THIẾT kế sợi TINH THỂ QUANG cấu TRÚC bát GIÁC ỨNG DỤNG bù tán sắc TRONG hệ THỐNG DWDM

Lan truyền ánh sáng trong sợi quang
13

CHƢƠNG
1
LAN TRUYỀN ÁNH SÁNG TRONG SỢI QUANG
Sợi quang là môi trƣờng truyền dẫn suy hao thấp trên một dải tần số rộng.
Đặc tính suy hao thấp cho phép truyền tín hiệu với khoảng cách dài với tốc độ cao
trƣớc khi chúng đƣợc khuếch đại. Với hai đặc tính suy hao thấp và dải thông cao
nên hệ thống thông tin sợi quang đƣợc sử dụng rộng rãi. Chƣơng này sẽ thảo luận
các nguyên lý cơ bản lan truyền ánh sáng trong sợi quang, bắt đầu từ mô hình quang
hình học đơn giản tới các phƣơng trình truyền dẫn xung dựa trên hệ phƣơng trình
Maxwell
1.1 Hệ phương trình Maxwell và các khái niệm
Giống nhƣ các hiện tƣợng trƣờng điện từ, ánh sáng truyền dẫn trong sợi
quang cũng tuân theo hệ các phƣơng trình Maxwell:
(1.1)
(1.2)
(1.3)
(1.4)
Với E và H tƣơng ứng là các vectơ điện trƣờng và từ trƣờng, D và B là mật
độ thông lƣợng tƣơng ứng. D và B có liên hệ với E và H nhƣ sau:
(1.5)
(1.6)
Lan truyền ánh sáng trong sợi quang
14

Trong đó ε là hằng số điện môi và µ là độ từ thẩm của môi trƣờng chân
không, P là vector gây ra bởi sự phân cực điện trƣờng, M là đại lƣợng gây ra bởi sự
phân cực từ trƣờng. Trong môi trƣờng là sợi quang thì M = 0.
Việc xác định các hiện tƣợng về trƣờng điện từ ta có thể xác định thông qua

các phƣơng trình Maxwell. Bằng cách lấy đạo hàm của phƣơng trình (1.1) và dùng
các phƣơng trình (1.2) (1.5) (1.6), khử B và D theo E và P ta đƣợc :

22
0
2 2 2
1
× ×E= - -
EP
c t t




(1.7)
Sử dụng phép đồng nhất ta lại có :
(1.8)
Từ (1.3) và (1.7) ta có:
(1.9)
Từ (1.4) và (1.7) ta có :
(1.10)
Hai phƣơng trình sóng (1.9) và (1.10) đƣợc gọi là hai phƣơng trình sóng
chuẩn.
1.2 Phương trình truyền dẫn
Tính chất đối xứng trong sợi đƣợc thể hiện trên hệ tọa độ trụ nhƣ sau :
2 2 2 2
22
0
2 2 2 2
11

+ + + =0
ρ
E E E E
n k E
z
    
   

  
(1.11)
Với và là biến đổi Fourier của E định nghĩa nhƣ sau :
   
-
1
r,t r,ω exp(-iωt)dω
2π
EE




(1.12)
Lan truyền ánh sáng trong sợi quang
15

E và H thỏa mãn các phƣơng trình Maxwell từ (1.1) đến (1.4) và chỉ có 2
trong 6 thành phần của E và H theo 3 hƣớng tọa độ là độc lập với nhau. Ngƣời ta
thƣờng lựa chọn và là 2 thành phần độc lập với nhau và biểu diễn các thành
phần theo và
Cả và đều thỏa mãn phƣơng trình (1.11). Phƣơng trình sóng cho dễ

dàng đƣợc giải bằng phƣơng pháp tách biến và kết quả ở dạng tổng quát là :
         
r,ω =A exp im exp iβz 
z
EF
  
(1.13)
Với A là hằng số chuẩn hóa, là hằng số truyền dẫn, là kết quả của
phƣơng trình:
22
2 2 2
0
22
1 dF
+ + - - F=0
dρ
d F m
nk
d

  



(1.14)
Ở đây chiết suất n= với ứng với phần lõi và n= với ứng với
phần vỏ. Phƣơng trình (1.14) là phƣơng trình vi phân hàm Besel
Với phần lõi thì :
     
12

= κρ + κρ 
mm
F C J C N

(1.15)
Với
m
J
là hàm Besel và
m
N
là hàm Neumanm và :

2 2 2
10
κ= - nk

(1.16)
Tƣơng tự với thành phần , các thành phần tiếp tuyến của và tại điều
kiện biên vẫn tiếp tục xuyên qua mặt phân cách lõi vỏ và yêu cầu các thành phần
giống nhƣ các thành phần này tại đƣợc tiếp cận từ bên
trong hoặc bên ngoài lõi. Sự cân bằng các thành phần trƣờng tại dẫn đến
phƣơng trình đặc trƣng của phƣơng pháp xác định hằng số lan truyền β trong sợi :
Lan truyền ánh sáng trong sợi quang
16

 
 
 
 

 
 
 
 
 
2
22
' ' ' '
2
0 1 2
2
2 2 2
11
mβ -
κa γa κa γa
+ + =
κa γa κa γa
m m m m
m m m m
k n n
J K J K
n
J K J n K an
     

   

   

   


(1.17)
Với :

 
2 2 2 2 2
1 2 0
+ γ - n n k


(1.18)
Với mỗi giá trị của m, phƣơng trình (1.17) sẽ có vài nghiệm cho mỗi giá trị
của m, chúng ta sẽ biểu diễn nghiệm là với m, n là các số nguyên. Mỗi giá trị
tƣơng ứng với một mode cụ thể đƣợc hỗ trợ bởi sợi quang và tƣơng ứng với
điện trƣờng phân bố đƣợc xác định theo phƣơng trình (1.13). Có hai loại mode dẫn
đó là , với m=0 thì nó chính là điện trƣờng ngang và từ trƣờng
ngang. Với m > 0 thì các modes sợi là các mode lai, cả 6 thành phần của trƣờng
điện từ đều khác không.
1.3 Các đặc tính mode cơ bản
Phân bố trƣờng
E(r,t)
tƣơng ứng với có ba thành phần khác 0 đó là
, hoặc trong tọa độ Decac là
x
E
,
y
E
và
z

E
thì hai thành phần là
trội hơn hẳn. Vì vậy mà mode sợi cơ bản này đƣợc phân cực tuyến tính theo hƣớng
trục x và trục y tùy thuộc vào hai thành phần
x
E
và
y
E
thành phần nào trội hơn.
Trong trƣờng hợp này ngay cả sợi đơn mode cũng không thực sự là mode duy nhất
vì nó còn có thể hỗ trợ 2 modes phân cực trực giao.
Hai modes phân cực trực giao trong sợi đơn mode là sự suy giảm trong điều
kiện lý tƣởng. Trong thực tế sự biến đổi ngẫu nhiên không theo quy tắc nào về hình
dạng của lõi theo chiều dài của sợi làm cho 2 modes phân cực trực giao nhau chỉ
suy giảm một chút. Sự kết hợp hai thành phần phân cực này là ngẫu nhiên, và phân
cực ánh sáng truyền trong sợi. Duy trì phân cực trong sợi có thể duy trì tuyến tính
nếu ánh sáng đi vào và truyền dẫn dọc theo một trục chính, giả sử là trục x, điện
trƣờng của mode sợi cơ bản đƣợc xấp xỉ bởi :
Lan truyền ánh sáng trong sợi quang
17

       
 
r,ω = x,y exp iβ 
ˆ
E x A F z




(1.19)
Với là hằng số chuẩn hóa. Phân bố ngang bên trong lõi xác định bởi :
     
0
x,y = κρ  ρ aFJ

(1.20)
Với là khoảng cách vật lý. Bên ngoài lõi trƣờng giảm theo
hàm mũ nhƣ sau:
     
0
x,y = κa exp -γ ρ-a 
a
FJ



(1.21)
Với trong phƣơng trình đƣợc xấp xỉ chủ yếu về mặt khai triển tiệm
cận và một thừa số cố định đƣợc cộng vào để đảm bảo sự ngang bằng của 2 phƣơng
trình khi , hằng số truyền dẫn trong phƣơng trình (1.19) đạt đƣợc bằng
cách giải phƣơng trình (1.17). Tần số của không chỉ phụ thuộc vào mà
còn phụ thuộc vào

. Sự đánh giá thƣờng yêu cầu một số nghiệm của
phƣơng trình (1.17) mặc dù các biểu thức tích phân xấp xỉ có thể đạt đƣợc trong các
trƣờng hợp cụ thể, chỉ số hiệu dụng của mode có liên quan tới : .
Sử dụng phân bố cho bởi phƣơng trình (1.20) và (1.21) là khá phức
tạp trong thực tế, với mode sợi cơ bản thì có thể xấp xỉ bởi phân bố Gaussian :
 


2 2 2
x,y exp (x + / ] F y w



(1.22)
Với tham số độ rộng
w
đƣợc xác định bằng cách điều chỉnh phân bố chính
xác với dạng Gaussian.
1.4 Điều kiện đơn mode
Số modes đƣợc hỗ trợ trong một sợi cụ thể tại một bƣớc sóng phụ thuộc vào
các tham số thiết kế, đó là bán kính lõi a và độ chênh lệch chiết suất lõi vỏ. Một
tham số rất quan trọng của mỗi mode là tần số cắt, tần số này đƣợc xác định bởi
điều kiện , và đƣợc định nghĩa :
Lan truyền ánh sáng trong sợi quang
18

 
22
0 1 2
V= a= -
c
k a n n

(1.23)
Phƣơng trình đặc trƣng (1.17) có thể đƣợc sử dụng để xác định giá trị của V
ở các chế độ khác nhau. Chúng ta chủ yếu chú ý đến sợi đơn mode nên trong các
thảo luận ta sẽ chỉ nghiên cứu với sợi hỗ trợ duy nhất 1 mode. Sợi đơn mode chỉ hỗ

trợ mode cũng là mode cơ bản. Tất cả các mode khác sẽ vƣợt quá giới hạn
nếu V < với là giá trị nhỏ nhất của phƣơng trình hay ,
giá trị này cũng là giá trị tham số thiết kế, sự suy hao sẽ tăng nếu V/Vc giảm. Do đó
sợi quang đƣợc thiết kế với V gần bằng và bƣớc sóng giới hạn λc của sợi đơn
mode có thể thu đƣợc bằng cách sử dụng và V=2.405 trong phƣơng
trình (1.23), với giá trị với a= thì sợi quang sẽ hỗ
trợ đơn mode với . Trong thực tế bán kính lõi nên thấp hơn 2 để sợi
quang sẽ hỗ trợ một mode với ánh sáng trong vùng nhìn thấy.
1.5 Phương trình truyền dẫn xung cơ bản
Nghiên cứu hầu hết các hiệu ứng phi tuyến trong sợi quang có liên quan đến
việc sử dụng các xung ngắn với độ rộng xung khác nhau trong khoảng 10ns đến
10fs. Khi 1 xung truyền dẫn trong sợi quang thì 2 thành phần tán sắc và phi tuyến
đều ảnh hƣởng của hình dạng và phổ. Trong phần này chúng ta sẽ đi tìm phƣơng
trình truyền dẫn cơ bản của các xung sáng trong sợi tán sắc phi tuyến, điểm bắt đầu
là phƣơng trình sóng (1.7) dùng phƣơng trình (1.8) chúng ta có thể viết lại dƣới
dạng nhƣ sau:
2
22
2
NL
00
2 2 2 2
1
E- = +
L
P
EP
c t t t





  
(1.24)
Cần có một vài giả thiết đơn giản trƣớc khi giải phƣơng trình (1.24). Thứ
nhất đƣợc xem là thay đổi nhỏ tới , điều này là hợp lý, thứ 2 sợi quang đƣợc
giả sử là duy trì phân cực dọc theo chiều dài sợi và xem nhƣ là một đại lƣợng vô
hƣớng, điều này chỉ đúng với các sợi duy trì phân cực. Thứ 3, ánh sáng đƣợc giả sử
gần nhƣ đơn sắc và nó chỉ đúng với các sợi phân cực tại tần số
0

, với độ rộng phổ
Lan truyền ánh sáng trong sợi quang
19

rất bé vì , giả định cuối cùng là giá trị xung ngắn khoảng
0,1ps, sự xấp xỉ theo đƣờng bao biến đổi chậm, dùng để tách các thành phần khác
nhau của điện trƣờng, và đƣợc viết dƣới dạng :
   
 
0
1
r,t r,t exp -i + c.c
2
ˆ
E x E t





(1.25)
Với là véc tơ đơn vị phận cực và là hàm biến đổi chậm theo thời
gian. Và thành phần cũng đƣợc biểu diễn theo cách tƣơng tự :
   
 
0
1
r,t r,t exp -i + c.
2
ˆ
c
LL
P x P t




(1.26)
   
 
0
1
r,t r,t exp -i + c.
2
ˆ
c
NL NL
P x P t





(1.27)

Để đạt đƣợc phƣơng trình sóng cho có biên độ biến đổi chậm một
cách thuận tiện hơn thì chúng ta nên khảo sát trong miền Fourier. Cách tiếp cận này
là khá hợp lý với sự thay đổi từ của
NL
P
. Thế các phƣơng trình (1.25) (1.26) và
(1.27) vào phƣơng trình (1.24) và sử dụng biến đổi Fourier ta có đƣợc
định nghĩa nhƣ sau:
 
 
00
-
r,ω- = r,t exp[i(ω- )t]dtEE




(1.28)
Và thỏa mãn phƣơng trình Helmholtz :
 
22
0
+ ε =0E k E


(1.29)

Trong đó và :
   
(1)
xx NL
=1+
    

(1.30)

Trong đó
()


là hằng số điện môi, có thể dùng để xác định chiết suất và hệ
số hấp thụ, tuy nhiên chúng đều có cƣờng độ phụ thuộc vào :
22
22
=n+ |E| =α+ |E| nn

(1.31)
Lan truyền ánh sáng trong sợi quang
20

Sử dụng biểu thức chúng ta sẽ xác định đƣợc hệ số phi
tuyến và hệ số hấp thụ hai photon :
 
 
 
 
33

0
2 xxxx 2 xxxx
3
3
Re Im
8n 4nc
n

  

(1.32)
Phƣơng trình (1.30) có thể giải đƣợc bằng phƣơng pháp tách biến với giả sử
dạng của điện trƣờng nhƣ sau :
 
 
   
0 0 0
r,ω- =F x,y z,ω- expE A i z
  
(1.33)
Với là hàm biến đổi chậm theo biến z và . Từ phƣơng trình (1.30)
ta có thể tìm đƣợc dạng của hai phƣơng trình nhƣ sau:
 
22
22
0
22
+ + - F=0
FF
k

xy
  




(1.34)
 
22
00
2i + - =0
z
A
A
  


(1.35)
Phƣơng trình (1.34) có thể đƣợc giải bằng cách sử dụng lý thuyết biến đổi
bậc 1, trƣớc tiên chúng ta có thể thay thế , và ta đƣợc phân phối F(x, y) và
số sóng tƣơng ứng


. Với sợi đơn mode thì tƣơng ứng với mode sợi cơ
bản . Khi chúng ta tính đến tác động của trong phƣơng trình (1.34), trong
lý thuyết sai số bậc nhất không ảnh hƣởng tới phân bố hàm tuy nhiên
giá trị trở thành :
   
= β + β
  


(1.36)
Bƣớc này sẽ hoàn tất nghiệm của phƣơng trình (1.24) và khi đó điện trƣờng
E(r,t)
có thể viết :
     
 
 
00
1
r,t x,y z,t exp z- + c.c
2
ˆ
E x F A i t




(1.37)
Trong đó biến đổi Fourier của
A(z,t)
là có thể đƣợc viết nhƣ
sau :
Lan truyền ánh sáng trong sợi quang
21

 
0
=i + β- 
z

A
A
  


  

(1.38)
Ý nghĩa vật lý của phƣơng trình này là khá rõ ràng, mỗi thành phần phổ
tƣơng ứng hình dạng xung thu đƣợc, khi nó truyền xuống sợi quang sẽ có sự dịch
pha về độ lớn của cả tần số và cƣờng độ.



1.6 Phương trình sóng đặc trưng cho sự lan truyền của sóng điện từ trong môi
trường suy hao
Trong phần này chúng ta sẽ khảo sát sự lan truyền của điện từ ngang (TEM)
phẳng trong môi trƣờng có suy hao. Trƣớc khi đi vào chi tiết ta sẽ nhắc lại khái
niệm về sóng TEM phẳng

Hình 1.4 Sóng điện từ ngang TEM [6]
Thuật ngữ phẳng có nghĩa là các sóng đƣợc phân cực trong cùng một mặt
phẳng. Trên hình 1.4 trƣờng điện E đƣợc phân cực trong mặt phẳng x-z vì vậy E
thay đổi biên độ nhƣng không thay đổi định hƣớng : nó không bao giờ rời khỏi mặt
phẳng x-z. Tƣơng tự nhƣ trƣờng từ luôn nằm trong mặt phẳng y-z. Chúng ta nói E
đƣợc phân cực x còn H có phân cực y.
Thuật ngữ ngang có nghĩa là các vectơ E và H đều vuông góc với hƣớng lan
truyền tức là trục z trên hình 1.4.
Lan truyền ánh sáng trong sợi quang
22

Nhƣ vậy sóng TEM có dạng nhƣ sau :
( , )
xx
E e E z t
(1.39)
( , )
yy
H e H z t
(1.40)
Trong trƣờng hợp sóng TEM lan truyền trong môi trƣờng có suy hao thì lời
giải của phƣơng trình Maxwell cho trƣờng điện có dạng :
()
0
( , )
az j t z
xx
E z t E e e



(1.41)
Với E là biên độ trƣờng điện, α là hằng số suy hao, β =
/ v

là hằng số lan
truyền pha, v là vận tốc truyền sáng trong môi trƣờng.
Lấy phần thực của 1.41 ta thu đƣợc :
0
( , ) cos( )

az
xx
E z t E e t z



(1.42)
Tƣơng tự với thành phần từ trƣờng ta đƣợc hệ thức sau :
0
( , ) cos( )
az
yy
H z t H e t z



(1.43)
Đây chính là hai phƣơng trình sóng đặc trƣng cho sự lan truyền của sóng
điện từ trong môi trƣờng có suy hao.
1.7 Kết Luận
Chƣơng này cho ta một cái nhìn tổng quan về sợi quang, gồm có cấu tạo, các
phƣơng trình truyền dẫn xung cơ bản, các điều kiện mode hay là các phƣơng trình
truyền dẫn sóng trong những môi trƣờng khác nhau, đó là những lý thuyết cơ sở cực
kì quan trọng để chúng ta có thể hiểu đƣợc tính chất của những sợi quang thông
thƣờng và sợi quang đặc biệt sẽ đƣợc thảo luận ở các chƣơng tiếp theo.

Tán sắc và bù tán sắc trong hệ thống thông tin quang
23

CHƢƠNG
2
TÁN SẮC VÀ BÙ TÁN SẮC TRONG HỆ THỐNG
THÔNG TIN QUANG
Các hệ thống thông tin quang hiện nay, nhất là các hệ thống tốc độ bít cao,
phần lớn hoạt động ở vùng bƣớc sóng 1550nm nhằm sử dụng các bộ khuếch đại
quang sợi pha tạp Erbium (EDFA) để tăng cự ly truyền dẫn. Tuy vậy, sợi quang đơn
mode tiêu chuẩn có hệ số tán sắc trong vùng bƣớc sóng này là rất lớn. Tán sắc lớn
sẽ làm méo tín hiệu và tạo ra hiện tƣợng giao thoa giữa các kí tự do sự giãn xung tại
các khe thời gian làm xuống cấp chất lƣợng truyền dẫn và hậu quả thậm chí có thể
không chấp nhận đƣợc. Chƣơng này chúng ta sẽ nghiên cứu hiện tƣợng, nguyên
nhân, ảnh hƣởng của tán sắc cũng nhƣ việc bù tán sắc trong hệ thống thông tin
quang.
2.1 Hiện tượng, ảnh hưởng của tán sắc đến hệ thống quang
Hiện tƣợng biến dạng của tín hiệu quang khi truyền qua sợi quang đƣợc gọi
là tán sắc. Sự tán sắc làm méo dạng tín hiệu tƣơng tự và làm xung bị chồng lấp
trong tín hiệu số. Sự tán sắc làm hạn chế dải thông của đƣờng truyền dẫn quang.
Độ tán sắc của sợi quang kí hiệu là D, đơn vị là [S] đƣợc xác định bởi công
thức :
22
0 i
D


(2.1)
Trong đó
i


,
0

là độ rộng của xung vào và xung ra, đơn vị là [S]. Độ tán sắc
qua mỗi km đƣợc tính bằng đơn vị [ns/km] hay [ps/km].
Tán sắc và bù tán sắc trong hệ thống thông tin quang
24

Đối với tán sắc do chất liệu, ngƣời ta đánh giá độ tán sắc trên mỗi km sợi ứng
với mỗi nm của bề rộng phổ của nguồn quang, lúc đó đơn vị sẽ đƣợc tính là
[ps/(nm.km)].
Tán sắc làm cho các xung ánh sáng lan truyền trong sợi quang bị dãn rộng ra
và điều này gây nên méo tín hiệu. Nhìn chung, khi xung bị dãn sẽ dẫn tới méo tín
hiệu và làm xuống cấp đặc tính hệ thống. Xung tín hiệu dãn quá giới hạn gây hiện
tƣợng che phủ của các xung kề nhau, và khi sự che phủ vƣợt quá một mức nào đó
thì thiết bị thu quang sẽ không còn phân biệt nổi các tín hiệu này nữa gây nên lỗi tín
hiệu. Trong trƣờng hợp này ta có thể hiểu rằng tán sắc đã gây ra giới hạn truyền
dẫn.
2.2 Các loại tán sắc
Trong thông tin quang ngƣời ta chia ra ba loại tán sắc bao gồm : tán sắc
mode, tán sắc phân cực mode và tán sắc sắc thể ( tán sắc sắc thể bao gồm tán sắc
ống dẫn sóng và tán sắc vật liệu ). Khi sợi quang là sợi đa mode thì tồn tại hầu nhƣ
tất cả các loại tán sắc trên. Nhƣng khi công nghệ chế tạo sợi đã phát triển, sợi đơn
mode ra đời và nó đã khắc phục đƣợc tán sắc mode của sợi đa mode. Tuy nhiên vì
bản chất chiết suất Silica phụ thuộc vào bƣớc sóng và nguồn phát không thể phát ra
ánh sáng đơn sắc mà là chùm tia sáng với độ rộng phổ nào đó. Chính vì thế mà
trong sợi đơn mode vẫn tồn tại tán sắc phân cực mode và tán sắc sắc thể. Ngày nay
với công nghệ phát triển cao, ngƣời ta đã chế tạo ra đƣợc các loại sợi quang có mức
tán sắc giảm đáng kể. Những sợi này dùng để lắp đặt trong các mạng tốc độ bít cao

và cự ly lớn. Sau đây sẽ là các khái niệm cơ bản về các loại tán sắc trong sợi quang.
2.2.1 Tán sắc mode
Một mode sóng có thể đƣợc xem là trạng thái truyền ổn định của ánh sáng
trong sợi quang. Khi truyền trong sợi quang, ánh sáng đi theo nhiều đƣờng khác
nhau, trạng thái ổn định của các đƣờng này gọi là các mode sóng
Tán sắc mode là do năng lƣợng ánh sáng bị phân tán thành nhiều mode. Mỗi
mode lại lan truyền với vận tốc nhóm khác nhau, nên thời gian truyền của các mode
là khác nhau dẫn đến hiện tƣợng tán sắc.
Tán sắc và bù tán sắc trong hệ thống thông tin quang
25

Nhƣ vậy có thể thấy đƣợc, tán sắc mode chỉ xảy ra trong sợi đa mode. Số
lƣợng mode trong sợi quang phụ thuộc vào đặc tính quang và hình học của sợi. Số
lƣợng mode sóng tỉ lệ thuận với đƣờng kính (d) của sợi, khẩu độ số (NA) và tỷ lệ
nghịch với bƣớc sóng ánh sáng sử dụng (λ)
Gọi V là tần số chuẩn hóa ta có :
V =
d
NA


với
22
12
NA n n
(2.2)
Thì số lƣợng mode đƣợc tính bằng công thức : N =
2
/2V
( đối với sợi chiết

suất bậc SI ) và N =
2
/4V
( đối với sợi chiết suất biến đổi GI ). Nhƣ vậy đối với
sợi quang đa mode công suất tổng cộng đƣợc mang bởi nhiều mode riêng lẻ và tại
đầu ra thì các mode riêng lẻ này tập hợp lại thành luồng ra với công suất của nó.

Tán sắc trong sợi SI

Tán sắc trong sợi GI
Hình 2.1 Tán sắc trong sợi đa mode
2.2.2 Tán sắc trong sợi đơn mode
Nhƣ đã đề cập ở trên, tán sắc mode là nguyên nhân chủ yếu gây ra sự hạn
chế tốc độ bít trong hệ thống thông tin quang sử dụng sợi đa mode. Điều này không
có nghĩa là trong sợi đa mode chỉ có tán sắc mode mà nó còn chịu ảnh hƣởng của
Tán sắc và bù tán sắc trong hệ thống thông tin quang
26

nhiều loại tán sắc khác. Tuy nhiên thì tán sắc mode là có ảnh hƣởng lớn hơn cả. Để
khắc phục tán sắc mode ngƣời ta đã chế tạo ra sợi quang chỉ truyền một mode sóng
hay còn gọi là sợi đơn mode và khi đó sợi này đã khắc phục hoàn toàn đƣợc tán sắc
mode
Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu về tán sắc sắc thể trong sợi quang. Nguyên nhân
sâu xa của tán sắc sắc thể là do bộ phát quang không phát ra ánh sáng đơn sắc mà
nó phát ra một chùm tia sáng có bƣớc sóng trung tâm tại công suất phát cực đại. Tán
sắc sắc thể có hai nguyên nhân sinh ra nó : Thứ nhất là do các thành phần tần số
khác nhau di chuyển với vận tốc khác nhau, và tán sắc do nguyên nhân này là tán
sắc vật liệu, và đây cũng là nguyên nhân chủ yếu của tán sắc sắc thể. Tuy nhiên còn
có thành phần tán sắc thứ hai là tán sắc ống dẫn sóng mà nguyên nhân sinh ra nó là
do năng lƣợng ánh sáng truyền đi có một phần trong lõi và một phần trong lớp vỏ

bọc. Sự phân bố năng lƣợng giữa lõi và vỏ bọc là một hàm của bƣớc sóng, cụ thể là
bƣớc sóng dài hơn sẽ làm năng lƣợng của lớp bọc nhiều hơn. Nhƣ vậy nếu bƣớc
sóng thay đổi thì sự phân bố năng lƣợng sẽ thay đổi và kết quả là hệ số lan truyền
cũng thay đổi. Đây chính là nguyên nhân của tán sắc ống dẫn sóng.
Bên cạnh tán sắc sắc thể và tán sắc mode thì trong sợi quang còn tồn tại một
loại tán sắc không kém phần quan trọng đó là tán sắc vận tốc nhóm. Bây giờ chúng
ta sẽ tìm hiểu chi tiết ảnh hƣởng của từng loại tán sắc này.
2.2.2.1 Tán sắc vận tốc nhóm ( GVD)
Xét sợi đơn mode có chiều dài L. Một thành phần phổ riêng biệt tại bƣớc
sóng λ có tần số góc là

sẽ đến đầu ra của sợi quang sau một độ trễ về mặt thời
gian là T =
/
g
Lv
trong đó
g
v
là vận tốc nhóm đƣợc định nghĩa nhƣ sau :
1
g
d
v
d




(2.3)

Bằng cách áp dụng
0
/nk n c


vào phƣơng trình trên ta có thể tính
đƣợc
/
gg
v c n
trong đó
g
n
là chiết suất nhóm đƣợc cho bởi :
Tán sắc và bù tán sắc trong hệ thống thông tin quang
27

( / )
g
n n dn d


(2.4)
Sự phụ thuộc của tần số vào vận tốc nhóm dẫn đến sự mở rộng xung, đơn
giản là bởi vì các thành phần phổ khác nhau của xung bị tán sắc trong suốt sự lan
truyền và không đến đầu ra của sợi cùng một lúc
Nếu


là độ rộng phổ của xung thì phạm vi mở rộng xung đối với sợi có

chiều dài L đƣợc cho bởi :
2
2
2
g
dT d L d
T L L
d d v d
   


  

        



(2.5)
Trong đó tham số
2

đƣợc gọi là tham số vận tốc nhóm. Nó quyết định xung
quang bị mở rộng bao nhiêu khi lan truyền trong sợi. Trong một số hệ thống thông
tin quang, sự trải ra về mặt tần số


đƣợc quyết định bởi dải các bƣớc sóng


đã

phát bởi nguồn quang. Bằng cách sử dụng
2 . /c
  

và
2
( 2 / )c

  
   
thì
phƣơng trình (2.5) đƣợc viết lại nhƣ sau:
g
dL
T DL
dv



    



(2.6)
Trong đó
2
2
12
g
dc

D
dv




  



(2.7)
D gọi là hệ số tán sắc. Ảnh hƣởng của tán sắc lên tốc độ bít có thể ƣớc tính
bằng cách sử dụng điều kiện
1BT
. Sử dụng phƣơng trình (2.6) thì điều kiện này
trở thành :
. . 1B L D


(2.8)
Phƣơng trình này cho một ƣớc tính về tích
B.L
của sợi quang đơn mode. Đối
với sợi đơn mode chuẩn thì D tƣơng đối nhỏ trong vùng bƣớc sóng 1,3 µm và thay
Tán sắc và bù tán sắc trong hệ thống thông tin quang
28

đổi đáng kể khi bƣớc sóng dịch khỏi 1,3 µm. Sự phụ thuộc vào bƣớc sóng của D là
do sự phụ thuộc vào tần số của chiết suất mode
n

, khi đó ta có thể viết lại :
2
2 2 2
2 1 2
2
g
c d dn d n
D
d v d d



   


    





(2.9)
Ngƣời ta đã chứng minh đƣợc rằng D là tổng của
M
D
và
W
D
lần lƣợt là tán sắc
vật liệu và tán sắc ống dẫn sóng đƣợc cho bởi :

22
2
21
gg
M
dn dn
D
d c d



  
(2.10)

2
2
22
W
22
2
2 ( ) ( )
gg
n dn
Vd Vb d Vb
D
n dV d dV






  



(2.11)
Với
2g
n
là chiết suất nhóm của lớp bọc, V là tần số chuẩn hóa, b là hằng số lan
truyền chuẩn hóa,

là sự chênh lệch chiết suất lõi vỏ
2.2.2.2 Tán sắc vật liệu
Tán sắc vật liệu xảy ra do chiết suất của silica thay đổi theo tần số quang :

Hình 2.2 Sự phụ thuộc của chiết suất n và chiết suất nhóm
g
n
vào bước
sóng[6].
Tán sắc và bù tán sắc trong hệ thống thông tin quang
29

Tán sắc vật liệu có liên hệ với độ dốc của
g
n
theo công thức :
1
ng

M
d
D
cd





(2.12)
Trên đồ thị ta có thể thấy đƣợc
ng
d
/
d

=0 tại bƣớc sóng 1.276µm nên
M
D
= 0
tại
ZD

= 1.276 µm (
ZD

gọi là bƣớc sóng tán sắc 0). Hệ số
M
D
âm khi λ <

ZD

và
ngƣợc lại.
2.2.2.3 Tán sắc ống dẫn sóng
Trong sợi đa mode tán sắc ống dẫn sóng chiếm một phần nhỏ trong tán sắc
tổng, do đó ta có thể coi tán sắc sắc thể chính là tán sắc vật liệu, song đối với sợi
đơn mode thì tán sắc dẫn sóng lại chiếm thành phần quan trọng. Tán sắc vật liệu và
tán sắc dẫn sóng phụ thuộc lẫn nhau do đó ta phải xét cùng nhau.
Tán sắc ống dẫn sóng xuất hiện là do ánh sáng đƣợc truyền bởi cấu trúc sợi
quang. Cơ chế gây ra dạng tán sắc này đƣợc thể hiện nhƣ sau : Sau khi đi vào sợi
quang, một xung ánh sáng mang thông tin sẽ đƣợc phân bố giữa lõi và lớp bọc, khi
đó hai thành phần ánh sáng trong lõi và lớp bọc sẽ truyền với vận tốc khác nhau, khi
đến cuối sợi quang ở những thời điểm khác nhau gây ra tán sắc. Tán sắc ống dẫn
sóng phụ thuộc vào phân bố trƣờng mode giữa lõi và lớp bọc, tức là phụ thuộc vào
đƣờng kính trƣờng mode ( MFD – Mode Field Diameter) mà MFD lại phụ thuộc
bƣớc sóng, do đó tán sắc ống dẫn sóng phụ thuộc vào bƣớc sóng.
Tán sắc ống dẫn sóng đƣợc tính bởi công thức :
2
2
22
w
22
2
2 ( ) ( )
gg
n dn
Vd Vb d Vb
D
n dV d dV






  



(2.13)
2.2.2.4 Tán sắc phân cực mode
Nguồn gốc của sự mở rộng xung trong trƣờng hợp này có liên quan đến sự
khúc xạ hai lần của sợi (
m x y
B n n
với
x
n
và
y
n
là chiết suất mode của các mode
phân cực trực giao). Sự không đối xứng tròn của lõi tạo ra sự phản xạ hai lần do
Tán sắc và bù tán sắc trong hệ thống thông tin quang
30

chiết suất mode ứng với các thành phần phân cực trực giao của mode cơ bản là khác
nhau. Nếu xung ngõ đầu vào kích thích cả hai thành phần phân cực thì nó trở nên
rộng hơn do hai thành phần tán sắc dọc theo sợi có vận tốc nhóm khác nhau. Hiện
tƣợng này gọi là tán sắc phân cực mode.

Hình 2.3 : Hình ảnh minh họa cho tán sắc phân cực mode [6]
2.3 Các phương pháp bù tán sắc trong sợi quang
Nhƣ chúng ta đã biết ảnh hƣởng của tán sắc có tác động rất lớn đến chất
lƣợng của hệ thống thông tin quang nói chung và hệ thống thông tin quang tốc độ
cao WDM nói riêng. Tán sắc gây ra hiện tƣợng giãn xung, gây méo tín hiệu, làm
tăng các lỗi bít xảy ra, ảnh hƣởng lớn đến tốc độ truyền dẫn của hệ thống.
Đã có một số mô hình quản lý tán sắc đƣợc đƣa ra để giải quyết vấn đề này,
nền tảng của những mô hình đó là khá đơn giản và đƣợc hiểu dựa trên phƣơng trình
lan truyền sau:
23
3
2
23
0
26
A i A A
z t t


  
  
  
(2.14)
Trong đó A là biên độ bao xung. Những ảnh hƣởng của tán sắc bậc 3 đƣợc kí
hiệu là
3

. Trên thực tế
3


có thể không đƣợc sử dụng nếu
2

lớn hơn
0.1[
2
/ps km
]. Giải phƣơng trình (2.14) ta đƣợc nghiệm nhƣ sau :
23
23
1
( , ) (0, )exp
2 2 6
ii
A z t A z z i t d
      




  



(2.15)
Tán sắc và bù tán sắc trong hệ thống thông tin quang
31

Khi

3

= 0 ta đƣợc kết quả sau :
2
2
1
( , ) (0, )exp
22
i
A z t A z i t d
    








(2.16)
Trong đó
A
(0, )

là khai triển Fourier của
A(0,t)
.
Sự suy biến gây ra tán sắc của tín hiệu quang là do hệ số pha đạt giá trị
2
exp( / 2)iz


bởi các thành phần phổ của xung trong quá trình lan truyền trong
sợi. Tất cả các mô hình quản lý tán sắc đều cố gắng loại bỏ hệ số pha này nhằm
phục hồi lại các tín hiệu đầu vào, đã đƣợc áp dụng trong máy phát, máy thu hoặc
dọc theo đƣờng truyền sợi quang.
2.3.1 Kĩ thuật bù tán sắc trước
Kĩ thuật này dựa trên nguyên lý chung là sửa đặc tính xung ngõ vào của bộ
phát trƣớc khi đƣa vào sợi, đó là thay đổi biên độ của xung ngõ vào nhƣ sau :
2
2
(0, ) (0, ).exp . .
2
i
A A L
   




(2.17)
Trong đó L là chiều dài sợi. Khi đó tán sắc vận tốc nhóm sẽ đƣợc bù chính
xác và xung vẫn giữ nguyên dạng tại ngõ đầu ra.
Kĩ thuật này gồm có kỹ thuật Prechirp, kĩ thuật mã hóa Novel và kĩ thuật
Prechirp phi tuyến.
Điều chế FM và AM tín hiệu quang cùng một lúc thì không cần thiết đối với
việc bù tán sắc nên ngƣời ta dùng khóa dịch tần (FSK) cho việc truyền tín hiệu. Tín
hiệu FSK đƣợc thực hiện bằng việc chuyển mạch bƣớc sóng của Laser lệch nhau
một lƣợng là



giữa bít 0 và 1. Hai bƣớc sóng sẽ lan truyền trong sợi với tốc độ
hơi khác nhau.
Một phƣơng pháp khác là mã hóa cặp nhị phân có thể giảm băng thông của
tín hiệu còn 50%. Trong phƣơng pháp mã hóa này, hai bít kế tiếp nhau trong chuỗi
nhị phân gộp lại hình thành một mã cặp nhị phân 3 mức ở tốc độ bít chỉ bằng một
Tán sắc và bù tán sắc trong hệ thống thông tin quang
32

nửa. Vì tán sắc vận tốc nhóm phụ thuộc độ rộng băng của tín hiệu nên khoảng cách
truyền có thể tăng nhờ giảm băng tần của tín hiệu.
Tốc độ bít 10Gbps sử dụng mã hóa cặp nhị phân thì cự ly truyền dẫn có thể
tăng thêm 30 đến 40 km so với mã hóa nhị phân.
Mã hóa cặp nhị phân có thể kết hợp với kĩ thuật lệch tần trƣớc. Trong thực tế
đã truyền đƣợc tín hiệu tốc độ bít 10Gbps qua cự ly 160km sợi thƣờng nhờ kết hợp
mã hóa cặp nhị phân với bộ điều chế ngoài có C > 0.
2.3.2 Kĩ thuật bù tán sắc trên đường dây
2.3.2.1 Bù tán sắc bằng sợi quang DCF
Các kĩ thuật bù tán sắc trƣớc đó có thể tăng khoảng cách lên gấp đôi nhƣng
nó không thích hợp cho các hệ thống có cự ly lớn, trong đó tán sắc vận tốc nhóm
phải đƣợc bù dọc theo đƣờng dây truyền dẫn theo chu kì. Các kĩ thuật bù trên các hệ
thống nhƣ thế này phải đảm bảo trên toàn dải quang, đặt trên sợi, và một loại sợi
đƣợc biết đến là sợi bù tán sắc.
Trên thực tế để nâng cấp các hệ thống thông tin quang sử dụng sợi chuẩn
hiện có, ngƣời ta thêm vào đó một sợi bù tán sắc ( chiều dài từ 6 đến 8km ) đối với
các bộ khuếch đại quang đặt cách nhau 60 đến 80 km. Sợi bù tán sắc sẽ bù tán sắc
vận tốc nhóm, trong khi bộ khuếch đại sẽ có nhiệm vụ bù suy hao trong sợi.
Ngƣời ta thƣờng sử dụng sợi DCF kết hợp với các bộ khuếch đại OA
(thƣờng sử dụng bộ EDFA) để bù tán sắc trên tuyến quang.
2.3.2.2 Bù tán sắc bằng sợi lọc quang
Nguyên lý của phƣơng pháp này nhƣ sau : giả sử hàm truyền đạt của bộ lọc

quang là
()H

thì ảnh hƣởng của nó đối với pha của xung tín hiệu đƣợc thể hiện
bằng công thức :
2
1
2
1
( , ) (0, ) ( )
2
f L t
A L t A H e d

  









(2.18)
Tán sắc và bù tán sắc trong hệ thống thông tin quang
33

Bằng cách triển khai pha của
()H


theo chuỗi Taylor và giữ ở số hạng bậc 2
ta đƣợc :
 
2
0 1 2
1
( ) ( ) exp ( ) ( ) exp
2
H H i H i
         


   




(2.19)
Ở đây
m
m
m
d
d




đƣợc ƣớc lƣợng tại tần số sóng mang quang

0

. Pha hằng
số
0

và trễ thời gian
1

sẽ không ảnh hƣởng đến dạng xung và có thể bỏ qua. Pha
phổ do sợi sinh ra đƣợc bù bằng cách chọn bộ lọc quang sao cho có
22
L


khi
đó xung có thể đƣợc phục hồi hoàn toàn :
1
( , ) ( ) ( , )exp( )
2
A L T H A L i T d
   





(2.20)
Có nhiều loại bộ lọc quang có hàm truyền đạt phù hợp với yêu cầu này và có
thể đƣợc sử dụng làm các bộ bù tán sắc trong đó đặc biệt là các bộ lọc cấu trúc cộng

hƣởng Fabry Perot và bộ lọc giao thoa kế Mach Zehnder.
2.3.2.3 Bù tán sắc bằng tín hiệu quang liên hợp pha OPC
Kĩ thuật OPC đòi hỏi một phần tử quang phi tuyến mà có thể tạo ra tín hiệu
pha liên hợp. Thông thƣờng ngƣời ta dùng phƣơng pháp trộn 4 bƣớc sóng ( FWM-
Four Wave Mixing ) trong vùng phi tuyến, vì bản thân sợi quang tự nó đã là một
môi trƣờng phi tuyến ( cách đơn giản là dùng một sợi quang dài vài km đƣợc thiết
kế một cách đặc biệt để tối đa hiệu ứng FWM ).
Tiềm năng của kĩ thuật này đã đƣợc chứng minh trong một thử nghiệm năm
1999 với 1 bộ kết hợp cơ bản FWM đƣợc sử dụng bù tán sắc vận tốc nhóm ở tốc độ
40Gb/s trên chiều dài 140km sợi quang tiêu chuẩn.
Hầu hết các cuộc thí nghiệm về bù tán sắc đƣợc nghiên cứu trên khoảng
truyền là vài trăm km. Đối với đƣờng truyền dài hơn nó đặt ra vấn đề kĩ thuật OPC
có thể bù tán sắc vận tốc nhóm GVD cho chiều dài lên đến hàng ngàn km sợi quang
mà đƣợc dùng các bộ suy hao có đƣợc hay không. Trong một thí nghiệm mô phỏng,
Tán sắc và bù tán sắc trong hệ thống thông tin quang
34

tín hiệu tốc độ 10Gb/s có thể truyền trên 6000 km trong khi chỉ sử dụng công suất
trung bình dƣới mức 3mW để giảm hiệu ứng phi tuyến trong sợi quang. Trong một
nghiên cứu khác cho thấy bộ khuếch đại đóng một vai trò quan trọng. Với khoảng
cách truyền trên 9000km có thể thực hiện đƣợc bằng cách giữ các bộ khuếch đại
cho mỗi đoạn 40km. Sự lựa chọn bƣớc sóng hoạt động đặc biệt là bƣớc sóng tán sắc
không có ý nghĩa then chốt. Trong vùng tán sắc dị thƣờng, công suất của tín hiệu
biến đổi tuần hoàn dọc theo chiều dài sợi, điều này có thể dẫn tới việc tạo ra các dải
biên do hiện tƣợng bất ổn điều chế.
2.3.2.4 Bù tán sắc bằng cách tử Bragg
Nguyên lý chế tạo sợi cách tử để bù tán sắc dựa trên điều kiện phản xạ Bragg
có dạng :
2n




Trong đó

là bƣớc của cách tử

Hình 2.4 Nguyên lý phương pháp bù tán sắc bằng cách tử sợi Bragg
Sợi cách tử Bragg đƣợc chế tạo bằng cách dùng tia tử ngoại chiếu qua một mặt
nạ ánh sáng vào sợi quang đơn mode chuẩn để tạo ra các vùng có chiết suất khác
nhau phân bố dọc theo chiều dài sợi, để bù lại tán sắc vận tốc nhóm, chu kỳ quang
của cách tử đƣợc chế tạo sao cho n

giảm dọc theo độ dài của nó để cho ra GVD
chuẩn. Trong sợi quang đơn mode tiêu chuẩn thì các thành phần tần số cao sẽ lan
truyền nhanh hơn các thành phần tần số thấp. Vì bƣớc sóng Bragg giảm dọc theo độ
dài cách tử cho nên các thành phần tần số cao sẽ di chuyển vào cách tử trƣớc khi
Tán sắc và bù tán sắc trong hệ thống thông tin quang
35

phản xạ và phải chịu trễ nhiều hơn các thành phần tần số thấp. Nhƣ vậy trễ tƣơng
đối đƣợc xuất hiện do cách tử sẽ bù lại GVD do sợi và bù đƣợc tán sắc.
Việc sử dụng sợi cách tử Bragg để bù tán sắc có rất nhiều ƣu điểm, do đó nó
đƣợc sử dụng rộng rãi trong thực tế. Ƣu điểm đầu tiên có thể nói đến là kích thƣớc
của nó khá khiêm tốn trong khi bù đƣợc lƣợng tán sắc lớn, dễ dàng trong việc ghép
nối sợi quang. Tuy nhiên nhƣợc điểm của nó là cần sự ổn định về nhiệt độ cao vì
chỉ một thay đổi nhỏ về chiều dài sợi cách tử cũng có thể làm thay đổi hoàn toàn
đặc tính bù tán sắc của nó.
2.3.3 Kỹ thuật bù sau
Các kĩ thuật trong miền điện có thể đƣợc dùng để bù tán sắc vận tốc nhóm
(GVD) trong máy thu. Ta dễ dàng cân bằng ảnh hƣởng của tán sắc bằng kĩ thuật

điện nếu sợi quang hoạt động nhƣ một hệ thống tuyến tính.
Việc bù sẽ dễ dàng hơn nếu bộ thu đƣợc sử dụng để tách tín hiệu : bộ thu này
đầu tiên chuyển tín hiệu quang thanh tín hiệu viba tại tần số trung tâm
IF

và vẫn
giữ thông tin về biên độ và pha. Một bộ lọc thông dải hoạt động ở tần số vi ba với
đáp ứng xung có hàm truyền đạt là :
2
2
( ) exp ( ) .
2
IF
L
Hi
   

  


(2.21)
Bộ lọc này sẽ khôi phục lại dạng ban đầu của tín hiệu nhận đƣợc. Một kĩ thuật
cân bằng quang – điện đã đƣợc đƣa ra. Trong kĩ thuật này bộ chia công suất tại máy
thu chia tín hiệu quang nhận đƣợc thành nhiều nhánh, các nhánh có độ trễ khác
nhau. Tín hiệu quang trên mỗi nhánh đƣợc chuyển sang dòng điện nhờ sử dụng các
photodetector có độ nhạy có thể thay đổi và tổng dòng điện quang đƣợc sử dụng
cho mạch quyết định bít. Kĩ thuật này có thể tăng khoảng cách đƣờng truyền lên
gấp ba lần đối với hệ thống hoạt động ở tốc độ 5Gbps.

Tán sắc và bù tán sắc trong hệ thống thông tin quang
36

2.4 Kết Luận
Chƣơng này đã trình bày tổng quát về khái niệm tán sắc, các loại tán sắc, ảnh
hƣởng của tán sắc trong hệ thống thông tin quang, chúng ta cũng tìm hiểu đƣợc hầu
hết các phƣơng pháp bù tán sắc nhƣ kĩ thuật bù trƣớc, bù sau hay bù tán sắc bằng
sợi DCF…Các phƣơng pháp bù tán sắc trƣớc và bù tán sắc sau có những hạn chế
khi chiều dài tuyến quang lớn, chính vì vậy mà phƣơng pháp bù tán sắc đƣờng dây
đã đƣợc sử dụng phổ biến và hiệu quả nhất trong thực tế, trong đó nổi bật nhất là
hai phƣơng pháp sử dụng sợi DCF và cách tử Bragg.


SOLITON
37

CHƢƠNG
3
SOLITON
Trong những năm gần đây, công nghệ truyền thông quang đã có những bƣớc
tiến vững chắc, đƣợc minh họa bởi nhu cầu ngày càng tăng của các dịch vụ. Các
nhà thiết kế hệ thống quang và mạng khẳng định với hai đặc điểm đó có thể tăng
dung lƣợng và truyền thông trên đƣờng dài. Tất nhiên là có sự cạnh tranh mạnh mẽ
giữa hai hệ thống tuyến tính và phi tuyến. Lớp các hệ thống truyền dẫn tuyến tính
kết hợp với công nghệ WDM bao trùm trên một diện rộng các ứng dụng, bao gồm
các khoảng cách truyền dẫn lên đến 10000 km và tốc độ lên đến 100Gb/s. Những hệ
thống này hiện tại hoạt động khá phổ biến nhƣng bị hạn chế tốc độ 2,5-5Gb/s mỗi
kênh trong các truyền dẫn đƣờng dài. Trong khi đó thì các hệ thống phi tuyến tức là
các hệ thống Soliton đƣợc khuếch đại đã đạt đƣợc yêu cầu có thể xem xét, vì thế nó
là một sự lựa chọn cho truyền thông dung lƣợng cao. Trong truyền thông đƣờng dài

mỗi kênh hệ thống phi tuyến có thể hỗ trợ các tốc độ lên đến 10Gb/s.
3.1 Tổng quan về Soliton
3.1.1 Khái niệm về Soliton
Soliton là thuật ngữ biểu diễn các xung lan truyền qua khoảng cách dài mà
không thay đổi hình dạng xung bởi nó đƣa ra khả năng đặc biệt để truyền các xung
không nhạy cảm với tán sắc.
Sự tồn tại của Soliton trong sợi quang và sử dụng chúng cho truyền thông
quang đã đƣợc đề nghị từ những năm 1973 và đến năm 1980 Soliton đã đƣợc chứng
minh bằng thực nghiệm. Tiềm năng của Soliton trong truyền dẫn quang đƣờng dài
đƣợc khẳng định vào năm 1988 trong một thí nghiệm mà suy hao sợi đƣợc bù bằng
kĩ thuật khuếch đại Raman.