Các thông tin trong phần này được sử dụng các kết quả nghiên cứu luận án tiến sĩ của nghiên cứu sinh Đinh Thị Thu Phong (bảo vệ năm 2010).
Ở đây, vận dụng nội dung nghiên cứu về bản chất vật lý, các tham số đặc trưng, sự tác động giữa chúng với nhau, và sử dụng phương pháp đo như đã nghiên cứu ở trên để mô phỏng nhằm thu được các kết quả về tán sắc PMD, và qua đó đánh giá được cụ thể về đặc trưng của tán sắc PMD. Công cụ mô phỏng được sử dụng là công cụ mô phỏng VPI Transmission có sẵn tại phòng thí nghiệm [17]. Các kết quả trình bày ở phần này là dựa trên các thông tin nghiên cứu đã được công bố trong và ngoài nước.
2.1.6.1 Kết quả mô phỏng biểu diễn qua mặt cầu Poincaré
Như phần trên đã phân tích cho thấy rằng cần phải mô tả được trạng thái phân cực nhằm đo được ánh sáng phân cực một cách thuận lợi. Do đó, thông qua mặt cầu Poincaré để sử dụng các tham số của vector Stokes là cách tốt nhất. Để nghiên cứu và xác định được các trạng thái phân cực (SOP) thông qua biểu diễn các vector PMD trên mặt cầu Poincaré để thực hiện mô phỏng với các giá trị của tham số Stokes đưa ra từ biểu thức (2.1.9) đã xét ở trên.
Kết quả mô phỏng các trạng thái phân cực trên mặt cầu Poincaré khẳng định rằng khi phân cực hoàn toàn và không có lưỡng chiết, quỹ đạo điểm cuối của vector PMD là đường tròn trên mặt cầu khi pha biến đổi trong chu kỳ từ 00
đến 3600, như được biểu diễn trên hình 2.8a.
Khi có thành phần lưỡng chiết thì quỹ đạo điểm cuối vector PMD trên mặt cầu Poincaré thay đổi và không là một đường tròn nữa. Nó hoàn toàn có thể thay đổi ngẫu nhiên, như hình 2.8b, là kết quả mô phỏng với thành phần lưỡng chiết có tham số
DGD là 4.10-11s. Các kết quả mô phỏng này dựa trên các tham số mô phỏng gồm các tham số trong trường hợp không có lưỡng chiết và có lưỡng chiết [17].
2.1.6.2 Kết quả mô phỏng đo tán sắc PMD
+ Mô hình mô phỏng
Sơ đồ mô phỏng đo DGD bằng phương pháp cố định, được mô tả trên hình 2.9. Sợi sử dụng để đo PMD được thiết lập các tham số như sau: độ dài sợi 100 Km, hệ số suy hao sợi là 0,2 dB/km, hệ số tán sắc có giá trị bằng 0,31 ps/km1/2, để tạo ra giá trị DGD của 100 km sợi là 10 ps, song lưỡng chiết sợi thay đổi ngẫu nhiên.
+ Kết mô phỏng và nhận xét
Xung được phát từ modul tạo xung phát vào sợi, sau đó qua modul điều khiển phân cực để tách một phân cực rồi đưa vào modul phân tích phổ. Hình 2.10 a,b,c là các kết quả thu được, nó hiển thị phổ của một phân cực phụ thuộc vào bước sóng với các góc của bộ phân cực tương ứng với 00, 600 và 900. Kết quả cho thấy rằng trên cùng một dải bước sóng, tổng số các cực trị của phổ ở cả 3 giá trị của bộ phân cực là không đổi. Áp dụng công thức (3.1.38) để tính DGD theo phương pháp này ta thu được DGD bằng 0,966 ps, so sánh với kết quả thiết lập DGD của sợi, kết quả cho thấy sai số giữa kết quả mô phỏng và thực tế là 0,4%.
Hình 2.11 là sơ đồ được thiết lập để mô phỏng đo trễ xung tín hiệu do tán sắc PMD gây ra. Sợi quang dùng để đo PMD được xác định: độ dài 100 km, hệ số suy hao sợi là 0,2 dB/km, hệ số tán sắc có giá trị bằng 0,031 ps/km1/2 để tạo ra giá trị DGD của 100 km sợi là 10 ps, song lưỡng chiết sợi thay đổi ngẫu nhiên
Hình 2.12 là kết quả mô phỏng đo độ trễ xung do tán sắc PMD gây ra. Ta nhận thấy rằng khi không bị tán xạ (như hình 2.12a), xung sau khi bị ảnh hưởng của PMD chỉ bị dịch chuyển đi 2,5 ps (giá trị đỉnh-đỉnh) nhưng vẫn gữ nguyên dạng xung. Do đó, chất lượng truyền dẫn BER của hệ thống sẽ được đảm bảo. Tuy nhiên, khi bị ảnh hưởng của tán xạ PMD thì ngoài việc xung bị trễ, nó còn bị dao động quanh giá trị của nó như thể hiện trên hình 2.12 b, c. Giá trị tán xạ càng lớn thì xung bị dao động mạnh, lệch khỏi giá trị của nó tới 10 ps, và gây ra méo tín hiệu. Đây là một dạng nhiễu và làm xuống cấp chất lượng truyền dẫn BER do đó SNR giảm mạnh do ảnh hưởng của PMD.
Từ việc nghiên cứu tán sắc PMD như trên, có thể khẳng định rằng với hệ thống thông tin quang tốc độ bít cao (10 Gbit/s) và cự ly xa sẽ bị ảnh hưởng rất lớn do PMD; tác động của PMD làm suy giảm biên độ, méo dạng tín hiệu, tăng nhiễu hệ thống và nhiễu phát xạ tự phát được khuếch đại ASE. Kết quả là làm giảm SNR và dẫn đến giảm chất lượng truyền dẫn BER.
Do đó, hiện nay, người ta đang nghiên cứu các giải pháp hạn chế ảnh hưởng của tán sắc PMD; đó là các phương pháp từ đơn giản nhất là sử dụng sợi quang có hệ số PMD thấp, đến các giải pháp kỹ thuật phức tạp như kỹ thuật bù PMD bằng điện hay quang có thể sử dụng ở cả bộ phát và bộ thu.
Nhìn chung, các kỹ thuật bù tán sắc PMD là rất cần thiết để giảm những ảnh hưởng của PMD bậc nhất (PMD1) và làm giảm hoặc không làm tăng ảnh hưởng của PMD bậc cao (PMD2, PMD3...) đến chất lượng hệ thống. Các kỹ thuật bù tán sắc PMD này thường phải thỏa mãn yêu cầu về khả năng thay đổi nhanh chóng của PMD, nghĩa là phải thay đổi cho kịp thay đổi của DGD và cả PSP. Ngoài ra, các kỹ thuật này cũng phải có giá thành thấp, kích thước nhỏ bé để giảm ảnh hưởng đến cấu trúc hệ thống. Đã có nhiều công trình nghiên cứu giải pháp hạn chế ảnh hưởng của PMD đã được công bố.
Tóm lại, Phần 2.1 đã tập trung nghiên cứu, phân tích bản chất của tán sắc PMD, những yếu tố, thành phần tạo nên bản chất của tán sắc PMD. Nghiên cứu phương pháp đo và mô phỏng để kiểm chứng đặc trưng của tán sắc PMD. Đây là kết quả quan trọng làm cơ sở cho việc nghiên cứu ảnh hưởng tác động của PMD thông qua giải pháp giám sát mode phân cực trong các hệ thống thông tin quang tốc độ cao, cự ly xa, như hệ thống cáp quang biển.