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"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

102
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: 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 lớn gấp N lần hiệu ứng SPM cho nên có thể bỏ qua việc phân tích SPM mà tập trung vào phân tích ảnh hưởng của hiệu ứng XPM.
II. GIẢM ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆU ỨNG XPM Hiệu ứng XPM không chỉ gây ra các ảnh hưởng tới tán sắc của hệ thống mà còn gây ra sự giãn rộng phổ của kênh quang. Với sự ảnh hưởng tới tán sắc thì hiệu ứng này tạo ra các tán sắc âm, tức là làm co hẹp độ rộng các xung, điều này không gây ảnh hưởng gì lớn đến chất lượng hệ thống. Nhưng với ảnh hưởng làm giãn rộng phổ của kênh không những làm méo cường độ của kênh mà còn có thể ảnh hưởng tới các kênh lân cận nếu khoảng cách giữa các kênh không được đảm bảo. Để giải quyết vấn đề ảnh hưởng giãn rộng phổ của hiệu ứng XPM tới các kênh lân cận thì cách tốt nhất là đảm bảo khoảng các kênh an toàn. Đảm bảo khoảng cách kênh an toàn cũng có nghĩa là giảm độ rộng phổ của các nguồn phát quang trong hệ thống WDM, tức là sử dụng các nguồn phát quang có độ rộng phổ hẹp hơn. Hiện nay sử dụng các chuẩn theo khuyến nghị của ITU-T với công suất nhỏ hơn 5 mW trên một kênh thì ảnh hưởng của của xuyên nhiễu của các kênh lân cận do XPM là không đáng kể. Tuy nhiên, nếu công suất phát càng lớn thì sự mở rộng phổ của tín hiệu do hiệu ứng XPM càng lớn vì thế việc phân tích phổ ảnh hưởng của XPM gặp khó khăn. Vấn đề tính khoảng cách kênh cho các hệ thống WDM có nhiều kênh sẽ không thiết thực vì thế phải tính toán mức công suất ảnh hưởng của hiệu ứng XPM để bù cho nó. Bằng việc phân tích phổ lan truyền của tín hiệu biểu diễn dưới dạng phương trình Schoedinger phi tuyến và áp dụng phương pháp hàm chuyển đổi chuỗi Voltera biến đổi Bo Xu đã đưa ra kết quả như sau: ĐT Méo cường độ của một kênh bất kỳ do hiệu ứng XPM của kênh thứ k là : 2 ⎛ ⎞ ⎜ ∑ A X , k (ω, L ) ⎟ α (1) ⎜k ⎟ − P0 exp( − α L ) ΔPX , k (ω, L ) = P0 exp( − L ) exp ⎜ P exp( − α L ) ⎟ 2 ⎜0 ⎟ ⎝ 2⎠ α ( ) L ) A X , k (ω, L ) + A 'X , k (ω, L ) ≈ P0 exp( − 2 Trong đó: Trường lan truyền của kênh thứ k tại độ dài L là: ⎛α⎞ ⎛j ⎞ γ exp ⎜ − L ⎟ exp ⎜ − D ω 2 ⎟ P k (ω , 0 ) P 0 ⎝2⎠ ⎝2 ⎠ A X , k (ω , L ) ≈ − 2 j (2) j α + j β 2 (k Δ ω )ω − β 2 ω 2 2 Méo cường độ của kênh bất kỳ do hiệu ứng XPM của kênh thứ k là : ( ) sin D ω 2 / 2 (3) Δ P X , k (ω , L ) ≈ 4 γ P 0 exp (− α L )P k (ω , 0 ) α + j β 2 (k Δ ω )ω Như vậy ta phải bù công suất của hiệu ứng XPM do méo cường độ cho mỗi kênh là : L ∫ (N − 1 )Δ P X , k (ω , L )dz (4) ΔP = M 0 Trong đó M là số bộ khuếch đại của một tuyến, N là số kênh của tuyến.
III. GIẢM ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆU ỨNG XPM Để thuận tiện cho việc phân tích ta sử dụng mô hình tuyến thông tin quang sử dụng WDM và EDFA đã có sự bù tán sắc như sau : 1 M Bộ lọc EDFA EDFA Bộ thu Bộ phát L1 L2 L1 L2 L Hình 1. Mô hình của tuyến thông tin quang sử dụng WDM và EDFA. Trong mô hình trên, tuyến truyền dẫn có sử dụng M bộ khuếch đại EDFA, L là khoảng cách của tuyến, L 1 +L 2 là khoảng cách cần phải bù cho suy hao công suất tín hiệu, L 1 là đoạn sợi cần được bù tán sắc, L 2 là đoạn sợi dùng để bù tán sắc. Hiệu ứng FWM có khả năng gây ra suy giảm công suất của tín hiệu quang và gây ra xuyên nhiễu cho các kênh của hệ thống WDM. Thực tế thì chỉ có sợi dịch chuyển tán sắc DSF là có FWM lớn đến mức có thể gây ra suy giảm công suất của các kênh do nó tạo ra điều kiện kết hợp pha. Các sợi có tán sắc thường có ảnh hưởng của FWM nhỏ. Khi tổn hao công suất kênh do hiệu ứng FWM cho các kênh là không đáng kể thì hiệu ứng FWM có thể được coi như chỉ có ĐT ảnh hưởng xuyên nhiễu tới các kênh của hệ thống. Hiệu ứng FWM với sự tương tác của 3 kênh f 1 , f 2 , f 3 là có ảnh hưởng lớn tới hệ thống sử dụng WDM và EDFA vì nó có thể tạo ra các bước sóng mới nằm trong băng tần của của các kênh trong hệ thống. Công suất bị ảnh hưởng là : P (0)P j (0)Pk (0) − ( α L + α L ) Pijk = 1024π χ d ijk i 62 η ijk (5) 2 e 11 2 2 n λc 422 A e1 A e 2 Trong đó: P i , P j , P k : là các công suất ánh sáng đầu vào với các tần số f 1 , f 2 , f 3 . λ : Bước sóng. c : vận tốc ánh sáng. χ : là độ cảm phi tuyến bậc ba. A e1 , A e 2 : là vùng hiệu dụng tương ứng của sợi L1 , L1 . ηijk : là hệ số FWM.
2 − ( α − jΔβ ( 1 ) ) L1 − ( α − jΔβ ( 2 ) ) L 2 1 − e 1 ijk 1 − e 2 ijk − ( α 1 − jΔ β ijk) ) L1 (1 (6) η ijk = +e α 1 − jΔβ ijk) α 2 − jΔ β ijk) (1 (2 Với Δβ ijk , Δβ ijk là hệ số mất kết hợp pha của các sợi L1 và L 2 . (1) ( 2) ⎛ ⎞ [ ] 2 πλ2 λ2 dD ( m ) (7) (f i − f k )( f j − f k )⎜ D ( m ) + ⎟ (f i − f 0( m ) ) + (f j − f 0( m ) ) Δβ ijk ) = (m ⎜ ⎟ 2c dλ c ⎝ ⎠ m = 1 hoặc 2. Với hệ thống N kênh bước sóng có khoảng cách kênh đồng đều thì tổng công suất của FWM tạo ra tại bước sóng f n là : ∑η Pn = bM 2 P03 e − ( α1L1 + α 2 L 2 ) 2 d ijk n, i, j, k = 1,2,….,N (8) ijk f n =fi +f j −f k Đây cũng chính là mức trung bình mà FWM gây ra trong dải tần của hệ thống WDM. Bởi vì, các kênh được phát với độ rộng phổ nhất định, tức là chùm các bước sóng (độ rộng phổ của các kênh với Laser là cỡ ~ 0.1 nm) do đó FWM cũng tạo ra chùm các bước sóng ảnh hưởng. Với các hệ thống kết hợp WDM và EDFA nhiễu ASE là thành phần cố hữu vì thế cách tốt nhất là phải bù công suất cho nó. Như vậy, công suất phát yêu cầu để đảm bảo tỉ số tín hiệu trên nhiễu SNR0 với hệ thống đưa ra ở trên là: ĐT P0 = 2SNR 0 hvn sp B 0 (e α1L1 + α 2 L 2 ) − 1)L /(L1 + L 2 ). (9) Như vậy FWM gây ra tỉ số tín hiệu trên nhiễu trong một kênh khi công suất phát đã bù cho nhiễu ASE là: SNR FWM = P0 e − ( α1L1 + α 2 L 2 ) / Pn (10) Từ các phương trình (8) và (10) ta có : P0 e − ( α1L1 + α 2 L 2 ) SNR FWM = (11) ∑ η ijk d ijk bM 2 P03 e − ( α1L1 + α 2 L 2 ) 2 f n =fi +f j −f k L Trong đó M là số bộ khuếch đại EDFA M = . L1 + L 2 Thay P0 từ phương trình (9) vào (11) ta có : 1 SNR FWM = (12) (2SNR ) ∑η 2 α1L1 + α 2 L 2 ) − 1) M M 2 b 2 0 hvn sp B 0 ( e ijk d ijk f n =fi + f j −f k
Từ (12) ta thấy, để tối ưu SNR FWM thoả mãn nhu cầu thì cần phải điều chỉnh chiều dài tuyến và số bộ khuếch đại sao cho phù hợp (tức là điều chỉnh M và khoảng cách giữa các bộ khuếch đại L1 + L 2 ). Trong tường hợp tối ưu cho chiều dài tuyến thì ta có : L1 + L 2 (13) L max = 1/ 2 ⎡ ⎤ 1/ 2 ⎛ ⎞ ∑η ⎢ 2SNR 0 hvn sp B 0 ( e α1L1 + α 2 L 2 − 1)⎜ (SNR FWM b min ⎥ ⎟ 2 ijk d ijk ⎟ ⎜ ⎢ ⎥ n =1, 2 ,..., N ⎝ ⎠ ⎣ ⎦ Công thức trên (13) cho thấy để có được chiều dài tuyến lớn nhất thì ta phải điều chỉnh khoảng cách cần khuếch đại tín hiệu ( L1 + L 2 ) sao cho phù hợp. Từ các phương trình (12), (13) ta thấy có thể tìm được số kênh, khoảng cách tuyến và khoảng cách kênh tốt nhất với mức yêu cầu về SRN nhất định cho ảnh hưởng của hiệu ứng FWM. IV. GIẢM ẢNH HƯỞNG CỦA SRS VÀ NHIỄU ASE Để nghiên cứu ảnh hưởng của tán xạ SRS và nhiễu ASE trong hệ thống sử dụng WDM và EDFA ta cũng sử dụng mô hình tuyến như hình 1 ở phần trên. Theo phân tích của [D.N.Christodoulides] thì công suất của kênh thứ n tại cuối đoạn thứ 1 ĐT với công suất phát như nhau ở mỗi kênh là: ⎛ g 1 Δ fNP 0 L e1 ⎞ ' ⎜ ⎟ sinh ⎜ ⎟ ⎡ g ' Δ fNP 0 L e1 ⎤ 4 A e1 ⎝ ⎠ (2 n − N − 1)⎥ (14) Pn ( L 1 ) = NP 0 e − α 1L1 exp ⎢ 1 ⎦ sinh ⎛ g 1 Δ fN P0 L e1 ⎞ 4 A e1 ' 2 ⎣ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ 4 A e1 ⎠ ⎝ = aP 0 exp (2 n − N − 1 ) Trong đó: α1 , α 2 : tương ứng là suy hao của các sợi L1 , L 2 . A e1 , A e 2 : tương ứng là vùng hiệu dụng của các sợi L1 , L 2 . dg 1 g1 , g '2 : tương ứng là các độ dốc tăng ích Raman của các sợi L1 , L 2 ; g1 = ' ' , df dg 2 g '2 = . df L e 1 = (1 − e − α 1 L 1 ) / α 1 đặc trưng cho độ dài ảnh hưởng của đoạn sợi được bù tán sắc. Δf : là khoảng cách kênh của hệ thống. Từ phương trình trên (14) ta thấy công suất vào của đoạn thứ 2 (sợi bù tán sắc) là khác
nhau do đó theo [D.N.Christodoulides] ta có công suất tại đầu vào bộ khuếch đại EDFA là: ⎡ g ' Δ fJ 0 ( n − 1) L e 2 ⎤ P n ( L 1 ) J 0 e − α 2 L 2 exp ⎢ 2 ⎥ 2A e2 ⎣ ⎦ (15) Pn ( L 1 + L 2 ) = ⎡ g '2 Δ fJ 0 ( m − 1) L e 2 ⎤ N ∑1 Pm ( L 1 ) exp ⎢ ⎥ 2A e2 ⎣ ⎦ m= Trong đó: N N = ∑ Pm (L1 ) = aP0 ∑ exp( 2 m − N − 1) J0 (16) m =1 m =1 L e 2 = (1 − e − α 2 L 2 ) / α 2 : là độ dài ảnh hưởng (độ dài hiệu dụng) của sợi bù tán sắc. Công thức (14) và (15) cho thấy ảnh hưởng của tán xạ Raman tới công suất của các kênh và xuyên kênh gây ra cho các kênh khác. Khi tín hiệu các kênh được khuếch đại tại EDFA thì công suất của đầu ra là GPn (L1 + L 2 ) . Tiếp tục áp dụng công thức (15) cho tới khi tới bên nhận ta sẽ có được công suất của các kênh khi chịu ảnh hưởng của tán xạ Raman trong cả tuyến. Khi đó ảnh hưởng của xuyên kênh tối đa của tán xạ Raman là : ĐT P0 e − ( α1L1 + α 2 L 2 ) − Pm (L1 + L 2 ) L XT = (17) − ( α1L1 + α1L1 ) L1 + L 2 P0 e Với Pm (L1 + L 2 ) là công suất tối thiểu thu được của các kênh tại bên thu. Từ các phân tích trên và phương trình (17) cho thấy xuyên kênh tối đa của SRS phụ thuộc vào công suất phát, số bộ khuếch đại EDFA của tuyến và khoảng cách giữa các bộ khuếch đại. Để bù cho nhiễu ASE thì công suất phát yêu cầu đảm bảo tỉ số tín hiệu trên nhiễu SNR 0 là: P0 = 2SNR 0 hvn sp B 0 (e α1L1 + α 2 L 2 ) − 1)L /(L1 + L 2 ). (18) Thay (18) vào (17) ta có thể tính được ảnh hưởng của nhiễu do tán xạ Raman, tuy nhiên công thức này rất phức tạp. Để đơn giản ta có thể sử dụng sợi thay thế cho hai sợi trên với các tham số tương ứng được định nghĩa: L1 + L 2 L1 ⎞ ⎛ g 'L g '2 P0 e − α 1L 1 g'P (19) ∫ e 1 dz + ∫e −α z − α 2 ( z − L1 ) ⎟ = 10 P0 ⎜ dz ⎟ ⎜A A e1 A e2 ⎠ eff ⎝ 0 L1
Do đó: ⎛ g'L ⎞ ⎜ ⎜A⎟ g 1 1 − e − α 1L 1 1 − e − α 2L 2 ' g '2 (20) ⎟ e − α 1L 1 = + ⎝ ⎠ eff α1 α2 A e1 A e2 Nếu ( g1 = g '2 = g ' ; A e1 = A e 2 = A ) thì ta có độ dài ảnh hưởng của sợi thay thế là ' 1 − e − α1L1 −α2L2 − α1L1 1 − e = +e L eff (21) α1 α2 Từ phương trình (14) ta có công suất tại đầu vào bộ khuếch đại EDFA là: ⎛ Δ fNP 0 ⎛ g ' L ⎞ ⎞ sinh ⎜ ⎟ ⎜ ⎜A⎟ ⎟ ⎟ ⎜ ⎡ Δ fNP ⎤ 4 ⎛ g 'L ⎞ ⎝ ⎠ eff ⎠ ⎝ (2 n − N − 1 )⎥ ⎜ ⎟ P n ( L 1 + L 2 ) = NP 0 e − ( α 1 L 1 + α 2 L 2 ) exp ⎢ 0 ⎜A ⎟ ⎦ sinh ⎛ Δ fN P 0 ⎛ g L ⎞ ⎞ 4 ⎥ ⎢ 2 ⎝ ⎠ eff ' ⎣ ⎜ ⎟ ⎜ ⎜A⎟ ⎟ ⎟ ⎜ 4 ⎝ ⎠ eff ⎠ ⎝ (22) Với xuyên kênh SRS tối đa cho một kênh là: ⎧ ⎛ Δ fNP 0 ⎛ g ' L ⎞ ⎞ ⎫ sinh ⎜ ⎟ ⎜ ⎜ A ⎟ ⎟⎪ ⎪ ⎟ ⎜ ⎡ Δ fP 0 N ( N − 1 ) ⎤ 4 ⎛ g 'L ⎞ ⎪ ⎠ eff ⎠ ⎪ ⎝ L ⎝ ⎜ ⎟ TX = ⎨1 − N exp ⎢ − (23) ⎥ ⎬ ⎜A ⎟ ⎛ Δ fN P 0 ⎛ g L ⎞ ⎞ ⎪ L 1 + L 2 4 ⎢ ⎥ 2 ⎝ ⎠ eff ' ⎪ ⎣ ⎦ sinh ⎜ ⎟ ⎜ ⎜ A ⎟ ⎟⎪⎟ ⎪ ⎜ 4 ⎝ ⎠ eff ⎠ ⎭ ⎝ ⎩ ĐT Như vậy từ phương trình này ta có thể tối ưu nhiễu theo công suất phát (đã bù cho nhiễu ASE) số bộ khuếch đại. Để có được TX như mong muốn ta phải dàn xếp các tham số công suất phát số kênh khoảng cách giữa các kênh và số bộ khuếch đại trên tuyến. Đồng thời ta cũng có công thức tối ưu cho khoảng các đường truyền theo độ dài khuếch đại và công suất phát (đã được bù cho nhiễu ASE) như sau : ( L 1 + L 2 ) TX L max = (24) ⎛ Δ fNP 0 ⎛ g ' L ⎞ ⎞ sinh ⎜ ⎟⎟ ⎜ ⎜ ⎟⎟ ⎜ ⎡ Δ fP 0 N ( N − 1) ⎛ g ' L ⎞ ⎤ ⎝ 4 ⎝ A ⎠ eff ⎠ ⎜ ⎜A⎟ 1 − N exp ⎢ − ⎥ ⎟ ⎛ Δ fN 2 P 0 ⎛ g ' L ⎞ ⎞ 4 ⎢ ⎥ ⎝ ⎠ eff ⎣ ⎦ sinh ⎜ ⎟ ⎜A⎟ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ 4 ⎠ eff ⎠ ⎝ ⎝ Tương tự như trên, để có được khoảng cách tuyến truyền dẫn là lớn nhất ta phải dàn xếp các tham số : công suất phát, số bộ khuếch đại trên tuyến, và mức nhiễu tốt nhất có thể. ⎛ g'L ⎞ Trong trường hợp có xuyên nhiễu giữa các kênh nhỏ thì P0 Δf ⎜ ⎟
⎛ g 'L ⎞ 1 L (25) N ( N − 1) P 0 Δ f ⎜ ⎟ TX ≈ ⎜A ⎟ L +L 4 ⎝ ⎠ eff 1 2 Lúc này ta có công thức tối ưu cho khoảng cách của đường truyền là: 1/ 2 ⎡ ⎤ ⎢ ⎥ (26) 2 (1 − TX ) = (L 1 + L 2 )⎢ ⎥ L max ⎢ ⎥ ⎛ g 'L ⎞ ( ) B 0 N ( N − 1) Δ f e α 1 L 1 + α 2 L 2 −1⎜ ⎟ ⎢ SNR ⎥ hvn ⎜A ⎟ 0 sp ⎢ ⎥ ⎝ ⎠ eff ⎣ ⎦ Từ các phương trình (25), (26) ta thấy có thể tìm được số kênh, khoảng cách tuyến và khoảng cách kênh tối ưu nhất với mức yêu cầu về SNR nhất định cho hiệu ứng SRS. V. KẾT LUẬN Các hệ thống thông tin quang sử dụng kết hợp WDM và EDFA xu hướng ngày càng được sử dụng mạnh mẽ trên mạng lưới. Để các hệ thống nói trên hoạt động một cách có hiệu quả về năng lực và chất lượng thì phải giải quyết đồng bộ các vấn đề kỹ thuật như san bằng phổ, mở rộng phổ tăng ích của các bộ EDFA đồng thời phải đánh giá và hạn chế các ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến. Tùy theo số lượng bước sóng được sử dụng, cự ly thông tin và các điều kiện, yêu cầu cụ thể khác mà có các giải pháp, tính toán chi tiết nhằm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và hiệu quả kinh tế. ĐT Tài liệu tham khảo [1]. Chu Công Cẩn. San bằng phổ tăng ích của EDFA khi kết hợp ghép kênh quang theo bước sóng và khuếch đại quang sợi trong hệ thống thông tin sợi quang. Tạp chí khoa học GTVT – Trường Đại học Giao thông Vận tải 11/2005. [2]. Chu Công Cẩn. Mở rộng phổ tăng ích của EDFA khi kết hợp ghép kênh quang theo bước sóng và khuếch đại quang sợi trong hệ thống thông tin sợi quang. Tạp chí khoa học –Trường Đại học Giao thông Vận tải 6/2008. [3]. Rajiv Ramaswami, Kumar N. Sivarajan. Optical Networks: A Practical Perspective. Academic Press 2002. [4]. Djafa K. Mybaev, Lowell L. Scheiner. Fiber-Optic Communications Technology. Prentice Hall , 2001. [5]. Ivan B. Djordjevic. Optimization of channel spacing in WDM Transmission systems with dispertion compensated links in the presence of fiber nonlinearities. may 2001, Journal of Lightwave Technology [6]. Study of fiber nonlinear effects on fiber optic commnication system –Bo Xu♦