4.7 Ảnh hưởng của hiệu ứng phi tuyến
4.7.5. Hiệu ứng trộn bốn bước sóng FWM
Hiện tƣợng chiết suất phi tuyến còn gây ra một hiệu ứng khác trong sợi đơn mode, đó là hiệu ứng trộn bốn bước sóng FWM. Trong hiệu ứng này, 2 hoặc 3 sóng quang với các tần số khác nhau sẽ tương tác với nhau tạo ra các thành phần tần số mới. Tương tác này có thể xuất hiện giữa các bước sóng của tín hiệu trong hệ thống WDM, hoặc giữa bước sóng tín hiệu với tạp âm ASE của các bộ khuếch đại quang, cũng nhƣ giữa mode chính và mode bên của một kênh tín hiệu. Giả sử có 3 bước sóng với tần số i , j , k thì tổ hợp tần số mới tạo ra sẽ là những tần số ijk thoả mãn:
kjk i j k (4.20)
3 2
Theo quan điểm cơ lƣợng tử, thì hiệu ứng FWM là hiệu ứng mà trong đó có sự phá huỷ photon ở một số bước sóng và tạo ra một số photon ở các bước sóng mới sao cho vẫn bảo toàn về năng lƣợng và động lƣợng. Nếu gọi P ijk (L) là công suất của bước sóng ijk trong sợi quang thì:
2 2 6 (3) 2 2 2 i j k
0 eff
1024 L
( ) 6 PP P .exp(- L)
ijk S
ijk
P L n c
(4.21)
Trong đó: : hiệu suất của quá trình FWM
c: là vận tốc ánh sáng trong chân không S eff : diện tích vùng lõi hiệu dụng
P i , P j , P k : công suất tương ứng của bước sóng i , j , k
(3) : độ cảm phi tuyến bậc 3
Hiệu suất của quá trình FWM phụ thuộc vào điều kiện phù hợp về pha.
Hiệu ứng FWM xảy ra mạnh chỉ khi điều kiện này đƣợc thoả mãn (tức là động lƣợng photon đƣợc bảo toàn). Về mặt toán học thì điều kiện này có thể biểu thị nhƣ sau:
( ijk ) ( ) i ( ) j ( ) k (4.22)
Vì trong sợi quang tồn tại tán sắc nên điều kiện phù hợp về pha rất khó xảy ra.
Tuy nhiên, với môi trường truyền dẫn là loại sợi có tán sắc thấp và khoảng cách truyền dẫn là tương đối lớn và các kênh gần nhau thì điều kiện này có thể coi là xấp xỉ đạt đƣợc.
Do việc tạo ra các tần số mới là tổ hợp của các tần số tín hiệu nên hiệu ứng FWM sẽ làm giảm công suất của các kênh tín hiệu trong hệ thống WDM.
Hơn nữa, nếu khoảng cách giữa các kênh là bằng nhau thì những tần số mới đƣợc tạo ra có thể rơi vào các kênh tín hiệu, gây xuyên âm giữa các kênh, làm suy giảm chất lƣợng của hệ thống.
Sự suy giảm công suất sẽ làm cho đồ hình mắt của tín hiệu ở đầu thu bị thu hẹp lại do đó sẽ làm giảm chất lƣợng BER của hệ thống. Vì các hệ thống WDM chủ yếu làm việc ở cửa sổ bước sóng 1550 nm và do tán sắc của sợi quang đơn mode thông thường (sợi G.652) tại cửa sổ này là khoảng 18ps/nm.km, còn tán sắc của sợi tán sắc dịch chuyển ( sợi G.653 ) xấp xỉ 0 đến 3 ps/nm.km, nên hệ thống WDM làm việc trên sợi đơn mode chuẩn thông thường sẽ ít bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng FWM hơn hệ thống WDM làm việc
trên sợi tán sắc dịch chuyển.
Ảnh hưởng của hiệu ứng FWM càng lớn nếu như khoảng cách giữa các kênh trong hệ thống WDM càng nhỏ cũng nhƣ khi khoảng cách truyền dẫn và mức công suất của mỗi kênh lớn. Vì vậy hiệu ứng FWM sẽ hạn chế dung lƣợng và cự ly truyền dẫn của hệ thống DWDM.
Chương 5:
THIẾT KẾ TUYẾN DWDM TRÊN ĐƯỜNG TRỤC CỦA EVNTELECOM Trong những năm qua thị trường viễn thông thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng có những bước phát triển nhảy vọt, nhu cầu sử dụng các dịch vụ viễn thông ngày càng đa dạng và nâng cao, liên tục có những dịch vụ viễn thông mới xuất hiện nhƣ Internet băng rộng, di động, WiFi, Wimax, video theo yêu cầu, VPN … với yêu cầu về dung lượng đường truyền ngày một nâng cao.
Hệ thống truyền dẫn quang đường trục Bắc-Nam của EVNTelecom được xây dựng từ năm 1994 với dung lượng đường truyền còn hạn chế không đáp ứng đƣợc nhu cầu truyền dẫn thông tin hiện nay cũng nhƣ trong thời gian tới.
Vì vậy việc xây dựng kết nối đường trục từ Bắc tới Nam nhằm đảm bảo dung lƣợng truyền dẫn cho các loại hình viễn thông của EVNTelecom là cấp thiết.
Chương 5 của luận văn trình bày việc thiết kế tuyến cáp quang đường trục trên cơ sở nâng cấp hệ thống thông tin quang đường trục Bắc - Nam hiện có của ngành Điện trên hai tuyến cáp quang OPGW đường dây 500kV từ tốc độ STM-16 lên hệ thống DWDM.