29
Nguyên lý hoạt động của TOAD như sau. TOAD có một bộ ghép định hướng khác được nối vào vịng sợi quang nhằm mục đích đưa vào điều khiển xung. Các xung điều khiển mang công suất và năng lượng đủ cao để các đặc tính quang học của NLE bị thay đổi đáng kể bởi xung điều khiển trong một khoảng thời gian ngắn sau khi xung điều khiển đi qua nó. Đặc biệt, sự dịch chuyển pha do một xung khác truyền qua NLE trong khoảng thời gian này bị thay đổi. Một ví dụ về NLE phù hợp cho mục đích này là bộ khuếch đại quang bán dẫn (SOA) được điều khiển xung điều khiển vào trạng thái bão hịa. Để TOAD hoạt động chính xác như một bộ phân kênh, thời gian giữa xung điều khiển và tín hiệu là rất quan trọng. Giả sử NLE được đặt sao cho xung tín hiệu theo chiều kim đồng hồ đến nó trước, xung điều khiển phải đi qua NLE sau xung tín hiệu theo chiều kim đồng hồ nhưng trước xung tín hiệu ngược chiều kim đồng hồ. Nếu điều này xảy ra, xung tín hiệu theo chiều kim đồng hồ trải qua độ lợi khơng bão hịa của bộ khuếch đại, trong khi xung ngược chiều kim đồng hồ nhận được độ lợi bão hòa. Cái sau cũng trải qua một sự dịch chuyển pha bổ sung phát sinh do độ bão hịa đạt được. Do sự khơng đối xứng này, hai nửa của xung tín hiệu khơng hồn toàn giao thoa với nhau và một phần của xung tín hiệu xuất hiện từ nhánh B của bộ ghép đầu vào.
Lưu ý rằng cùng với xung tín hiệu, xung điều khiển cũng sẽ có mặt ở đầu ra. Xung điều khiển có thể được loại bỏ bằng cách sử dụng các bước sóng khác nhau cho tín hiệu và xung điều khiển và đặt một bộ lọc quang học ở đầu ra để chỉ chọn xung tín hiệu. Nhưng cả hai bước sóng phải nằm trong băng thơng quang của SOA. Một lựa chọn khác là sử dụng các trạng thái phân cực trực giao cho tín hiệu và các xung điều khiển, và phân biệt giữa các xung trên cơ sở này. Cho dù điều này có được thực hiện hay khơng, trạng thái phân cực của xung tín hiệu phải được duy trì khi đi qua vịng sợi quang; nếu khơng, hai nửa xung sẽ không gây nhiễu tại bộ ghép định hướng theo cách mong muốn sau khi đi qua vòng sợi. Một ưu điểm khác của TOAD là do độ dài của vòng sợi ngắn nên trạng thái phân cực của các xung được duy trì ngay cả khi sử dụng sợi đơn mode tiêu chuẩn (duy trì phi phân cực). Nếu vịng sợi dài, nó phải được xây dựng bằng cách sử dụng sợi duy trì phân cực.
Cổng AND của bẫy Soliton
Cổng AND của bẫy soliton sử dụng một số đặc tính của xung soliton lan truyền trong sợi lưỡng chiết. Trong một sợi thông thường, hai chế độ suy biến phân cực trực giao lan truyền với cùng một vận tốc nhóm. Trong sợi quang lưỡng chiết, hai chế độ này truyền với vận tốc nhóm khác nhau. Kết quả là, nếu hai xung ở cùng bước sóng
30
nhưng có phân cực trực giao được phát ra trong một sợi quang lưỡng chiết, chúng sẽ đi ra hoặc lan ra theo thời gian, do sự khác biệt về vận tốc nhóm này.
Tuy nhiên, xung soliton là một ngoại lệ đối với hiện tượng đi tắt này. Cũng giống như xung soliton truyền trong sợi silica không chiết quang mà không lan truyền xung do phân tán vận tốc nhóm , một cặp xung soliton phân cực trực giao truyền trong sợi lưỡng chiết mà khơng có bước tắt. Phân tích định lượng của hiện tượng này nằm ngoài phạm vi của cuốn sách này, nhưng về mặt định tính những gì xảy ra là hai xung trải qua sự dịch chuyển bước sóng theo hướng ngược nhau để chênh lệch vận tốc nhóm do sự dịch chuyển bước sóng bù chính xác cho sự chênh lệch vận tốc nhóm do hiện tượng lưỡng chiết. Vì hai xung soliton truyền cùng nhau (chúng không đi tắt), hiện tượng này được gọi là bẫy soliton.
Hoạt động logic AND giữa hai luồng xung có thể đạt được bằng cách sử dụng hiện tượng này nếu hai luồng xung tương ứng với các xung soliton phân cực trực giao. Hầu hết các hệ thống TDM tốc độ cao sử dụng xung soliton để giảm thiểu ảnh hưởng của sự phân tán vận tốc nhóm để u cầu về hình dạng xung soliton khơng phải là một vấn đề. Có thể đạt được phân cực trực giao của hai luồng xung bằng cách sử dụng các bộ phân cực một cách thích hợp. Hoạt động logic AND đạt được bằng cách sử dụng bộ lọc quang học ở đầu ra của sợi quang lưỡng chiết.
Hình 2.11 cho thấy sơ đồ khối của cổng AND bẫy soliton. Nó bao gồm một đoạn sợi quang lưỡng chiết theo sau là một bộ lọc quang học. Hình 2.12 minh họa hoạt động của cổng này. Khi xung của cả hai phân cực có mặt ở bước sóng λ, một trong số chúng bị dịch chuyển theo bước sóng thành λ + δλ, và xung kia thành λ - δλ. Bộ lọc được chọn sao cho nó truyền tín hiệu tại λ + δλ và loại bỏ tín hiệu tại λ. Do đó băng thơng của bộ lọc sao cho một trong các xung dịch chuyển theo bước sóng nằm trong nó. Nhưng cùng một xung, nếu nó khơng trải qua sự thay đổi bước sóng, sẽ khơng được bộ lọc chọn. Do đó, đầu ra của bộ lọc chỉ có xung (logic) nếu cả hai xung đều có mặt ở đầu vào và khơng có xung (logic 0) nếu khơng.