Phương pháp bù độ tán sắc trong mạng thông tin quang tốc độ cao dùng quang sợi cách tử Bragg chu kỳ thay đổi tuyến tính

Embed Size (px)

Citation preview

Phng php b tn sc trong mng thng tin quang tc cao dng quang si cch t Bragg chu k thay i tuyn tnh

Phng php b tn sc trong mng thng tin quang tc cao dng quang si cch t Bragg chu k thay i tuyn tnh

Hin nay c mt hng nghin cu mi s dng cc quang si c li l cc cch t Bragg b tn sc. u im ca phng php ny l thit b c kch thc nh gn, ch to n gin, v hot ng rt c hiu qu. Bi vit ny xin trnh by v phng php b tn sc trong quang si n mode dng quang si cch t Bragg chu k thay i tuyn tnh (linear chirped Fiber Bragg Grating).

ThS. H Huy ThnhGii thiuTn sc trong quang si n mode l mt trong nhng hin tng vt l nh hng nghim trng n cht lng ca mng thng tin quang tc cao dng bc sng nh sng vng ca s 1550nm. N lm tng t l li bit, gii hn tc hoc khong cch truyn ca mng. xy dng hoc nng cp nhng mng thng tin quang (OTDM, DWDM, OCDMA) kch thc ln (vi nghn km), tc cao (vi chc Gbit/s) th mt vn quan trng phi gii quyt l gim ti thiu tn sc trong si cp quang.

Mt s gii php khc phc hin tng tn sc ang c p dng hin nay trn th gii l s dng cc cp quang thng tin c tn sc ti thiu (dispersion-shifted fibers) hoc cp quang c kh nng b tn sc (dispension-compensating fibers). Tuy nhin cc phng php ny c mt nhc im l chi ph ln do gi thnh cp quang c bit ny t hn nhiu so vi cp quang thng tin thng thng. Ngoi ra phi tnh n chi ph thay th ton b cc cp quang thng thng lp t trc hoc lp t thm nhng on cp quang b tn sc kh di (c vi km cp quang b tn sc b cho vi chc km cp quang thng). Hin nay c mt hng nghin cu mi s dng cc quang si c li l cc cch t Bragg b tn sc. u im ca phng php ny l thit b c kch thc nh gn, ch to n gin, v hot ng rt c hiu qu. Bi vit ny xin trnh by v phng php b tn sc trong quang si n mode dng quang si cch t Bragg chu k thay i tuyn tnh (linear chirped Fiber Bragg Grating).

Hin tng tn sc trong si cp quangHin tng mt xung nh sng b gin rng ra v mt thi gian sau mt qung ng truyn nht nh trong si cp quang c gi l hin tng tn sc trong si cp quang. C ba ngun gy nn hin tng tn sc l:

- Tn sc vt liu

- Tn sc dn sng

- Tr nhm

i vi cc bc sng trong phm vi 1550nm th tn sc vt liu l nguyn nhn chnh gy nn hin tng tn sc. Tn sc vt liu sinh ra l do trong mt si cp quang, vn tc nh sng cng nh chit xut ca quang si l mt hm s ca bc sng nh sng tn hiu. Hnh v 1 biu din s thay i ca vn tc nhm ca mt xung nh sng i vi cc bc sng khc nhau trong mt si cp quang thng tin n mode thng thng.

Hnh 1. S thay i ca vn tc nhm theo bc sng trong quang si n mt thng thngTrn hnh v 1, chng ta nhn thy ti cc bc sng vng ca s 1550nm, vn tc nhm t l nghch vi bc sng ca nh sng. Nh chng ta bit, trn thc t khng th c mt ngun sng n sc tuyt i, mi ngun sng u c mt rng ph nht nh. Gi s mt xung nh sng c bc sng trung tm ti 1550nm, rng ph0truyn qua mt si cp quang n mode. Cc thnh phn bc sng di hn ca xung s chuyn chm hn cc thnh phn bc sng ngn hn. Nh vy, sau mt qung ng truyn di, rng xung s b ko gin ra ti mc hai xung k tip nhau s b chn ln nhau (hnh 2). Hu qu l thit b u thu s khng th phn bit c 2 xung ring bit. thit b thu c tn hiu xung, ngi ta phi gim tc truyn hoc rt ngn khong cch gia bn pht v bn thu.

Hnh 2. Hu qu ca tn sc i vi tc truyn ca mnga) xung ti u pht b) xung thu c ti u thu v thit b thu khng th phn bit c hai xung k tipB tn sc bng quang si cch t Bragg chu k bin i tuyn tnhQuang si cch t Bragg chu k bin i tuyn tnh l mt si quang n mode c mt on li c ghi nhng cch t c chu k thay i mt cch tuyn tnh dc theo chiu di ca quang si.

(z) = 0 + 1(z)0l chu k im bt u ca on cch t,1l s thay i tuyn tnh dc theo chiu di ca on cch t.

Ti v tr z trn on cch t Bragg, mt sng nh sng s b phn x ngc li nu bc sng ca n tho mn cng thc:

B(z) = 2neff(z)(z)B(z) l bc sng Bragg ti v tr z tng ng vi chu k cch t(z).

c tnh ca quang si cch t Bragg chu k bin i l ti nhng v tr tng ng vi chu k di hn s phn x nhng nh sng c bc sng di hn.

Gi s xung tn hiu i vo u c chu k di hn ca on cch t nh hnh v 3. Khi , nhng bc sng di hn s b phn x gn phn u ca on cch t hn. Ni cch khc, nhng bc sng ngn hn s phi i mt qung ng xa hn trong on cch t trc khi chng c phn x ngc li. Kt qu l mt khong thi gian tr d s c to ra gia thnh phn bc sng ngn so vi thnh phn bc sng di.

Trong cng thc trn d l khong thi gian tr, neffl chit xut hiu dng, L l di on cch t Bragg, c l vn tc nh sng trong chn khng,cl hiu s gia bc sng b phn x u on cch t (thnh phn bc sng di nht) so vi bc sng b phn x cui on cch t (thnh phn ngn nht).

Hnh 3. Nguyn l b tn sc ca quang si cch t Bagg chu k bin iy l hin tng ngc vi hin tng tn sc v l nguyn l ca thit b b tn sc trong mng thng tin quang dng cch t Bragg chu k thay i tuyn tnh.

Hnh v 4 l mt m hnh c bn ca thit b b tn sc dng cch t Bragg chu k thay i tuyn tnh.

Hnh 4. M hnh c bn ca thit b b tn sc dng cch t Bagg chu k thay i tuyn tnhTrn hnh v circulator l thit b ghp ni quang ch cho nh sng i ln lt cc cng 1, 2, 3 theo chiu kim ng h. Mt xung b gin rng sau khi c khuch i s i qua mt circulator ti on cch t Bragg c chu k bin i nh hnh v. Ti on cch t, thnh phn bc sng ngn ti trc do tn sc s phi i thm qung ng na trc khi c phn x ngc li ti thit b u thu. Trong khi , thnh phn bc sng di hn, n chm hn do b tn sc, s c phn x ngay khi ti cch t Bragg. Kt qu l xung tn hiu sau khi i qua thit b b c co li. Tnh ton hp l cc s liu v di on cch t Bragg, hm thay i ca chu k cc cch t L(z), ngi ta c th thu c xung nh sng c rng nh u pht.

Ngi ta chng minh rng mt on cch t Bragg di 5,7cm c th b cho 100km quang si truyn thng c tn sc 17ps/nm km dng bc sng 1550nm, rng ph 0,2 nm.

Kt lunHin nay phng php ng dng quang si cch t Bragg ch to cc thit b b tn sc trong mng thng tin quang ang l mt ch nghin cu rt hp dn ti cc trung tm nghin cu v photonics v cng ngh quang si trn th gii. u im ni tri ca phng php ny l thit b ch to rt n gin, kch thc nh (nm hon ton trong mt si quang), hon ton tng thch vi mng cp quang nn tn hao ghp ni rt nh, c kh nng iu chnh b tn sc.

Xu hng nghin cu tip hin nay l cc phng php apodization gim gn tr nhm, nghin cu cc cch t Bragg c chu k bin i phi tuyn khng nhng b tn sc vt liu m cn b c tn sc phn cc v tn sc mc cao (xy ra khi truyn tc ln hn 100 Gbps).

Ti liu tham kho[1] Ajoy Ghatak, K. Thyagarajan"Introduction to Fiber Optics", Cambridge University Press 1998.

[2] Bacelos, S., M.N.Zervas, and R.I.Laming,"Characteristics of chirped fiber gratings for dispersion compensation,"Optical Fiber Technology, 1996, pp. 213-215

[3] Eggleton, B.J., et. al."Implications of fiber grating dispersion for WDM lighwave systems", Journal of Lightwave technology, Vol.9, 1997, pp. 1403-1405.

[4] Andreas Othonos, Kyriacos Kalli,"Fiber Bragg Gratings Fundamentals and Applications in Telecommunications and Sensing", Artech House 1999.

[5] V Vn San"K thut thng tin quang", Nh xut bn KHKT 12/1997, Tng cng ty Bu Chnh Vin Thng Vit Nam.