9. HỆ THỐNG QUANG DUNG LƯỢNG CAO 43
9.2Bù tán sắc điều khiển được (Tunable Dispersion Compensation) 46
Khó có thể bù tán sắc hoàn toàn trên tất cả các kênh trong hệ thống WDM. Vẫn còn một lượng nhỏ tán sắc tồn tại trong các hệ thống quang đường dài. Trong nhiều thí nghiệm thực tế, kỹ thuật bù sau được thực hiện bằng cách thêm vào sợi DCF (hoặc cách tử quang)
ở bộ thu. Kỹ thuật này không phù hợp cho các hệ thống WDM thương mại vì một số lý do.
Đầu tiên, lượng tán sắc không phải lúc nào cũng có thế xác định một cách chính xác do những thay đổi không điều khiển được trên các phần của tuyến quang. Thứ hai, việc thay
đổi chiều dài tuyến lại liên quan đến cả việc phải cấu hình lại mạng quang. Thứ ba, khi tốc
độ một kênh đơn tăng lên khoảng 40Gbps, giá trị tán sắc mà hệ thống có thể chịu đựng
được trở nên nhỏ và dẫn đến dễ bị tác động ngay cả khi có sự thay đổi nhỏ về môi trường chẳng hạn như nhiệt độ làm biến động giá trị tán sắc GVD. Vì những lý do này, mô hình bù tán sắc điều khiển được đã được đưa ra cho phép điều khiển việc bù tán sắc ở mỗi kênh một cách linh hoạt.
Một vài kỹ thuật bù tán sắc điều khiển được đã được phát triển và thử nghiệm trong thực tế. Hầu hết trong số chúng đều sử dụng cách tử Bragg là loại cách tử mà tán sắc có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi chu kỳ cách tử nΛ . Ở một mô hình, cách tửđược chế tạo với hiệu ứng chirp phi tuyến (bước sóng Bragg tăng phi tuyến dọc theo chiều dài cách tử), cách tử này có thể thay đổi bằng cách kéo dài cách tử bằng biến thiên điện áp. Một mô hình khác, cách tửđược chế tạo không có cả hiệu ứng chirp tuyến tính và phi tuyến mà sử
dụng Gradient nhiệt độđể tạo ra các chirp điều khiển. Trong cả hai trường hợp, bằng cách thay đổi nhiệt độ hoặc chiều dài cách tử làm cho hệ số mode n cũng thay đổi theo dẫn đến bước sóng Bragg cũng thay đổi và bằng λB( ) 2 ( ) ( )z = n z Λ z . Hế số tán sắc của cách tử
theo công thức 6.6 được thay thế thành :
0 2 ( ) ( ) g L g g d d D n z dz d c d τ λ λ λ ⎛ ⎞ = = ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝∫ ⎠ (9.3) Với τg là độ trễ nhóm Lg là chiều dài cách tử. Giá trị Dg ở bất kỳ bước sóng nào có thể được thay đổi bằng cách thay đổi hệ số mode n (thông qua đốt nóng hoặc thay đổi chiều dài), kết quả là đặc tính tán sắc có thếđiều chỉnh được trong cách tử Bragg.
Trang 47 Phân bố quá trình đốt của cách tử Bragg yêu cầu đầu đốt rất mỏng được đặt ngoài bề mặt sợi quang ở trong lõi của cách tử. Độ mỏng của đầu đốt thay đổi dọc theo chiều dài cách tử tạo ra gradient nhiệt thông qua quá trình đốt không động bộ. Hình 9.2 biểu diễn phổ
phản xạ và đồ thị quan hệ giữa tán sắc tổng DgLg và điện áp đốt của cách tử dài 8cm. Cách tử ban không xảy ra hiệu ứng chirp và có phổ chặn hẹp nhưng nó có thể dịch và mở
rộng phổ chặn khi cách tử bị chirp qua quá trình đốt nóng không đồng bộ. Bước sóng Bragg λBthay đổi dọc theo cách tử vì chu kỳ quang n z( )Λ trở nên độc lập với z khi quá trình gradient nhiệt được thiết lập dọc theo cách tử. Tán sắc tổng cộng DgLg có thể được thay đổi trong dài -500 đến -2200 ps/nm. Cách tử loại này có thểđược dùng đểđiều khiển tác sắc cho các hệ thống 10 Gbps.
Hình 9.2 : Phổ phản xạ và đồ thị tán sắc theo điện áp đốt của phương pháp gradient nhiệt
Khi tốc độ lên đến 40 Gbps hoặc cao hơn, cần thiết phải gây hiệu ứng chirp lên cách tửđể
băng chặn mở rộng đủđể cho toàn bộ phổ tín hiệu đi qua. Việc sử dụng quá trình chirp phi tuyến được sử dụng để tăng khả năng điều khiển trên loại thiết bị có tốc độ cao này. Cách tử chirp đã được chế tạo và sử dụng cho kỹ thuật bù tán sắc điều chỉnh được ở tốc độ
160Gbps. Hình 9.3 đồ thị quan hệ giữa độ nhạy thu và tán sắc ở tốc độ 160Gbps khi dùng và không dùng cách tử chirp Bragg điều chỉnh được. Khi không sử dụng cách tử, độ nhạy nhỏ nhất ở mức tán sắc 91ps/nm do sợi DCF có giá trị tán sắc cốđịnh. Độ nhạy thu giảm
đến 4dB khi giá trị tán sắc thay đổi quanh mức 91ps/nm khoảng 8ps/nm. Tuy nhiên nó chỉ
thay đổi khoảng 0,5dB nếu sử dụng kỹ thuật bù tán sắc điều chỉnh được. Giản đồ mắt ở
mức tán sắc 110ps/nm chỉ ra rằng hệ thống sẽ trở nên không thể hoạt đọng được nếu không có cách tử chirp Bragg bằng quá trình bù tán sắc điều khiển được duy trì ‘mắt’ vẫn
Trang 48 mở trong giản đồ. Thực nghiệm sử dụng xung quang 2ps với khe bit 6,25ps và tốc độ
truyền là 160Gbps. Tác động của thành phần tán sắc thứ ba trở nên rất quan trọng đối với các xung ngắn. Chúng ta sẽ thảo luận ở phần tiếp theo.