IV: Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến
3. Hiệu ứng SPM (Self Phase Modulation):
SPM là hiệu ứng xảy ra khi cường độ quang đưa vào thay đổi, hiệu suất khúc xạ của sợi quang cũng biến đổi theo (nói cách khác là chiết suất của môi trường truyền dẫn thay đổi theo cường độ ánh sáng truyền trong đó), ta có:
Trong đó:
n0 là chiết suát tuyến tính
n2 là hệ số chiết suất phi tuyến tính (n2 = 1,22.10-22 đối với sợi SI) E là cường độ trường quang.
Hiệu ứng này gây ra sự dịch pha phi tuyến ΦNL của trường quang khi lan truyền trong sợi quang (đạo hàm của pha tức là tần số). Giả sử bỏ qua suy hao thì sau khoảng cách L, pha của trường quang sẽ là:
2πnL 2πL n0 + n 2 E
Φ== λλ
( 2) = const + Φ
NL (3.7) Đối với trường quang có cường độ không đổi, hiệu ứng SPS chỉ làm quay pha của trường quang, do đó ít ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống. Tuy nhiên đối với trường quang có cường độ thay đổi thì dịch pha phi tuyến ΦNL sẽ thay đổi theo thời gian. Sự thay đổi theo thời gian này cũng có nghĩa là trung xung tín hiệu sẽ tồn tại nhiều tần số quang khác với tần số trung tâm v0 một giá trị là δϖNL, với:
δϖNL = (-1/2p)(dvNL/dt) (3.8) Hiện tượng này còn gọi là hiện tượng dịch tần phi tuyến làm cho sườn sau của xung dịch đến tần số f<f0 và sườn trước của xung dịch đến tần số f>f0. Điều này cũng có nghĩa là phổ của tín hiệu đã bị dãn trong quá trình truyền, đặc biệt khi khoảng cách giữa các kênh gần nhau, hiện tượng dãn phổ do SPM có thể dẫn đến giao thoa gây xuyên nhiễu giữa các kênh.
Nếu xét đến ảnh hưởng của tán sắc thì sẽ thấy dạng xung bị biến đổi dọc theo sợi (tán sắc tích luỹ theo sự tăng lên của chiều dài tuyến). Nếu goi D là hệ số tán sắc của sợi, thì:
• Với D>0: thành phần tần số cao (f>f0) sẽ lan truyền chậm hơn thành phần tần số thấp (f<f0) làm cho xung bị co lại.
Sự biến đổi công suất quang càng nhanh thì sự biến đổi tần số quang cũng càng lớn, làm ảnh hưởng lớn đối với xung hẹp, khó khăn trong việc nâng cao tốc độ trong hệ thống.