Bù tán sắc bằng quang sợi cách tử Bragg chu kỳ biến đổi tuyến tính

Quang sợi cách tử Bragg chu kỳ biến đổi tuyến tính là một sợi quang đơn mode

có một đoạn lõi được ghi những cách tử có chu kỳ thay đổi một cách tuyến tính

dọc theo chiều dài của quang sợi.

Λ(z) = Λ0 + Λ1(z) (4.1)

Λ0 là chu kỳ ở điểm bắt đầu của đoạn cách tử, Λ1 là sự thay đổi tuyến tính dọc

theo chiều dài của đoạn cách tử.

Tại vị trí z trên đoạn cách tử Bragg, một sóng ánh sáng sẽ bị phản xạ ngược lại

nếu bước sóng của nó thoả mản công thức:

λB(z) = 2neff (z)Λ(z) (4.2)

λB(z) là bước sóng Bragg tại vị trí z tương ứng với chu kỳ cách tử Λ(z).

Đặc tính của quang sợi cách tử Bragg chu kỳ biến đổi là tại những vị trí tương

ứng với chu kỳ dài hơn sẽ phản xạ những ánh sáng có bước sóng dài hơn.

Giả sử xung tín hiệu đi vào đầu có chu kỳ dài hơn của đoạn cách tử như hình vẽ

4. Khi đó, những bước sóng dài hơn sẽ bị phản xạ ở gần phần đầu của đoạn cách tử

hơn. Nói cách khác, những bước sóng ngắn hơn sẽ phải đi một quãng đường xa

hơn trong đoạn cách tử trước khi chúng được phản xạ ngược lại. Kết quả là một

khoảng thời gian trễ d sẽ được tạo ra giữa thành phần bước sóng ngắn so với thành

phần bước sóng dài.

Trong công thức trên d là khoảng thời gian trễ, neff là chiết xuất hiệu dụng, L là độ

dài đoạn cách tử Bragg, c là vận tốc ánh sáng trong chân không, Δλc là hiệu số giữa

bước sóng bị phản xạ ở đầu đoạn cách tử (thành phần bước sóng dài nhất) so với

(4.3)

bước sóng bị phản xạ ở cuối đoạn cách tử (thành phần ngắn nhất).

Hình 4.3 Nguyên lý bù tán sắc của quang sợi cách tử Bagg chu kỳ biến đổi

Đây là hiện tượng ngược với hiện tượng tán sắc và là nguyên lý của thiết bị bù

tán sắc trong mạng thông tin quang dùng cách tử Bragg chu kỳ thay đổi tuyến tính.

Hình vẽ 4.4 là một mô hình cơ bản của thiết bị bù tán sắc dùng cách tử Bragg

chu kỳ thay đổi tuyến tính.

Hình 4. 4. Mô hình cơ bản của thiết bị bù tán sắc dùng cách tử Bagg chu kỳ thay đổi tuyến tính

Trên hình vẽ circulator là thiết bị ghép nối quang chỉ cho ánh sáng đi lần lượt

các cổng 1, 2, 3 theo chiều kim đồng hồ. Một xung bị giãn rộng sau khi được

khuếch đại sẽ đi qua một circulator để tới đoạn cách tử Bragg có chu kỳ biến đổi

như hình vẽ. Tại đoạn cách tử, thành phần bước sóng ngắn tới trước do tán sắc sẽ

phải đi thêm quãng đường nữa trước khi được phản xạ ngược lại để tới thiết bị đầu

thu. Trong khi đó, thành phần bước sóng dài hơn, đến chậm hơn do bị tán sắc, sẽ

được phản xạ ngay khi tới cách tử Bragg. Kết quả là xung tín hiệu sau khi đi qua

thiết bị bù đã được co lại. Tính toán hợp lý các số liệu về độ dài đoạn cách tử

Bragg, hàm thay đổi của chu kỳ các cách tử L(z), người ta có thể thu được xung

ánh sáng có độ rộng như ở đầu phát.

Người ta đã chứng minh rằng một đoạn cách tử Bragg dài 5, 7cm có thể bù cho 100km quang sợi truyền thống có độ tán sắc 17ps/nm km dùng bước sóng 1550nm, độ rộng phổ 0, 2 nm.