Giới thiệu tổng quan
• Hệ thống thông tin quang:
Mô hình hệ thống truyền dẫn sợi quang
Giới thiệu tổng quan
• ưu điểm: . Suy hao thấp
. Độ rộng băng tần lớn
. Trọng lượng nhẹ
. Không bị ảnh hưởng bởi điện từ trường ngoài
. Không gây xuyên âm
. Tính bảo mật cao
. Chi phí tiết kiệm
• Hạn chế:
. Khó khăn trong ghép nối
. Không sử dụng tại vùng bị chiếu xạ
Sợi quang & cáp sợi quang
• Cấu trúc sợi quang:
. Cấu trúc hình trụ, được chế tạo từ vật liệu trong suốt
. Lõi sợi có chiết suất n1
. Vỏ sợi có chiết suất n2 < n1
. Lớp phủ đệm có tác dụng bảo vệ sợi
Sợi quang & cáp sợi quang
• Phân loại sợi quang:
(a) Sợi đa mode chiết suất bậc, (b) Sợi đa mode chiết suất biến đổi
Sợi quang & cáp sợi quang • Các loại sợi quang sử dụng trong VT: - Sợi đa mode chiết suất bậc:
. Sợi truyền nhiều mode (coi mỗi mode là một tia sáng ứng với một góc lan truyền cho phép).
Sợi quang & cáp sợi quang • Các loại sợi quang sử dụng trong VT: - Sợi đa mode chiết suất bậc:
. Số lượng mode truyền M V2/2 trong đó V = 2.a.NA/
. Tán sắc mode lớn Giới hạn dung lượng mang thông tin của sợi
Sợi quang & cáp sợi quang
• Suy hao: . Sự thay đổi công suất quang trung bình truyền trong sợi tuân theo định luật Beer:
dP/dz = -P - hệ số suy hao
. Công suất tại khoảng cách truyền dẫn L:
P(L) = P(0).exp(-L)
. Hệ số suy hao:
Sợi quang & cáp sợi quang
• Suy hao: - Các nguyên nhân gây suy hao:
. Suy hao do hấp thụ
. Suy hao do tán xạ
. Suy hao do uốn cong
. Các suy hao khác
Sợi quang & cáp sợi quang
• Hiệu ứng phi tuyến: . Trường quang khi lan truyền trong sợi quang:
E(z+dz)=E(z)exp[(-/2+i+P(z,t)/2)dz]
trong đó - hệ số phi tuyến =(2/)(n2/Aeff) ; n2 - chiết suất phi tuyến . Hiệu ứng phi tuyến chỉ ảnh hưởng khi công suất quang trong lõi sợi lớn ( nhỏ)
. Các hiệu ứng phi tuyến trong sợi quang:
- Tán xạ kích thích: ( là thực)
+ Tán xạ Raman kích thích (SRS)
+ Tán xạ Brillouin kích thích (SBS)
- Điều chế pha phi tuyến: ( là ảo)
+ Tự điều chế pha (SPM)
+ Điều chế pha chéo (XPM)
+ Trộn bốn sóng (FWM)
Nếu gọi Ps(L) là công suất của bước sóng Stocke trong
sợi quang thì:
Ps(L) = P0exp(grP0L/(K.Seff))
là công suất của ánh sáng tín hiệu đưa
Trong đó: P0
là hệ số tán xạ Raman
vào gr Seff là diện tích hiệu dụng vùng lõi K đặc trưng cho mối quan hệ về phân cực giữa tín hiệu, bước sóng Stocke và phân cực của sợi, thông thưường K 2. L là chiều dài tuyến.
th
(P0
Công thức trên dùng để tính toán mức công suất P0 mà tại đó hiệu ứng SRS ảnh hưởng lớn tới hệ thống, được gọi là ngưỡng Raman P0 th là công suất tín hiệu đầu vào mà ứng với nó công suất của bưước sóng Stocke và công suất của bước sóng tín hiệu tại đầu ra là bằng nhau).
S32
th
eff
P0
Lg
r
Qua tính toán cho thấy, đối với hệ thống đơn kênh để hiệu ứng SRS có thể ảnh hưởng đến chất lưượng hệ thống thì mức công suất phải lớn hơn 1W (nếu như hệ thống không sử dụng khuếch đại quang trên đường truyền). Tuy nhiên trong hệ thống WDM thì mức công suất này sẽ thấp hơn nhiều vì có hiện tượng khuếch đại đối với các bước sóng lớn, trong khi đó công suất của các kênh có bước sóng ngắn hơn lại bị giảm đi (do đã chuyển một phần năng lượng cho các bước sóng lớn) làm suy giảm hệ số SNR, ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống.
Để đảm bảo suy giảm không nhỏ hơn 0,5 dB thì mức công suất
2
P
f
của từng kênh phải thoả mãn: 28,10 10 x 1 eff L NN Với: N là tổng số kênh quang
là khoảng cách giữa các kênh.
f Như vậy trong hệ thống WDM hiệu ứng này làm hạn chế số kênh, khoảng cách giữa các kênh, công suất của từng kênh và tổng chiều dài của hệ thống. Hơn nữa, nếu như bước sóng mới tạo ra trùng với kênh tín hiệu thì hiệu ứng này còn gây xuyên nhiễu giữa các kênh.
