Báo cáo khoa học: GIẢM ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC HIỆU ỨNG PHI TUYẾN KHI KẾT HỢP GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯỚC SÓNG VÀ KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG

Tóm tắt: Thông tin quang đã dần trở thành phương tiện truyền dẫn chủ đạo trên mạng viễn thông của các quốc gia và xuyên quốc gia. Ngày nay, các hệ thống thông tin sợi quang đã truyền tải trên 85% nhu cầu dung lượng thông tin mà con người tạo ra. Mục tiêu nâng cao năng lực của thông tin quang đã thúc đẩy việc nghiên cứu và đưa vào ứng dụng nhiều công nghệ và kỹ thuật mới. Trong các công nghệ đó thì công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng và công nghệ khuếch đại quang...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: "GIẢM ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC HIỆU ỨNG PHI TUYẾN KHI KẾT HỢP GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯỚC SÓNG VÀ KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG" GIẢM ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC HIỆU ỨNG PHI TUYẾN KHI KẾT HỢP GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯỚC SÓNG VÀ KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG ThS. CHU CÔNG CẨN Bộ môn Kỹ thuật thông tin Khoa Điện – Điện tử Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Thông tin quang đã dần trở thành phương tiện truyền dẫn chủ đạo trên mạng viễn thông của các quốc gia và xuyên quốc gia. Ngày nay, các hệ thống thông tin sợi quang đã truyền tải trên 85% nhu cầu dung lượng thông tin mà con người tạo ra. Mục tiêu nâng cao năng lực của thông tin quang đã thúc đẩy việc nghiên cứu và đưa vào ứng dụng nhiều công nghệ và kỹ thuật mới. Trong các công nghệ đó thì công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng và công nghệ khuếch đại quang sợi được quan tâm nhất. Tuy nhiên khi kết hợp hai công nghệ này vào hệ thống thông tin sợi quang đòi hỏi phải giải quyết nhiều vấn đề kỹ thuật để đáp ứng yêu cầu của hệ thống thông sợi quang. Bên cạnh vấn đề kỹ thuật cần giải quyết về sự khuếch đại không đồng đều giữa các kênh quang và mở rộng phổ của EDFA thì các giải pháp làm giảm nhỏ ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến là hết sức quan trọng khi áp dụng đồng thời hai công nghệ trên vào các hệ thống ĐT thông tin quang. Summary: The optical communication has become a major transmitting means in the national and international telecommunication network. Nowadays, the optical communication systems have transmitted over 85% of the total information capacity created by Man. The target of improving capacity of optical communication system has pushed up the research and application of new technologies and techniques, of which the technology for combining the optical wave-length division multiplexing and Erbium Doped Fiber Amplifier draws most attraction. However, it is essential to solve some technical issues to satisfy the requirements of the system when combining two technologies into optical communication system. Besides, the technical issues involving solution to the uneven amplification between the optical channels, measures to reduce the influence of nonlinear effects are significant when applying both technologies to the optical communication system. I. GIỚI THIỆU Dựa trên đặc tính truyền dẫn của công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng (Wavelength Division Multiplexing – WDM) và khuếch đại quang sợi Erbium (Erbium Doped Fiber Amplifier –EDFA) ta thấy khi kết hợp sử dụng hai công nghệ này là nhằm nâng cao năng lực truyền dẫn của các hệ thống thông tin quang điều chế cường độ và tách trực tiếp (IM-DD). Về mặt kỹ thuật, khi ứng dụng kết hợp hai công nghệ ngày tất yếu nảy sinh các vấn đề kỹ thuật cần khắc phục. Các vấn đề đó là: - San bằng phổ tăng ích của EDFA nhằm đạt tới sự khuếch đại đồng đều giữa các kênh. - Mở rộng băng tần của EDFA để đáp ứng nhu cầu về số lượng kênh quang ngày càng gia tăng. - Giảm ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến tăng dẫn tới giảm xuyên nhiễu giữa các kênh… Việc tìm kiếm các giải pháp để tối ưu cho các vấn đề trên cũng tức là tìm các giải pháp để nâng cao năng lực của hệ thống. Với hệ thống thông tin quang kết hợp ghép kênh quang theo bước sóng (WDM) và khuếch đại quang sợi Erbium (EDFA), ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến tăng là do kết hợp ảnh hưởng của hai công nghệ khi áp dụng trên cùng một hệ thống. Hiệu ứng phi tuyến tăng không chỉ là do công suất tổng của hệ thống WDM lớn mà còn do hệ thống luôn có sự bù công suất tổn hao làm cho công suất trong sợi luôn luôn ở mức cao. Mặt khác dải tần tăng ích của EDFA không đồng đều làm cho có kênh quang thì công suất đỉnh rất lớn, có kênh quang thì công suất đỉnh lại nhỏ. Các vấn đề này dẫn tới ảnh hưởng phi tuyến không những tăng lên mà còn có chiều hướng phức tạp và khó kiểm soát hơn. Các ảnh hưởng phi tuyến này trong hệ thống có sử dụng nhiều bộ EDFA luôn được tích lũy và lại gây ra xuyên nhiễu lớn hơn. Bởi vậy đòi hỏi cần có các biện pháp để tối ưu các tham số: Công suất phát, khoảng cách giữa các kênh, số bộ khếch ĐT đại EDFA… để cho các ảnh hưởng phi tuyến này là nhỏ nhất mà vẫn đáp ứng được yêu cầu tăng năng lực của hệ thống thông tin quang. Các hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống kết hợp WDM và EDFA có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của hệ thống, đặc biệt là hệ thống ghép kênh quang với mật độ cao. Cho nên, để tạo ra được các hệ thống kết hợp WDM và EDFA có năng lực lớn thì vấn đề tối ưu các ảnh hưởng này là rất cần thiết. Các hiệu ứng đó bao gồm: các hiệu ứng tán xạ Brillouin kích thích (Stimulated Brillouin Scattering – SBS), tán xạ Raman kích thích (Stimulated Raman Scattering- SRS), hiệu ứng trộn bốn bước sóng (Four Wave Mixing -FWM) và các hiệu ứng liên quan đến hiệu ứng Kerr như hiệu ứng tự điều chế pha (Self-Phase Modulation – SPM), điều chế pha chéo (Cross-Phase Modulation - XPM). Trong đó, với các hiệu ứng tán xạ thì hiệu ứng SBS chỉ ảnh hưởng lớn khi ta sử dụng các bộ nguồn laser có độ rộng phổ rất hẹp (hiện tại các laser này chưa được dùng nhiều đối với cả các hệ thống có tốc độ rất cao). Nói cách khác chưa cần phải xét đến ảnh hưởng của hiệu ứng SBS tới chất lượng hệ thống. Với các hiệu ứng phi tuyến liên quan đến hiệu ứng Kerr trong các hệ thống WDM có N kênh, nếu các kênh có các công suất phát như nhau thì hiệu ứng XPM có ảnh hưởng ...