Hiệu ứng SBS là hiệu ứng tương tự hiệu ứng SRS, tức là có sự tạo thành của bước sóng Stoke với bước sóng dài hơn bước sóng của ánh sáng tới. Điểm khác nhau chính của hai hiệu ứng này là: hiệu ứng SBS liên quan đến các phonon âm học còn hiệu ứng SRS liên quan đến các phonon quang. Chính do sự khác biệt này mà hai hiệu ứng có những ảnh hưởng khác nhau đến hệ thống WDM. Tuy nhiên trong hiệu ứng SBS chỉ có phần ánh sáng bị tán xạ theo chiều ngược lại (tức là ngược chiều với chiều truyền tín hiệu) mới có thể được truyền đi trong sợi quang, vì vậy trong hệ thống WDM khi tất cả các kênh đều cùng truyền theo 1 hướng thì hiệu ứng SBS không gây xuyên âm giữa các kênh.
Tương tự như khi tính toán ngưỡng Raman, dựa vào phương trình biểu diễn sự gia tăng của sóng Stoke, và sự bảo toàn năng lượng trong quá trình SBS (bỏ qua suy hao):
s
B p s
dI
g .I .I
dz (4.3.35)
Ta xây dựng được cặp phương trình liên hệ giữa sóng bơm và sóng Stoke:
s B p. s s s dI g .I I I dz (4.3.36) s B p. s s s dI g .I I I dz (4.3.37)
Giải hệ phương trình trên ta được:
s s B 0 eff eff
I 0 I L .exp g P L / A L (4.3.38) Với P0 Ip 0 .Aeff
Trong phương trình (4.3 .38) ta có thể thấy công suất ra của sóng Stoke chính là đầu vào của sóng bơm (vì có chiều ngược lại với chiều của sóng bơm). Tương tự như khi tính toán ngưỡng Raman ta thu được điều kiện ngưỡng của Brillouin:
th
B 0 eff eff
CHƢƠNG 5
MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN CHO TUYẾN TRUYỀN DẪN QUANG 5.1. Sơ đồ thuật toán của chƣơng trình
Bắt đầu: Các thông số đầu vào: SNR yêu cầu: R, công suất phát Ptx
Băng tần B, bƣớc sóng, loại cáp (hệ số suy hao, hệ số tán sắc), chiều dài tuyến
Pin+suy hao > R
Cần khuếch đại: tính số bộ khuyếch đại là N
Tính độ dài giới hạn bởi tán sắc:
Ldispersion Ldispersion > L Bù tán sắc Kết thúc S Đ Đ S
5.2. Các chức năng chính của phần mềm:
- Thiết kế tuyến truyền dẫn quang với các thông số đầu vào là: công suất phát, chiều dài tuyến, độ suy hao và tán sắc của tuyến truyền dẫn, OSNR yêu cẩu; kết quả là số bộ khuếch đại và bù tán sắc cho hệ thống.
- Tính toán thông số cho tuyến như: độ suy hao, tán sắc, OSNR…. - Mô phỏng bài toán chương 6 cho hệ thống 10 Gb/s và 40 Gb/s.
- Ngoài ra, chương trình còn có cơ sở dữ liệu các bộ khuếch đại EDFA, các loại sợi quang hiện có trên thị trường.s
5.4. Các hàm thiết kế chính:
5.4.1. Hàm nhập thiết bị EDFA:
Private Sub cmdOk _Click() Dim str As String Dim strl As String Dim str2 As String str - Trim(Form2.txtName.Text) strl - Trim(Form2.txtGainMin.Textl str2 - Trim(Form2.txtGainMax.Text) Form2.Datal.Refresh Form2.Datal.Recordset.MoveFirst
Do While Not Form2.Datal .Recordset.EOF IfForm2.Datal.Recordset.Fields("Name"l= strAnd Form2.Datal.Recordset.Fields("GainMin") - strl And
Form2.Datal.Recordset.Fields("GainMax") - str2 Then Exit Do Form2.Datal.Recordset.MoveNext
IfForm2.Datal.Recordset.EOF And str <> "" Then Form2.Datal.Recordset.AddNew
Form2.Datal .Recordset.Fields('lName") = str
Form2.Datal.Recordset.Fields("GainMin") = Val(strl) Form2.Datal .Recordset.Fields("GainMax") = Val(str2) Form2.Datal.Recordset.Fields(l'WavelengthMin") = Val(Trim(Form2.txtwavelengthmin.Text)) Form2.Datal .Recordset.Fields('lWavelengthMax") = Val(Trim(Form2.txtWavelengthMax.Text)) Form2.Datal.Recordset.Fields("Inputsignalmin") = Trim(Form2.txtInputSignalMin.Text) Form2.Datal.Recordset.Fields("Inputsignalmax") =
Trim(Form2.txtInputSignalMax.Text)
Form2.Datal .Recordset.Fields("Psat") = Trim(Form2.txtpsat.Text) Form2.Datal.Recordset.Fields("GainFlatness") = Trim(Form2.txtGainFlatness.Text) Form2.Datal .Recordset.Fields('lOperatingTemperature") = Trim(Form2.txtT.Text) Form2.Datal.Recordset.Fields("Noisefigure")= Val(Trim(Form2.txtT.Text)) Form2.Datal.Recordset.Fields("Conector") = Trim(Form2.txtconector.Text) Form2.Datal.Recordset.Fields("Dimension")= Trim(Form2.txtDimension.Text) Form2.Datal.Recordset.Update Form2.Datal .Refresh Else Ifstr = "" Then
Y = MsgBox("Input kind ofEquipmentl', vbokonly, l'warning") Else
Y = MsgBox("this Equipment existed", vbokonly, "Warning") End If End If Form2.txtName.Text = "" Form2.txtlnputSignalMin.Text = "!' Form2.txtInputSignalMax.Text = "" Form2.txtGainMin.Text = "" Form2.txtGainMax.Text = "" Form2.txtGainFlatness.Text = "" Form2.txtwavelengthmin.Text = "' Form2.txtWavelengthMax.Text = "" Form2.txtNF.Text = "" Form2.txtT.Text = ""
Form2.txtpsat.Text = "" Form2.txtDimension.Text = "" Form2.txtwavelengthmin.Text = "" Form2.txtWavelengthMax.Text = "" Form2.txtconector.Text = "" End Sub
5.4.2. Hàm xoá thiết bị EDFA
Private Sub cmdDel-Click()
IfNot Form4.Datal.Recordset.EOF Then Form4.Datal .Recordset.Delete End If Form4.txtName.Text = "" Form4.txtInputSignalMin.Text = "" Form4.txUnputSignalMax.Text = "" Form4.txtGainMax.Text = " Form4.txtGainFlatness.Text= "" Form4.txtNF.Text = "" Form4.txtwavelengthmin.Text= "' Form4.txtWavelengthMax.Text ="" Form4.txtpsat.Text="' Form4.txtT.Text = "" Form4.txtDimension.Text = "" Form4.txtconector.Text = "" End Sub 5.4.3. Hàm thiết kế tuyến
Private Sub cmdl-click()
Dim al, a2, alpha, Ptx, M, NEP, r, Ba, donhay. fAs Currency
If frm thietke.txtdaithong.Text - "" Then MsgBox ("chua nhap dai thong") If frm-thietke.txtdonhay.Text - "" Then MsgBox ("chua nhap do nhay")
If frm thietke.txtbuocsong.Text - 'l't Then MsgBox ("chua nhap thong so buoc song")
If frm-thietke.txtchieudai.Text - "l' Then MsgBox ("chua nhap chieu dai tuyen") If frm-thietke.txtdaithong.Text - " " Then MsgBox (t'chua nhap dai thong'l) If frm thietke.txths-suyhao.Text - l"' Then MsgBox ("chua nhap he so suy hao") f= Val(frm thietke.txtbuocsong.Text)
lf frm-thietke.txtbuocsong.Text <> "" And frm-thietke.txtchieudai.Text <> "" And frm-thietke.txtdaithong.Text <> "" And frm thietke.txths-suyhao.Text <> '," And frm thietke.txtpphat.Text <> "" And frm thietke.txtdaithong.Text <> ""
And frm thietke.txtdonhay.Text <> l"' Then
alpha - Val(frm thietke.txths-suyhao.Text * frm-thietke.txtchieudai.Text) alpha - 10 ^ (-alpha / lo)
If alpha - 0 Then
MsgBox (" gia tri nhap vuot qua gioi han tinh toan cua chuong trinh. Co the do chieu dai tuyen qua lon ")
Else NEP = 0 M = 1 r = 0.5 Ptx - Val(frm-thietke.txtpphat.Text) Ba - Val(frm-thietke.txtdaithong.Text) Ba-Ba* lo^9 al - (alpha * r * M * Ptx) 2
a2 - ((NEP 2) + 2 * (l.6 * 10 ^ -19) * r * Ptx * alpha * (M 2)) * Ba) Ifal - 0 Or a2 - 0 Then
MsgBox (" gia tri nhap vuot qua gioi han tinh toan cua chuong trinh. Co the do chieu dai tuyen qua lon ")
Unload frm thietke Load Form 1 Formt.Show Else SNR - ((alpha * r * M * Ptx) ^ 2) 1 (((NEP ^ 2 ) + 2 * (1.6* 10 - 19) * r * Ptx * alpha * (M ^ 2)) * Ba)
donhay - Val(frm thietke.txtdonhay.Text) donhay - 10 ^ (donhay/10)
If SNR > donhay Then
MsgBox ("khong can su dung khuech dai ") Else
MsgBox (" Can su dung khuech dai. Hay nhap tham so cho bo khuech dai.") frm thietke.Hide Load frmDisplay frmDisplay.Show End If End If End If End If End Sub 5.4.4. Hàm tính toán thông số hệ thống
Private Sub cmdok Click() const h - 6.63 * 10 ^ -34
Dim SẠSE, n-sp, NF, r, Rt, Gl, G2, G, G-db, th, T, B, Ptx, Ptx db, dt, chieudaituyen, buocsong, f, donhay, SNR, Ln, Ld, Dl, D2, alpha
donhay - Val(frm-thietke.txtdonhay.Text) dt - Val(frm-thietke.txtdaithong.Text)
buocsong - buocsong * 10 -9 f- (3 * 10 ^ 8) 1 buocsong Ptx - Val(frm thietke.txtpphat.Text) Ptx-db - 10 * Log(ptx) B - Val(frm thietke.txtdaithong.Text) B=B*10 9 Rt - 100 * 10 ^ 3 k - 1.38 * 10 -23 T - 300 th - (4 * k * T * B)lRt chieudaituyen = Val(frm-thietke.txtchieudai.Text) alphadb-Val(frm-thietke.txths-suyhao.Text*frm thietke.txtchieudai.Text) alpha - 10 (-alpha db 1 lo)
If frmDisplay.txtGainMax.Text - l"l Then MsgBox ("chua nhap GainMaxl') If frmDisplay.txtGainMin.Text - "'l Then MsgBox ("chua nhap GainMin") If frmDisplay.txtNF.Text - "" Then MsgBox ("chua nhap NF'l)
If frmDisplay.txtGainMax.Text <> "" And frmDisplay.txtGainMin.Text <> "" And frmDisplay.txtNF.Text <> "" Then
Gl - Val(frmDisplay.txtGainMin.Text) G2 - Val(frmDisplay.txtGainMax.Text) G-db = (Gl + G2)/2 G-lO^(G dbllo) NF = Val(frmDisplay.txtNF.Text) NF - 10 ^ (NFI lo) n-sp =NFI2 Print n sp Print G Print alpha db
Print alpha Print Ptx
r - G * (alpha) ^ 1/ (N + 1 ))
S-ASE - ((h * f) * n-sp * r * (1 - r ^ N)) 1 (1 - r)
SNR = (O.5 * alpha * G ^ N * Ptx) 2/(th + alpha * Ptx * (G ^ N) * S ASE * B) SNR db - 1 0 * (Log(SNR) 1 Log(lo))
N=N+l
Loop While SNR db < donhay Print SNR db
frmDisplay.txtnumber.Text - str(N - l) 'tinh tan sac he thong
'Ld la chieu dai tan sac 'Ln la chieu dai nhanh
'D: he so tan sac cua soi quang
Dl - Val(frm-thietke.txths tansac.Text) I f D 1 - 0 Then
Y MsgBox(" chua nhap tham so tan sac, quay ve form thiet ke de nhap lai gia tri ", vbokonly, warning)
Else
Ld - (2 *3 . 14 * 3* 10 ^ 8) /((buocsong ^ 2) * D1 * 16 * B ^ 2) Ifld > chieudaituyen Then
frmDisplay.txtbutansac.Text - "khong can bu tan sac" Ln - chieudaituyen/(N + 1 )
'D2 la luong tan sac bu cho moi nhanh D2 - Dl * Ln
frmDisplay.txtbutansac.Text - str(D2) End lf
Pthu - Ptx-db - alpha db + N * G db Print Pthu
End If End Sub
5.4.5. Hàm mô phỏng hệ thống trình bày trong chương 6
Private Sub cmdketqua Click()
Const h - 6.626 * 10 -34, c - 3 * 10 8, Ln = 100 Const ko - 15.5, kl - 32, k2 - 32, k3 - 7.4
Dim N, Pin, buocsong, NF, G, B, Be, ọ, L-spm, L-ase As Currency
If frmTinhtoan.txtbangthong.Text - "" Then MsgBox ("chua nhap bang thong") If frmTinhtoan.txtbuocsong.Text - 1,,, Then MsgBox ("chua nhap bang thong") If frmTinhtoan.txtG.Text - "" Then MsgBox ("chua nhap he so khuech dai") If frmTinhtoan.txtNF.Text - "" Then MsgBox ('lchua nhap NF")
If frmTinhtoan.txtpin.Text - "" Then MsgBox ("chua nhap Pin")
If frmTinhtoan.txtQ.Text - "" Then MsgBox ("chua nhap he so chat luong Ql') If frmTinhtoan.txtbangthong.Text <> "l' And frmTinhtoan.txtbuocsong <> "" And frmTinhtoan.txtG <> "" And frmTinhtoan.txtNF <> l"' And
frmTinhtoan.txtpin <> "" And frmTinhtoan.txtQ <> "l' Then Pin - Val(frmTinhtoan.txtpin.Text) buocsong - Val(frmTinhtoan.txtbuocsong.Text) * 10 -9 NF - Val(frmTinhtoan.txtNF.Text) NF - 10 ^ (NF / lo) G - Val(frmTinhtoan.txtG.Text) G-10 (G/10) B - Val(frmTinhtoan.txtbangthong.Textl * 10 9 Be - B * 0.65 Q - Val(frmTinhtoan.txtQ.Text)
Select Case Cmbdangdieuche.Listindex Case 0
L-spm - (1683 1 Pin) * 10 -3
N - Int((buocsong * Pin) 1 (2 * (Q 2) * h * c * NF * (G - l) * Be * ko)) L ase = N * Ln 'km Case 1 L-spm - (855 / Pin) * 10 -3 N - Int((buocsong Pin) 1 (2 * (Q 2) * h * c * NF * (G - l) * Be * kl)) L ase = N * Ln 'km Case 2 L-spm - (2864 1 Pin) * 10 ^ -3 'km N - lnt((buocsong *Pin) 1 (2 * (Q ^ 2) * h * c * NF * (G - 1 ) * Be * k2)) L ase - N * Ln 'km Case 3 L-spm - (3636 1 Pin) * 10 -3 N - lnt((buocsong * Pin) / (2 * (Q 2) * h * c * NF * (G - l) * Be * k3)) L ase - N * Ln 'km End Select frmTinhtoan.txtN.Text - str(N) frmTinhtoan.txtSPM.Text - str(l-spm) frmTinhtoan.txtASE.Text - str(l-ase) End If End Sub
KẾT LUẬN
Kết luận lại, ta có thể xây dựng các hệ thống truyền thông dung lượng cao trên các khoảng cách lớn của sợi và với giá thành chấp nhận được cho các mạng đường trục, các mạng này sẽ cung cấp cho tập hợp các thuê bao cuối cùng thông qua các mạng truy cập. Tất cả các điều này đều khả thi bởi một sự điều hành thích hợp các bộ khuếch đại, bù tán sắc, và các dạng biến điệu.
Luận văn đã đề cập đến các thành phần của hệ thống truyền dẫn quang tốc độ cao (như: sợi quang, bộ phát, bộ thu, bộ khuếch đại quang) và các yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống (tán sắc, phi tuyến, suy hao,. . .) . Các hệ thống 40 Gb/s đã được tiến hành trong phòng thí nghiệm và là hệ thống truyền dẫn quang đầy hứa hẹn nhằm giải quyết những yêu cầu mà một xã hội thông tin đòi hỏi. Những phân tích đối với các mô hình hệ thống 40 Gb/s trong phòng thí nghiệm. Và việc đưa ra các mô hình này vào hoạt động trong thực tế là một điều hoàn toàn có thể thực hiện được trong tương lai gần đây. Mặt khác, bằng cách kết hợp công nghệ WDM, có thể tạo ra các hệ thống truyền dẫn dùng tốc độ cực lớn, hiện nay trong phòng thí nghiệm người ta đã có thể xây dựng được các hệ thống truyền dẫn lên tới l,28Tb/s (32*40Gb/s) từ các đơn kênh 40 Gb/s. Tuy nhiên, việc xây dựng các hệ thống này không phải là 1 điều đơn giản, khi mà trong các hệ thống tốc độ cao nảy sinh rất nhiều vấn đề cần giải quyết
Với thời gian nghiên cứu và tìm hiểu có hạn, luận văn còn nhiều hạn chế và nhiều vấn đề chưa đề cập đến. Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô trong quá trình học tập và làm luận văn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 GS.TS. Trần Đức Hân, PGS.TS. Nguyễn Minh Hiến, "Cơ sở kỹ thuật Laser", NXB GD, 1999.
2. Trần Tuấn, Lê Văn Hiếu, "Hiệu ứng quang học phi tuyến ', NXB đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2004.
3. Vũ Văn San, "Kỹ thuật thông tin quang", NXB khoa học và kỹ thuật, 1997
4. Vũ Văn San, "Mô hình hoá bộ tiền khuếch đại EDFA hai trạng thái cho các hệ thống 1 OGbit/s", tạp chí Bưu Chính Viễn Thông, 1 999
5 . Max Ming-kang Liu. "Principles and Application of optical communications", Irwin, 1996.
6. Akio Sahata, Tetsuro Komukai, Hirokazu Kubota, "40 Gb/s RZ transmission over a Transocean Distance in a Dispersion Managed Standard Fiber Using a Modify Inline Synchronous Modulation Method",joumal of lightwave technology, 2003. 7. Sen Zhang, Advanced Optical Modulation Folmats in High-speed Light-wave System", University of Kansas, 2004.
8. F.Favre, D.Le Guen, T.Georges, "Experimental evidence of pseudo-periodical soliton propagation in dispersion-managed link", Electon Lett, vol.34, pp.1868- 1869,1998.