này thích h p đ s d ng s i quang bù tán s c do chúng cĩ đ nh y h n đ i v i các hi u ng phi tuy n b i vì di n tích hi u d ng lõi c a nĩ th p.
Chú ý r ng t t c các s i quang đã xem xét cĩ đ d c tán s c màu d ng, t c là tán s c màu t ng khi b c sĩng t ng. Ði u này ch y u là đ d c tán s c v t li u c a s i quang silica là d ng và th ng h n h n đ d c tán s c âm c a tán s c ng d n sĩng (xem hình 2.31). S i quang cĩ đ d c tán s c màu âm thì h u d ng trong vi c bù đ d c tán s c màu.
Trong khi cĩ kh n ng ch t o s i quang tán s c màu âm (trong d i 1550 nm) v i đ d c âm, thì khơng cĩ kh n ng ch t o s i cĩ tán s c màu d ng v i đ d c âm.
62 T á n s c (p s/ n m .km ) S i tá n s c d ng S i tá n s c â m S
Ð đ m b o nh ng tính n ng truy n d n ánh sáng t t và cĩ tu i th cao, s i quang c n đáp ng nh ng yêu c u ng t nghèo sau:
• V c : b n v ng, khơng b đ t, g y v i tác đ ng c a l c kéo, l c c t ngang, và l c u n cong. Khơng b dãn n quá l n do tác đ ng c a l c kéo th ng xuyên. T c đ lão hố ch m.
• V đ c tính truy n d n ánh sáng:
- V t li u ph i r t tinh khi t, khơng cĩ t p ch t.
- C u t o l p b c và lõi đ u đ n, khơng cĩ ch khuy t t t, khơng cĩ ch khơng đ ng nh t.
đ tránh làm tán x ánh sáng, sinh thêm suy hao ph và méo xung.
Theo v t li u ch t o, s i quang cĩ th phân lo i thành: • S i Silica (SiO2) (Silica fiber).
• S i h p ch t th y tinh (Multi-component glass fiber). • S i cĩ l p b c b ng plastic (Plastic - clad fiber). • S i tồn b ng plastic (All - plastic fiber). H u h t s i dùng trong vi n thơng là s i Silica. Quá trình ch t o s i bao g m hai giai đo n chính:
• T M u ti n ch là m t thanh th y tinh cĩ chi t su t lõi n1, l p b c n2 đi u ch nh đ c trong quá trình ch t o b ng cách thay đ i thành ph n và n ng đ ch t ph gia. Hay nĩi cách khác, m u ti n ch cĩ hình d ng s i quang trong t ng lai.Nh v y ch t l ng m u ti n ch quy t đnh đ suy hao và tán s c c a s i quang.
• Trong q trình kéo s i, nhi t đ đ t nĩng phơi, t c đ kéo quy t đnh thơng s hình h c và s c b n c h c.
Cĩ hai ph ng pháp đ c s d ng đ t o m u ti n ch [4]:
• Ph ng pháp n u ch y th y tinh. Trong ph ng pháp này đ c chia làm hai ph ng pháp:
- Ph ng pháp ng, và - Ph ng pháp n i n u đơi.
• Ph ng pháp đ ng h i hĩa ch t. Trong ph ng pháp này g m cĩ ba ph ng pháp: - Ð ng h i hĩa ch t bên trong IVD (Inside Vapour Deposition). Trong ph ng pháp
này cĩ hai k thu t: MCVD (Modified Chemical Vapour Deposition) và PCVD (Plasma Chemical Vapour Deposition).
- Ð ng h i hĩa ch t bên ngồi OVD (Outside Vapour Deposition). - Ð ng h i hĩa ch t d c theo tr c VAD (Vapour Axial Deposition).
Là m t trong nh ng k thu t đ u tiên s d ng cách đây 20 n m. M t lõi th y tinh cĩ đ tinh khi t cao đ c l ng vào ng th y tinh khác cĩ chi t su t th p h n. v n đ ch y u là t o ra đ c khe h nh nh t gi a lõi và l p b c.
Hình 2.39 Phương ống được sử dụng để tạo mẫu tiền chế.
Nh ng nh c đi m c a ph ng pháp s n xu t này:
• Khĩ đ m b o đ c đ tinh khi t cao và khơng tránh đ c nh ng h h i nh . • Ch dùng đ s n xu t s i đa mode SI.
• Suy hao c a s i quang ch t o theo ph ng pháp này cao: 500 ÷ 1000 dB/Km. đ
64
Th y tinh lõi s i Th y tinh v s i N u riêng
N u chung Kéo s i Ph l p b o v Cu n s i Ch t ph b o v đ
Dùng ph ng pháp này đ ch t o ra s i ch khơng đ ch t o phơi. u đi m đ u tiên c a ph ng pháp này là nĩ tránh đ c các ch khuy t t t trên l p phân cách v - ru t s i mà ph ng pháp thanh ng g p ph i.
Trên hình gi i thi u t ng quát ph ng pháp này. Th y tinh làm l p b c và lõi đ c n u riêng thành các ch t l ng r i đ a vào n i hai l p rêing r . u ra n i đơi này cĩ van hai l p đ kéo s i ra. Nh đ thêm th y tinh liên t c nên trong quá trình n u và kéo liên t c cĩ th đ t đ c s i r t dài. S i nĩng đ c kéo qua b ph ch t b o v tr c khi đ c cu n thành cu n. Dùng ph ng pháp này cĩ th ch t o s i SI và s i GI.
ch t o đ c s i đ n mode cĩ đ ng kính bé thì ph ng pháp này ch a th c hi n đ c.
V t li u ban đ u:
• M t ng th y tinh cĩ đ tinh khi t cao. • Các ch t l ng: SiCl4, GeCl4.
• Các ch t khí: O2, POCl3, BCl3.
ng th y tinh đ c đ t nĩng b ng ngu n c ng h ng đ n 1400oC, di chuy n d c theo tr c ng th y tinh. Trong lúc đ c đ t nĩng, ng th y tinh quay theo tr c c a nĩ. Các nguyên li u, d ng h i, đ c đ a vào ng. nhi t đ này s x y ra các ph n ng hĩa h c bên trong ng. Sau ph n ng các v t li u c u thành l p b c và lõi bám vào thành
ng theo t ng l p.
Các ph n ng oxy hĩa: SiCl4 + 2H2O = SiO2 + 4HCl (gas) (gas) (r n) (gas) SiCl4 + O2 = SiO2 + 2Cl2 (gas) (gas) (r n) (gas) GeCl4 + O2 = GeO2 + 2Cl2 (gas) (gas) (r n) (gas)
Sau khi k t thúc quá trình ng ng t , ng đ c đ t nĩng đ n 2000oC đ co l i thành m t thanh đ c, đĩ là m u ti n ch .
66
(a) Phơi sau quá trình đ ng h i (b) M u ti n ch sau khi phơi đ c đun 2000 °C Mu n thay đ i chi t su t, ng i ta s d ng thêm nh ng ch t ph gia nh : GeO2, P2O5, B, F, trong đĩ GeO2 và P2O5 làm t ng chi t su t, B và F làm gi m chi t su t.
K thu t này đ c s d ng r ng rãi vì cho phép t o s i cĩ suy hao th p nh t; gi m đ c n ng đ OH-; thay đ i v t li u và gas d dàng. Ví d :