S: điểm tham chiếu của sợi quang chỉ ngay sau bộ nối quang C của bộ phát quang R: điểm tham chiếu của sợi quang chỉ ngay trước bộ nối quang C của bộ thu quang.
PAPhát quang
Hình 2.12. Các cấu trúc khác nhau cho các hệ thống sử dụng các bộ khuếch đại quang sợi.
2.3.2.3. Bộ khuếch đại đường truyền
Bộ khuếch đại đường truyền LA (Line Amplifier) là thiết bị OFA có nhiễu thấp được dùng ở giữa các phần sợi thụ động truyền dẫn tín hiệu để tăng độ dài khoảng lặp, hoặc đối với cấu hình nối đa điểm thì nó có thể bù các suy hao rẽ nhánh trong mạng truy nhập quang. Các bộ khuếch đại đường truyền có thể thay thế một vài hoặc toàn bộ các trạm lặp thông thường trong tuyến truyền dẫn dài. Ta có thể dễ dàng nhận thấy rằng một bộ khuếch đại LA có thể thay thế nhiều thiết bị lặp thông thường, và đó là ưu điểm rõ ràng trong việc giảm đáng kể lượng thiết bị trên tuyến. Tuy nhiên trong trường hợp có nhiều thiết bị OFA được mắc chuỗi nối tiếp nhau, chúng có thể làm suy yếu đặc tính hệ thống do có sự tích luỹ nhiễu, tính phụ thuộc vào phổ của khuếch đại tổng, các ảnh hưởng của phân cực và tán sắc cũng như các
Tx Rx
EDFA Thu quang
PA Phát quang Phát quang a) Tx Rx BA b) Tx Rx LA c) Tx Rx d) Tx Rx e) Tx Rx f) Tx Rx g)
hiệu ứng phi tuyến. Các kết quả thực nghiệm đã chỉ ra rằng đặc điểm chung trên toàn bộ hệ thống trong trường hợp các bộ khuếch đại đường truyền được mắc chuỗi sẽ phức tạp hơn nhiều so với đặc điểm của hệ thống chỉ có vài bộ khuếch đại đường truyền. Đặc biệt, khuếch đại tổng của chuỗi các bộ khuếch đại đường truyền sẽ có phần đỉnh nhô lên ở vùng gần bước sóng xác định tuỳ thuộc vào cấu hình bộ khuếch đại đã xác định, và điều này dẫn đến sự giảm khả năng sử dụng ofa trong vùng bước sóng hoạt động. Vì thế, thiết kế cho các hệ thống này sẽ khó hơn rất nhiều so với tình thế chỉ sử dụng ít bộ khuếch đại quang mắc chuỗi.
Việc sử dụng các thiết bị LA cho các hệ thống truyền dẫn quang phải bảo đảm tách được các kênh thông tin đang có trong hệ thống để cho phép các chức năng cảnh báo, giám sát và kiểm tra từ xa hoạt động trong các tuyến có các LA được đặt.
Các ứng dụng đơn kênh
Các bộ khuếch đại quang sợi OFA được dùng cho các hệ thống thông tin quang như tiền khuếch đại, khuếch đại công suất và khuếch đại đường truyền đã thể hiện được các đặc điểm tiên tiến cho các hệ thống đơn kênh quang. Những ứng dụng của OFA cho phép triển khai các tuyến thông tin có cự ly xa và tốc độ bit rất cao. Đối với ứng dụng này, các khuyến nghị ITU-T G.691, G.681 đã đưa ra các giá trị cho các tham số giao diện, các khía cạnh ứng dụng có liên quan của các thiết bị khuếch đại quang và hệ thống phụ, và các đặc tính chức năng cho các hệ thống truyền dẫn quang từ nội đài tới đường dài và rất dài.
Các ứng dụng nhiều kênh
Ứng dụng của khuếch đại quang OFA trong các hệ thống nhiều (đa) kênh quang là một trong các ứng dụng quan trọng nhất. Nhiều kênh quang có thể được khuếch đại thông qua một bộ khuếch đại quang sợi cùng một lúc. Điều này chứng tỏ khả năng của bộ khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium khuếch đại phẳng. Các
khuyến nghị ITU-T G.692, G.681 đã đưa ra các khía cạnh và các giá trị của giao diện quang cho các hệ thống nhiều kênh có OFA. Hình 2.13 chỉ ra sự thể hiện của các hệ thống thông tin quang nhiều kênh sử dụng các bộ khuếch đại quang.
Nhìn chung, các ứng dụng của OFA trong các hệ thống nhiều kênh quang hứa hẹn một dung lượng lớn được truyền trên sợi đơn mode thông thường với một cự ly dài. Số các kênh được truyền có thể là rất lớn khi sử dụng kỹ thuật ghép kênh quang theo tần số OFDM (Optical Frequency Division Multiplexing) và kỹ thuật ghép kênh quang theo thời gian OTDM (Optical Time Division Multiplexing) mà ở đó từng kênh quang có tốc độ nhiều Gbit/s. Như vậy, chỉ có bộ khuếch đại quang sợi mới có thể khuếch đại và làm thoả mãn yêu cầu khắt khe cho các hệ thống này. Lại một lần nữa OFA chứng tỏ khả năng có thể loại bớt hàng loạt các trạm lặp thông thường đang tồn tại trên tuyến, và trong trường hợp các tuyến mới thì không cần thiết phải xây dựng nhiều trạm lặp. Ứng dụng này cho phép thực hiện xây dựng hệ thống nhiều kênh rất dài mà không có trạm lặp. hơn thế nữa, OFA cống hiến cho ta các hệ thống nhiều kênh quang rất linh hoạt khi đồng thời truyền nhiều kênh quang trên cùng một sợi quang với các tốc độ bit khác nhau.
Hình 2.13. Hệ thống thông tin quang nhiều kênh với các bộ khuếch đại quang.
Tx1 Tx2 Txn Rx1 Rx2 Rxn S1, ....,Sn R1, ...., Rn OM/OA OD/OA R’ S’ MPI-S OA MPI-R
OM: bộ ghép kênh quang OMD: bộ giải ghép kênh quang OA: bộ khuếch đại quang Txn: bộ phát quang thứ n Rxn: bộ thu quang thứ n
Các ứng dụng của bộ khuếch đại quang sợi cho các hệ thống thông tin quang nhiều kênh là rất có ý nghĩa. Tuy nhiên, cũng cần phải lưu ý một số các yếu tố nảy sinh làm suy yếu hệ thống trong trường hợp này. Ngoài việc hệ thống cũng phải chịu ảnh hưởng giống như các hệ thống đơn kênh quang, các hệ thống nhiều kênh quang phải chịu thêm các ảnh hưởng làm suy giảm đặc tính hệ thống chẳng hạn như các hiệu ứng phi tuyến trộn bốn sóng FWM, điều chế pha chéo XPM, tán xạ Raman kích thích SRS. như vậy, cần phải có biện pháp tính toán phòng ngừa khi thiết kế hệ thống nhiều kênh để hạn chế bớt ảnh hưởng có hại này. Trong các hệ thống nhiều kênh quang cũng cần phải đặc biệt lưu ý đến phổ khuếch đại trong trường hợp tuyến có nhiều bộ khuếch đại LA mắc chuỗi.