Cân bằng phổ khuếch đại EDFA và mô phỏng đánh giá hệ thống WDM sử dụng khuếch đại EDFA

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG



VŨ NGỌC TÚ


CÂN BẰNG PHỔ KHUẾCH ĐẠI EDFA VÀ MÔ PHỎNG
ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG WDM SỬ DỤNG KHUẾCH ĐẠI EDFA



Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông
Mã số: 60.52.02.08


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ


HÀ NỘI – 2013

Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG


Người hướng dẫn khoa học: TS. VŨ TUẤN LÂM



Phản biện 1: …………………………………………………

Phản biện 2: …………………………………………………



Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ
tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

1
MỞ ĐẦU
Ngày nay với sự bùng nổ của công nghệ thông tin liên lạc,
nhu cầu về băng thông ngày càng cao. Do đó với những ưu điểm về

tính chính xác, băng thông rộng của hệ thống truyền dẫn quang thì
hiện nay hệ thống đã được triển khai rộng rãi.
Các công nghệ truyền tải quang mới cũng liên tục được
nghiên cứu và ứng dụng triển khai để nâng cao dung lượng truyền
tải, tận dụng hiệu quả băng thông rộng của sợi quang. Một trong
những công nghệ đã được ứng dụng đó là “Công nghệ ghép kênh
quang theo bước sóng WDM”. Mặc dù hiệu quả hệ thống WDM đem
lại là rất lớn, về băng thông, độ ổn định…nhưng vẫn gặp phải những
vấn đề quan trọng: suy hao sợi, tán sắc, ảnh hưởng bởi các hiệu ứng
phi tuyến, phổ khuếch đại không bằng phẳng cho các bước sóng
ghép.
Hiện nay bộ khuếch đại quang EDFA đã được ứng dụng
trong các hệ thống WDM thực tế, với những ưu điểm: độ rộng phổ
khuếch đại lớn, biên độ khuếch đại cao. Tuy vậy, bộ khuếch đại
EDFA vẫn chưa giải quyết triệt để vấn đề: phổ khuếch đại không
bằng phẳng cho mỗi bước sóng ghép trong các hệ thống WDM.
Vì vậy, luận văn này sẽ đi vào nghiên cứu đưa ra giải pháp
cân bằng phổ khuếch đại EDFA, các ảnh hưởng của phổ khuếch đại
EDFA, và cuối cùng khảo sát đánh giá hệ thống WDM sử dụng
khuếch đại EDFA kết hợp với phương pháp cân bằng.Với những lý
do trên em chọn đề tài :” Cân bằng phổ khuếch đại EDFA và khảo
sát đánh giá hệ thống WDM sử dụng khuếch đại EDFA ” để làm
luận văn tốt nghiệp. Luận văn được trình bày trong 3 chương:
Chương 1: Giới thiệu tóm tắt về khuếch đại EDFA, hệ
thống WDM đơn giản, ảnh hưởng của độ khuếch đại phụ thuộc bước
sóng, và các phương pháp cân bằng phổ khuếch đại EDFA.
Chương 2: Trình bày lý thuyết về bộ lọc cách tử Bragg được
ứng dụng làm bộ lọc cân bằng phổ EDFA. Đưa ra một số đặc tính
phản xạ cơ bản của cách tử Bragg.
2

Chương 3: Mô phỏng và khảo sát một hệ thống WDM có
sử dụng khuếch đại EDFA kết hợp với bộ lọc cân bằng cách tử
Bragg.
Em xin chân thành cảm ơn TS. VŨ TUẤN LÂM đã hướng
dẫn em tận tình để hoàn thành luận văn này.

Chương 1: GIỚI THIỆU
1.1. Khuếch đại quang sợi EDFA
Khuếch đại quang sợi hoạt động theo nguyên lý: các nguyên
tử cấu tạo nên sợi quang (các nguyên tử được pha tạp) sẽ hấp thụ
năng lượng được cung cấp bởi một nguồn cung cấp bên ngoài, sau
đó các hạt chuyển sang trạng thái kích thích ở mức năng lượng cao
hơn, khi hết thời gian sống (ở trạng thái kích thích) hoặc có tín hiệu
cần khuếch đại truyền trong sợi quang thì các hạt sẽ chuyển về mức
năng lượng thấp hơn và giải phóng ra một năng lượng dưới dạng
photon ánh sáng, cùng bước sóng và cùng pha với tín hiệu. Kết quả
tín hiệu được khuếch đại.
1.1.1. Khuếch đại EDFA
Khuếch đại EDFA là loại khuếch đại quang sợi được pha tạp
chất Erbium. Với dải bước sóng khuếch đại không đồng dạng 1500 –
1600 nm, đỉnh khuếch đại xung quanh bước sóng 1532nm. Do đó
EDFA phù hợp để sử dụng cho các hệ thống WDM thường sử dụng
của sổ 1530 – 1565 nm (C-band) để truyền tải tín hiệu.
1.1.2. Nguyên lý hoạt động của khuếch đại EDFA
a) Các mức năng lượng của ion Er+3
Sự chuyển tiếp mức năng lượng của ion Er+3 tương ứng với
sự hấp thụ năng lượng từ bước sóng bơm được chỉ ra trong hình vẽ

3

Hình 1.1. Sơ đồ các mức năng lượng của ion Er
+3

b) Nguyên lý hoạt động của EDFA
Quá trình bức xạ xảy ra trong EDFA nhìn chung có thể được
phân cấp thành bức xạ kích thích và bức xạ tự phát. Khi các ion
Erbium Er
+3
được kích thích từ trạng thái nền thông qua sự hấp
thụ ánh sáng bơm, nó sẽ phân rã không phát xạ từ các mức năng
lượng cao hơn cho tới khi tiến tới trạng thái giả bền
4
I
13/2
. Tín hiệu
quang tới sẽ gặp các ion Erbium đã được kích thích. Lúc này sẽ xảy
ra quá trình bức xạ kích thích các ion Erbium sẽ chuyển từ mức giả
bền
4
I
13/2
xuống mức năng lượng nền thấp nhất
4
I
15/2
(nơi mà mật độ
điện tử cao) và tạo ra các photon có cùng pha và hướng quang như
tín hiệu tới. Như vậy đã đạt được quá trình khuếch đại quang
trong EDFA.
1.2. Hệ thống Wavelength Division Multiplexing (WDM)

Để tăng dung lượng dữ liệu truyền trên sợi quang, hệ thống
ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) đã được nghiên cứu và
4
ứng dụng. Hệ thống sẽ ghép các kênh tại từng bước sóng bằng bộ
ghép kênh quang. Sau đó truyền trên cùng một sợi quang. Tới điểm
cuối các kênh nàyg được tách bởi bộ tách kênh quang. Tổng dung
lượng của hệ thống N kênh WDM sẽ tăng lên N lần.
1.2.1. Khuếch đại quang
1.2.2. Độ khuếch đại phụ thuộc bước sóng
Khi thực hiện quá trình khuếch đại bù suy hao cho tín hiệu
quang WDM, lý tưởng yêu cầu độ khuếch đại mỗi kênh bước sóng
phải bằng nhau. Tuy nhiên thực tế, các phương pháp khuếch đại
quang sợi (phát xạ kích thích (EDFA),tán xạ kích thích Raman) đều
phụ thuộc vào bước sóng. Do đó, hai bước sóng với cùng công suất
phát đi sẽ có công suất không bằng nhau sau khi khuếch đại. Và sau
khi truyền dẫn qua nhiều bộ khuếch đại quang sợi, thì sự khác biệt
công suất và tỉ số signal-to-noise (NSRs) sẽ tăng lên đến mức không
thể chấp nhận được. Kết quả một số kênh trở nên quá yếu, làm cho tỉ
số SNR quá nhỏ không thể nhận biết được kênh, dẫn đến tín hiệu
trên kênh sẽ bị mất

Hình 1.4. Độ khuếch đại phụ thuộc công suất của EDFA
1.2.3. Các phương pháp cân bằng độ khuếch đại

Pre-emphasis kênh
Hoạt động của Pre-emphasis kênh khá đơn giản: Nếu biết
được tổng độ lợi của tất cả các bộ khuếch đại trên tuyến cho từng
kênh WDM, thì chúng ta có thể thiết lập công suất lối vào cho từng
5
kênh một để có thể đạt được công suất lối ra cũng như tỉ số SNR cho

từng kênh WDM gần bằng nhau. Khi thông tin công suất lối ra tại
node đích được phản hồi về node nguồn bằng các phương pháp
truyền tải(quang, vô tuyến ), thì một cơ chế điều chỉnh tại node
nguồn sẽ điều chỉnh lại công suất lối vào cho từng kênh để đạt được
phổ khuếch đại tối ưu tại node đích.
Lọc cân bằng
Một bộ lọc quang có thế được kết nối với một bộ khuếch đại
quang để thực hiện cân bằng phổ khuếch đại. Phổ truyền đạt của các
bộ lọc cân bằng này yêu cầu phải có dạng ngược lại với phổ truyền
đạt của các bộ khuếch đại quang trong cùng một dải bước sóng.
Ngoài ra cũng có thể đặt bộ lọc cân bằng sau chuỗi một vài bộ
khuếch đại.
Hai loại bộ lọc cân bằng thường sử dụng là: bộ lọc cách tử
sợi quang – fiber gratings (LPG, FBG) và bộ lọc dielectric thin-
film. Cả hai loại này đều đã được tích hợp trong các module EDFA
thương mại thực tế.

Hình 1.6. Hoạt động của bộ lọc cân bằng
Cân bằng động
Đây là kĩ thuật được mở rộng từ kĩ thuật lọc cân bằng, cân
bằng động dựa trên các bộ lọc với phổ truyền đạt có thể điều chỉnh
được. Bằng việc theo dõi phổ khuếch đại lối ra, một bộ cân bằng
động có hể điều chỉnh theo thời gian thực để bù lại những thay đổi
của độ khuếch đại . Một số kĩ thuật cân bằng động đã được phát
triển: Tunable Fiber Bragg gratings, acoustooptic tunable filters,
micro – electro – mechanical system…
6
Chương 2: CÂN BẰNG PHỔ KHUẾCH ĐẠI EDFA SỬ
DỤNG BỘ LỌC CÁCH TỬ BRAGG
2.1 Giới thiệu

Thông thường các sợi quang là môi trường đồng nhất dọc
theo chiều dài sợi, đặc tính sợi quang tại bất kì một điểm nào đều là
giống nhau. Tuy nhiên, chúng ta cũng có thể làm cho chỉ số khúc xạ
(chiết suất) của sợi quang thay đổi một cách có chu kì dọc chiều theo
chiều dài sợi, tăng lên rồi giảm, sau đó lại tăng lên. Những sợi như
vậy được gọi là cách tử sợi, bởi vì sự thay đổi chỉ số khúc xạ sẽ tán
xạ hoặc phản xạ ánh sáng chạy dọc sợi. Cách tử Bragg quang (FBG)
thực chất là sự xáo trộn cấu trúc chỉ số chiết suất theo dạng chu kì
dọc theo hướng truyền sóng của sợi quang và được mô tả trong hình
2.1.

Hình 2.1. Cấu trúc cách tử Bragg
2.2. Nguyên lý hoạt động của FBG
Quá trình truyền ánh sáng trong một ống dẫn sóng (sợi
quang) có thể được mô tả dưới dạng một tập hợp của các sóng điện
từ định hướng được gọi là các mode của ống dẫn sóng. Trong sợi
quang các điều kiện biên lõi-vỏ sẽ dẫn đến sự ghép cặp giữa các
thành phần trường điện và từ.
Mỗi một mode đều có các hằng số truyền đạt cụ thể β. Nếu
có sự xáo trộn theo chu kì dọc theo sợi quang thì mode sẽ trao đổi
năng lượng của nó. Hiện tượng này được biết đến như là hiện tượng
7
ghép mode Và điều kiện để xảy ra phản xạ hoàn toàn trong cách tử
Bragg được mô tả bởi:

2
b eff
n

  

(2.5)
Bước sóng mà tại đó có sự phản xạ hoàn toàn được gọi là bước sóng
Bragg λ
b
.
2.3. Lý thuyết ghép mode
Mối liên hệ đơn giản giữa bước sóng Bragg λ
B
, chu kì cách
tử và chỉ số khúc xạ ảnh hưởng n
eff
không đưa ra bất cứ thông tin
nào về băng thông đáp ứng bộ lọc hay độ phản xạ của cách tử. Một
công cụ rất hữu ích đã được sử dụng để mô tả các thuộc tính của
cách tử Bragg đó là lý thuyết ghép mode.
Phương trình ghép mode có thể đơn giản hoá bằng việc giảm
số mode xuống còn hai mode và được mô tả như sau:

( )
ζ ( ) ( )
dR z
i R z ikS z
dz
 


( )
ζ ( ) ( )
dS z

i R z ik R z
dz

 
(2.8)
Trong đó R(z) = A
+
(z)exp( iδz – θ/2) và S(z) = A
-
(z)exp[- iδz + θ/2)],
R(z) là mode hướng tới và S(z) là mode của hướng phản xạ ngược
trở lại, cả hai là các hàm thể hiện các mode bao thay đổi chậm.

là
một hệ số tự ghép mode chung DC, tương ứng với hệ số mất điều
hướng
δ
), k là hệ số ghép mode “AC” hay còn được gọi là độ mạnh
ghép mode bên trong của cách tử.
Đối với mỗi dạng cách tử Bragg các phương trình ghép
mode ở trên có các phương pháp giải tương tự nhau, nhưng đưa ra
các kết quả về thuộc tính của cách tử khác nhau. Phần sau đây sẽ giải
quyết các phương trình trên theo các loại cách tử.
8
2.3.1. Cách tử Bragg đều (Uniform FGB)
Cách tử Bragg quang chu kì đều UFBG là cách tử có chu kì
Λ không đổi và chiết suất của cách tử thay đổi tuần hoàn dọc theo
cách tử.
Bằng việc giải phương trình ghép mode (2.8) theo các điều
kiện ban đầu của cách tử Bragg đều, ta được độ phản xạ lớn nhất của

cách tử (xảy ra tại bước sóng Bragg) được mô tả bởi
r
max
= tanh
2
(kL) (2.19)
Từ phương trình (2.19) thấy rằng độ phản xạ sẽ thay đổi theo
sự thay đổi của chỉ số điều chế chiết suất, và độ phản xạ cũng thay
đổi theo chiều dài của cách tử. Hiển nhiên từ phương trình này hệ số
phản xạ của FBG là gần tới 1 khi điều chế chỉ số chiết suất và độ dài
cách tử được tăng độ chính xác.

Hình 2.7. Mô tả độ phản xạ (nét đứt) và sự truyền đạt (nét liền) của
cách tử Bragg L=1 cm, λB = 1550 nm, neff =1.45, kL=2
2.3.2. Cách tử Bragg quang chu kì thay đổi
2.3.3. Cách tử Bragg điều biến chiết suất
9
2.4. Ứng dụng cách tử Bragg đều cân băng phổ khuếch đại
EDFA
Phần trên đã nghiên cứu và đưa ra các kết quả đặc tính của
cách tử Bragg. Ta thấy rằng đặc trưng nhất của cách tử Bragg đó là
khả năng phản xạ lại bước sóng thỏa mãn điều kiện Bragg. Và đối
với cách tử Bragg đều UFBG thì độ phản xạ theo (2.19) chỉ phụ
thuộc vào hệ số ghép k và độ dài cách tử L. Do đó nếu chúng ta sử
dụng cách tử Bragg đều như là một bộ lọc để phản xạ năng lượng
của bước sóng Bragg theo từng độ mạnh phản xạ, chúng ta có thể thu
được công suất mong muốn ở đầu ra cách tử Bragg.
Đối với hệ thống ghép kênh quang WDM, sau khi được
khuếch đại qua EDFA có đặc tính phổ khuếch đại không bằng
phẳng, kèm theo là nhiễu phát xạ tự phát được khuếch đại thì công

suất các kênh sẽ không đều nhau. Nếu chúng ta xác định được sự
không đồng đều của các kênh WDM sau khi khuếch đại EDFA, thì
chúng ta có thể sử dụng cách tử Bragg với một bộ các tham số độ
mạnh phản xạ khác nhau thích hợp để thu được phổ khuếch đại
bằng phẳng hơn.
2.4.1. Cân bằng dựa vào đặc tính công suất của từng kênh WDM
Với đặc tính phản xạ của cách tử Bragg, nó được sử dụng
làm bộ lọc suy hao cho từng kênh bước sóng theo các độ phản xạ cần
thiết để làm cân bằng công suất giữa các kênh WDM. Trong mô hình
này một chuỗi các cách tử Bragg được đặt sau bộ khuếch đại EDFA.
Mỗi cách tử chịu trách nhiệm suy hao cho một bước sóng.

Hình 2.13. Cấu trúc chuỗi bộ lọc FBG cân bằng phổ khuếch đại
EDFA
10
2.4.2. Cân bằng dựa trên nhiễu được khuếch đại ASE
Trong cấu hình sử dụng bộ cân bằng khuyếch đại này, cách
tử Bragg được đặt ngay trước sợi quang pha Erbium nhằm mục đích
phản xạ gần như toàn bộ nhiễu khuyếch đại tự phát ASE quay trở lại
sợi EDF nhằm giảm bão hoà gây nên bởi tín hiệu, do vậy đã làm tăng
dải biến thiên công suất đầu vào

Hình 2.14. EDFA không sử dụng và có sử dụng FBG
phản xạ
nhiễu ASE
2.5. Các ứng dụng khác của cách tử Bragg trong truyền dẫn
quang
2.5.1. Ứng dụng bù tán sắc
2.5.2. Ứng dụng tách ghép kênh quang
2.5.3. Ứng dụng trong cảm biến

2.5.4. Ứng dụng trong công nghệ Laser

11
Chương 3: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG WDM SỬ DỤNG
BỘ LỌC CÁCH TỬ BRAGG CÂN BẰNG PHỔ KHUẾCH
ĐẠI EDFA
3.1. Giới thiệu về phần mềm mô phỏng OptiSystem
3.2. Mô hình mô phỏng
3.2.1. Yêu cầu mô phỏng
a) Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang WDM có
sử dụng khuếch đại EDFA với các yêu cầu như sau:
- Tốc độ bít: 10Gbit/s
- Cự ly truyền dẫn : 120 km
- Số lượng kênh bước sóng: 8 kênh
- Loại sợi quang: Sợi đơn mode chuẩn (G.655)
- Đảm bảo chênh lệch công suất tín hiệu đầu phát/thu nhỏ
- Đảm bảo công suất các kênh đồng đều nhau
b) Sử dụng phầm mềm Otisystem xây dựng mô hình theo phương
án mô phỏng ở trên.
- Chạy mô phỏng
- Hiển thị kết quả mô phỏng bằng các thiết bị đo đặt trên
tuyến.
- Thay đổi các tham số của các phần tử bộ lọc để đạt được
độ cân bằng công suất giữa các kênh.
c) Báo cáo và đánh giá kết quả mô phỏng.
3.2.2. Xây dựng hệ thống WDM theo phương án thiết kế
a) Phần phát quang và ghép kênh
- Nguồn phát 8 kênh WDM
- Bộ ghép 8 kênh quang MUX (ghép 8 kênh)
b) Tuyến truyền dẫn quang

- Sợi quang: G.655, tuyến 120 km.
- Khuếch đại EDFA
- Cách tử Bragg đều UFBG
c) Phần thu/tách kênh quang
- Bộ tách 8 kênh quang
12
d) Thiết bị đo
- Máy phân tích phổ quang (Optical Spectrum Analyzer)
- Máy phân tích các kênh WDM (WDM Analyzer)
- Máy phân tích các kênh WDM 2 cổng (Dual Port WDM
Analyzer)
3.3. Chạy mô phỏng
Phần này sẽ thực hiện chạy mô phỏng mô hình đã xây dựng ở trên.
Sau đó đưa ra kết quả lần lượt cho các mô hình hệ thống WDM
không có khuếch đại EDFA, có khuếch đại EDFA chưa làm phẳng
và sử dụng cách tử Bragg đều để làm phẳng.
3.3.1. Kết quả mô hình không có khuếch đại EDFA
Công suất kênh WDM phát và sau tryền dẫn

a)

b)
Hình 3.13. a) Công suất tín hiệu phát; b) Công suất tín hệu sau
truyền dẫn

13
Nhận xét:
Từ kết quả nhận được sau khi chạy mô phỏng ta thấy rằng:
quang phổ tín hiệu tại lối ra của bộ hợp kênh quang WDM là khá đều
nhau ~ - 22.9 dBm. Sau khi truyền dẫn qua tuyến quang 120 km thì

rõ ràng lúc này công suất tín hiệu của các kênh đều bị giảm xuống do
suy hao đường truyền 24 dB, và lúc này công suất các kênh vẫn khá
đều nhau ~ -46,9 dBm. Với giá trị số công suất nhỏ như thế này thì
rõ ràng bộ thu khó có thể phân biệt được tín hiệu, do đó điều cần
thiết là phải sử dụng bộ khuếch đại EDFA ~ 24 dBm để bù lại suy
hao này. Đảm bảo không gây mất thông tin khi truyền trên tuyến.
3.3.2. Kết quả mô hình có khuếch đại EDFA chưa cân bằng

Hình 3.15. Sơ đồ mô phỏng hệ thống WDM sử dụng EDFA chưa
cân bằng

14
Quang phổ tín hiệu sau khuếch đại EDFA và sau truyền
dẫn

a)

b)
Hình 3.16. a) Quang phổ tín hiệu phát; b) Quang phổ tín hệu sau
truyền dẫn

15
Công suất tín hiệu sau khuếch đại và truyến dẫn

a)

b)
Hình 3.18. a) Công suất tín hiệu phát; b) Công suất tín hệu sau
truyền dẫn sử dụng EDFA
Nhận xét:

Từ kết quả mô phỏng rõ ràng sau khi sử dụng bộ khuếch đại
EDFA thì công suất mỗi kênh đã được nâng lên với kênh công suất
thấp nhất tại196.4 THz ~ -21.631 dBm và kênh công suất cao nhất
tại 195.6 THz là -15.272 dBm, thay cho giá trị -46,9 dBm như trước
khi sử dụng khuếch đại.
16
Tuy tín hiệu đã được khếch đại nhưng độ khuếch đại giữa
các kênh là không đồng đều nhau, sự chênh lệch công suất lớn nhất
giữa các kênh là ~ 6.7 dBm. Sự không đồng đều này sẽ gây ảnh
hưởng xấu tới những tuyến truyền dẫn dài mà có sử dụng nhiều bộ
khuếch đại EDFA, khi sự chênh lệch công suất lớn thì những kênh
có độ khuếch đại cao sẽ nhanh chạm tới mức bão hòa và trong khi
đó các kênh nhỏ hơn vẫn tiếp tục tăng. Kết quả tới phía thu sẽ có
kênh bị mất tín hiệu. Do đó điều rất cần thiết đó là phải cân bằng độ
khuếch đại giữa các kênh. Ở phần sau sẽ sử dụng cách tử Bragg như
một bộ lọc công suất cho từng kênh tín hiệu để đạt dược sự cân bằng
giữa các kênh.
Ngoài ra ta cũng thấy rằng, sau khi sử dụng khuếch đại
EDFA thì công suất nhiễu đã tăng lên ở mỗi kênh ~ -67.574 dBm
thay cho giá trị -100dBm trước khi sử dụng khuếch đại. Và xuất hiện
thêm một số bước sóng hài xung quanh những bước sóng sử dụng
truyền dẫn. Điều này xảy ra là do đặc tính của khuếch đại EDFA tạo
ra các bức xạ tự phát được giữ ở trong sợi quang, và các hiệu ứng phi
tuyến do ảnh hưởng sóng bơm.
3.3.3. Kết quả mô hình có khuếch đại EDFA được cân bằng
Theo bảng công suất tín hiệu sau khuếch đại EDFA ta thấy,
công suất thấp nhất tại kênh 196.4 THz ~ 2.292 dBm . Giả sử đây
chính là mức công suất của các kênh sau khi qua bộ lọc cân bằng
cách tử Bragg đều, thì ta chỉ cần cân bằng 7 kênh bước sóng còn lại.
Do đó cần thêm vào một chuỗi gồm 7 cách tử Bragg đều sau bộ

khuếch đại EDFA, mỗi cách tử Bragg tương ứng với một kênh trong
7 kênh bước sóng. Mỗi cách tử có chức năng như một bộ phản xạ
làm suy hao công suất mỗi kênh bước sóng này để đạt được mức
công suất yêu cầu.





17

Hình 3.19. Sơ đồ mô phỏng hệ thống WDM sử dụng EDFA được
cân bằng bởi cách tử Bragg đều
Bằng thực nghiệm chạy mô phỏng và thay đổi tham số các
bộ lọc suy hao cách tử Bragg đều ta đạt được sự cân bằng công suất
giữa các kênh có giá trị xung quanh ~ 2.292 dBm. Bảng thông số cài
đặt cho từng cách tử như sau:
Bảng 3.1. Thông số cài đặt cho cách tử
Tên cách tử
Băng thông
(GHz)
Tần số
(THz)
Độ
phản
xạ
UFBG_195
10
195.0 0.27
UFBG_195.2

195.2 0.54
UFBG_195.4

195.4 0.72
UFBG_195.6

195.6 0.79
18
UFBG_195.8

195.8 0.78
UFBG_196 196.0 0.69
UFBG_196.2

196.2 0.4

Công suất tín hiệu sau bộ lọc cách tử Bragg đều và truyền
dẫn

a)

b)
Hình 3.21. Công suất được cân bằng bởi cách tử Bragg
a) Công suất tín hiệu phát; b) Công suất tín hệu sau truyền dẫn

19
Nhận xét:
Theo kết quả chạy mô phỏng với các tham số có bộ lọc cách
tử Bragg như trên thì công suất các kênh gần như đã đồng đều nhau

tại giá trị 2.2 dBm. Và công suất sau truyền dẫn cũng đã cân bằng
nhau xung quang giá trị -21.8 dBm, với độ sai lệch công suất lớn
nhất giữa các kênh là khá nhỏ ~ 0.24 dBm. Do đó việc sử dụng các
cách tử Bragg đều trong khuếch đại EDFA là khá hiệu quả trong
việc cân bằng độ khuếch đại, đã làm giảm độ chênh lệch công suất
giữa các kênh từ 6.7 dBm xuống còn 0.24 dBm.
3.3.4. Kết quả mô hình thay đổi chiều dài sợi quang
3.3.5. Kết quả mô hình bộ lọc cân bằng đặt sau tuyến truyền dẫn
quang
3.3.6. Kết quả mô hình thay đổi công suất phát các kênh WDM
3.3.7. Kết quả khi thay đổi bộ khuếch đại EDFA



20
KẾT LUẬN
Việc ứng dụng khuếch đại quang sợi EDFA với phổ khuếch
đại rộng trải toàn bộ băng C, đã bù lại phần suy hoa do sợi quang khi
truyền tải trong hệ thống WDM. Tuy vậy một vấn đề gây ảnh hưởng
lớn tín hiệu đó là đặc tính không cân bằng của phổ khuếch đại giữa
các kênh bước sóng, khi tuyến truyền dẫn sử dụng nhiều bộ khuếch
đại EDFA thì chính đặc tính này sẽ gây ra hiện tượng bão hòa đối
với một số bước sóng, trong khi các bước sóng khác vẫn được
khuếch đại tuyến tính. Hiện tượng này dẫn đến tỉ số tín hiệu/nhiễu bị
giảm có khả năng gây mất tín hiệu.
Vấn đề này đã được luận văn giải quyết bằng các phương
pháp khắc phục hiện tượng phổ khuếc đại EDFA không cân bằng.
Và tập trung vào phương pháp cân bằng sử dụng bộ lọc cách tử
Bragg. Với đặc tính chỉ phản xạ lại những bước sóng thỏa mãn điều
kiện Bragg, thì cách tử Bragg đã được sử dụng như là bộ lọc suy hao

cho các kênh bước sóng để đạt được sự cân bằng giữa các kênh.
Cuối cùng phần mô phỏng cũng đưa ra các kết quả chứng
minh cho suy hao sợi quang, phổ khuếch đại EDFA không cân bằng.
Và cho chúng ta thấy được hiệu quả của bộ lọc cách tử Bragg trong
việc cân bằng công suất giữa các kênh. Ngoài ra sự phụ thuộc hiệu
năng cân bằng của bộ lọc cách tử vào các tham số: khoảng cách
tuyến, công suất phát kênh WDM, vị trí đặt của bộ lọc, cũng được
khảo sát để chi tiết thêm một số đặc tính của bộ lọc cân bằng.