Hệ thống thông tin quang - Phần 2 pot

Hệthốngthôngtinquangnhiềukênh
WDM
Msc.–Eng.NghiêmXuânAnh
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 2
Giớithiệu
TrongcácHTTTQsốthôngthườngthì:
Các luồng tín hiệu cấp thấp được ghép lại (FDM,
TDM) thành các luồng tốc độ cao, sau đó được
truyềntrênsợiquang. (1FOchohướngđivà1FO
chohướngvề) Þ Hệthốngđơnkênhquang.
Trongnhữngnămgầnđây,ngườitaquantâmnhiều
đếnHTTTQcódunglượng cao, cựlylớn Þ Ghép
kênhquang(truyềnnhiềutínhiệuquangtrênmộtsợi
nhằmtăngdunglượngtruyềndẫn Þ Hệthốngthông
tinquangnhiềukênh(hayđakênhquang).
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 3
Nhượcđiểmcủahệthốngthôngtin
quangđơnkênh
Dung lượng thấp <10 Gb/s do ảnh hưởng của tán
sắc,hiệuứngphituyếnsợi.Mặcdùbăngtầnquang
rấtlớn>1THz.
Mạchđiệntronghệthốnglàmhạnchếtốcđộtruyền
dẫn.Khitốcđộ đạtđến cỡchụcGb/s,cự ly truyền
ngắnlại,bảnthânmạchđiệntửkhôngđápứngđược
xungtínhiệucựchẹp.
Việckhắcphụcnhượcđiểmtrênđòihỏicôngnghệ
caovàtốnkém.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 4
Ưuđiểmcủaghépkênhquang
Cácphầntử quang thaythếcácphần tửđiệntửở
nhữngvịtríquantrọngđòihỏitốcđộđápứngnhanh,

tốcđộxửlýtínhiệucao Þ khắcphụcđượcnhược
điểmvềtốcđộđápứngxungcủacácmạchđiệntử
đãnêutrên.
Cácphầntửquangtậndụngđượcphổhẹpcủalaser
Þ tăngkhảnăngsửdụngbăngtầnlớncủasợiđơn
mode Þ tạokhả năngtruyềntảichocácứngdụng
tốcđộcaohiệntạivàtươnglai.
Tiếtkiệmsợiquang,tậndụngđượcbăngtầnkhông
hạnchếcủasợi.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 5
Cáckỹthuậtghépkênhquang
GhépkênhphânchiathờigianquangOTDM
Ghép kênh phân chia bước sóng WDM hay ghép
kênh phân chia tần số quang OFDM. (most
interestedin1990)
WDMđượcthươngmạihóarộngrãivàsửdụnghiệu
quảtừnăm1996.
CáchệthốngsửdụngcáckỹthuậtOTDMvàWDM
ngàycàngđượctriểnkhairộngrãi.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 6
I.CáchệthốngTTQWDM
Thựcchất,WDMlàmộtcơchếtrongđónhiềukênh
sóngquangtạicácbướcsóngkhácnhauđượcđiều
chếbởicácchuỗibitđiệnđộclậpđượcphátđitrên
cùng một sợi quang sau khi đã được ghép kênh
bằngkỹthuậtTDMhoặcFDM.
Tín hiệu quang tại đầu thu được giải ghép kênh
thànhcáckênhriêngrẽnhờkỹthuậtquang.
Kỹ thuật WDM khai thác băng tần rộng của sợi
quang.Vídụ:hàngtrămkênh10Gb/scóthểđược

truyềnquacùngmộtsợikhikhoảngcáchkênhgiảm
xuốngdưới100GHz.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 7
Cáccửasổcósuyhaothấpdùngcho
WDM
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 8
CáchệthốngTTQWDM(tiếp…)
Sparse WDM: Early 1980s, 2 bước sóng được ghép lại
chủyếunằmở2cửasổquangkhácnhau(1,3 mmvà1,55
mm).Eg.Dunglượngcủa1hệthốnghiệnđanghoạtđộng
@1,3 mmcóthểnângcấpbằngcáchbổsung1kênhkhác
cóbướcsóng@1,5 mm(channelspace » 250nm).
DenseWDM:In1990s,channelspacereducedto<0.1nm.
DWDMghépđượcnhiềubướcsóngtrongmộtvùngcửa
sổ,cửasổsóngtiêubiểuđượcsửdụnglà1,55 mm.
In 1996, WDM systems @ 40 Gb/s were commercially
available!
In2001,thửnghiệmđạt10Tb/svớicựly<200km.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 9
I.1Nguyênlý cơbảncủaWDM
Hình sau minh họa một tuyếnWDM điểmnốiđiểm
dunglượngcao.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 10
NguyênlýcơbảncủaWDM
Giảsửhệthốngthiếtbịphíaphátcócácnguồnphát
quanglàmviệcởcácbướcsóng l
1
, l
2
,…, l

n
.
Các tín hiệu quang được phát ra ở các bước sóng
khácnhaunàysẽđượcghépvàocùngmộtsợiquang
nhờbộ ghép kênh quang. Bộ ghép này phải có suy
haosuyhaonhỏ.
Tín hiệu ghép được phóngvào sợi quang để truyền
tớiđầukia,tạiđâybộgiảighépgửimỗikênhtớimáy
thucủariêngnó.
KhiNkênhtạicáctốcđộbitB
1
,B
2
,…B
N
đượctruyền
đồng thời qua sợi có độ dài L thì tích BL tổng trở
thànhBL=(B
1
+B
2
+…+B
N
)L.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 11
Khitốcđộbitđồngđều,dunglượnghệthốngđược
cảithiệnvớihệsốN.
DunglượngcựcđạicủacáctuyếnWDMphụthuộc
vàokhoảng cách cho phép giữa cáckênh. Khoảng
cáchkênhtốithiểubịgiớihạnbởixuyênâmgiữacác

kênh.Tiêubiểu,khoảngcáchkênh Dn
ch
nên>2B@
tốcđộbitB.
Cáctầnsốkênh(haybướcsóng)củacáchệthống
WDMđãđượcchuẩnhóabởiITUtrênlưới100GHz
trong dải 186196 THz (bao trùm các băng C và L
trongdảibướcsóng15301612nm)
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 12
Haiphươngántruyềndẫn
Cóhaiphươngánchohệthốngtruyềndẫnsửdụng
WDM.
Truyền dẫn ghép bước sóngquang theomột hướng
(Hình bên). Þ hệthốngđòi hỏi2 sợiquang đểthực
hiệntruyềnthôngtinchochiềuđivàchiềuvề.
Truyềndẫnhaihướng.Hệthốngtruyềnthôngtincho
mộthướngtạicácbướcsóng l
1
, l
2
,…, l
n
vàđồngthời
cũng truyền thông tin theo hướng ngược lại tại các
bước sóng l’
1
, l’
2
,…, l’
n

. Þ hệ thống chỉcần 1 sợi
quangcũng đủđể thiết lập tuyến truyền dẫn chocả
chiềuđivàchiềuvề.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 13
HệthốngghépkênhWDMđơnhướng
(a)vàsonghướng(b)
(a)
(b)
Mộtsợi
Mộtsợi
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 14
Cácvấnđềđángquantâm
Nhìn chung các laser đơn mode có mức công suất
phátngoàiđộrộngphổkênhđãđịnhrấtnhỏnênvấn
đềxuyênkênhlàkhôngđánglưutâmởđầuphát.
Vấn đề quan tâm là bộ ghép kênh cần có suy hao
thấpđểtínhiệutớiđầuracủabộghépítbịsuyhao.
Do các bộ tách sóng quang thường nhạy cảm trên
mộtdảibướcsóngrộngnênnócóthuđượctoànbộ
các bước sóng đi tới. Do vậy, cần phải cách ly tốt
giữacáckênhquang. Þ phảicóbộgiảighépchính
xáchoặcsửdụngcácbộlọcquangrấtổnđịnhcó l
c
chínhxác.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 15
CácloạighépWDM
Dùngchotruyềndẫnđơnhướng
Ghép(MUX),giảighép(DEMUX)
Dùngchotruyềndẫnhaihướngtrênmộtsợi
GhépgiảighéphỗnhợpMUXDEMUX

2/26/2007 OpticCommunicationSystems 16
I.1.1Cácthamsốcơbảncủathành
phầnthiếtbịWDM –Mộtsốđịnhnghĩa
Cácthamsốcơbảnmôtảđặctínhcủacácbộghép
giảighéphỗnhợplàsuyhaoxen,xuyênkênhvàđộ
rộngkênh.
Kýhiệu I(l
i
)và O(l
k
) tương ứng là các tín hiệu đã
ghépđangcómặttrênsợiquang.
KýhiệuI
k
(l
k
)làtín hiệuđầuvào (phátratừ nguồn
quangthứk)đượcghépvàocửathứkvàO
i
(l
i
)làtín
hiệucóbướcsóng l
i
đãđượcgiảighépvàđiracửa
thứi.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 17
Cácthamsốcơbảncủathànhphần
thiếtbịWDM–Suyhaoxen
Suyhaoxenđượcđịnhnghĩalàlượngcôngsuấttổn

haosinhratrêntuyếntruyềndẫnquangdotuyếncó
thêmcácthiếtbịghépbướcsóngquangWDM.
Suyhaonàygồm:
suyhaodocácđiểmghépnốithiếtbịWDMvớisợi
Suyhaodobảnthâncácthiếtbịghép.
Suyhaoxen được diễn giải tương tự như suy hao
xencủacácbộghépcoupler,nhưngởđâycầnlưuý
vớiWDMthìsuyhaonàyđượcđịnhnghĩachomột
bướcsóngnhấtđịnh.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 18
Suyhaoxen(tiếp…)
ĐốivớithiếtbịMUX
ĐốivớithiếtbịDEMUX
VớiL
i
làsuyhaotạibướcsóng l
i
khithiếtbịđược
ghépxenvàotuyếntruyềndẫn–đượcnhàchếtạo
chobiếtđốivớitừngkênhquangcủathiếtbị.
)(
)(
log10
ii
i
i
I
O
L

l
l

- =
)(
)(
log10
i
ii
i
I
O
L

l
l

- =
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 19
Cácthamsốcơbảncủathànhphần
thiếtbịWDM–Xuyênkênh
Mô tả lượng tín hiệu từ kênh này bị rò sang kênh
khác.
Cácmứcxuyênkênhchophépnằmtrongmộtdảirất
rộngtùythuộcvàotrườnghợpápdụng.Nhưngnhìn
chungphảiđảmbảo<30dBtrongmọitrườnghợp.
Trongmột bộgiải ghéplý tưởngsẽkhôngcósựrò
côngsuấttínhiệutừkênhthứicóbướcsóng l
i
sang

cáckênhcóbướcsóngkhácvới l
i
.
Thực tế, luôn tồn tại một mức xuyên kênh nào đó,
dẫntớilàmgiảmchấtlượngtruyềndẫncủahệthống.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 20
Xuyênkênh(tiếp…)
Khả năng tách các kênh khác nhau được diễn giải
bằngsuyhaoxuyênkênhvàđượctínhtheodB.
U
i
(l
k
) là lượng tín hiệu không mong muốn ở bước
sóng l
k
docósựròtín
hiệuởcửarathứi,
màđúngrachỉcó
tínhiệuởbước
sóng l
i
.
ú
û
ù
ê
ë
é
- =

)(
)(
log 10)(
k
ki
ki
I
U
D

l
l
l
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 21
Xuyênkênh(tiếp…)
Đốivớithiếtbịghépgiảighéphỗnhợp,việcxácđịnhsuy
haosuyhaoxuyênkênhcũngđượcápdụngnhưbộgiải
ghép. Trong trường hợp này phải xem xét cả hai loại
xuyênkênh.
Xuyênkênhđầuxa
vídụ:I(l
k
)sinhraU
i
(l
k
)
Xuyênkênhđầugần
vídụ:I
j

(l
j
)sinhra
U
i
(l
j
)
Thựctế,nhàchếtạocũngchotabiếtsuyhaoxuyênkênh
củathiếtbị.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 22
Nguyênnhângâyraxuyênkênh
Do đặc tính của bộ lọc tạo ra thiết bị ghép không
hoànhảo.
Dophổcủacácnguồnphátchồnglấnnhau,và
Docáchiệuứngphituyến,nhấtlàtrongtrườnghợp
côngsuấtcủatínhiệutrênkênhlớn.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 23
Cácthamsốcơbảncủathànhphần
thiếtbịWDM–Độrộngkênh
Độ rộng kênhlà dải bướcsóng dành cho mỗi kênh
đượcđịnhrachotừngnguồnphátquangriêng.
Nếunguồnphátquanglàlaserdiodethìcácđộrộng
kênhđượcyêucầuvàokhoảngvàichụcnmđểđảm
bảokhôngbịnhiễugiữacáckênhdosựbấtổnđịnh
củacácnguồnphátgâyra.Chẳnghạnnhưkhinhiệt
độlàmviệcthayđổidẫntớitrôibướcsóngđỉnh.
ĐốivớinguồnquanglàLED,độrôngkênhyêucầu
phải lớn hơn từ 1020 lần vì độ rộng phổ của loại
nguồnphátnàyrộnghơn.

Þ độrộngkênhphảiđảmbảođủlớnđểtránhnhiễu
giữacáckênhvàđượcxácđịnhtheoloạinguồnphát.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 24
I.1.2.Côngnghệthànhphầnthiếtbị
WDM
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 25
Thànhphầnthiếtbị(phầntử)ghépbướcsóngquang
rất đa dạng và có thể phân loại như sơ đồ trên.
Trongphânloạinàytaquantâmtớicácphầntửthụ
động do nó được sử dụng phổ biến trong các hệ
thống.
Cácbộgiảighép(haybộghép)đượcchiaralàmhai
loạichínhtheocôngnghệchếtạolà:
CôngnghệWDMviquang.
CôngnghệWDMghép
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 26
CôngnghệWDMviquang/ghépsợi
Công nghệ W DM vi quang: Việc tách/ghép kênh
dựatrêncơsởlắprápcácthànhphầnviquang.Các
thiếtbịnàyđượcthiếtkếchủyếusửdụngchocác
tuyếnthôngtinquangdùngsợiđamode.Chúngcó
nhữnghạnchếđốivớisợiquangđơnmode.
CôngnghệWDMghépsợi:dựavàoviệcghépgiữa
cáctrườnglantruyềntrongcáclõisợikềnhau.Kỹ
thuật này phù hợpvới các tuyến sử dụng sợi đơn
mode.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 27
CáccôngnghệWDMviquang
CácthiếtbịWDMviquangđượcchếtạodựatrênhai
phươngphápcôngnghệkhácnhau:

cácthiếtbịcóbộlọc,và
cácthiếtbịphântángóc
ThiếtbịWDMsửdụngbộlọcquangđượcsửdụng
nhiềunhấtvàcấutrúccủanócũngkháphứctạp.
Thiết bịlọcquangchoWDMthườnglà bộ lọc điện
môilàmviệctheonguyêntắcphảnxạtínhiệuởmột
dảiphổnàođóvàchodảiphổcònlạiđiqua.Tứclà
nó có cơ chế hoạt động mở cho một bước sóng
(hoặcnhómbướcsóng)tạimộtthờiđiểmnhằmtách
ramộtbướcsóngtrongnhiềubướcsóng(Hìnhbên)
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 28
NguyênlýhoạtđộngcủaphầntửWDM
vớicấutrúcsửdụnglọcđiệnmôi.
Đểtạorađượcthiếtbịhoànchỉnh,ngườitaphảitạo
racấutrúclọctheotầng(hìnhdưới)
l
1
,…,l
n
l
1
l
2
,
…
,
l
n

l

2
l
4
,
…
,
l
n

l
4
l
3
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 29
PhầntửcơbảncủathiếtbịWDMcóbộlọclàbộlọc
điện môi giao thoa, có cấu trúc nhiều lớp gồm các
màngmỏngcóchỉsốkhúcxạcaovàthấpđặtxenkẽ.
Hầuhếtcácbộlọcgiaothoalàmviệcdựatrênnguyên
lý buồng cộng hưởng FabryPerot, gồm hai gương
phảnxạđặtsongsongcáchnhaubởimộtlớpđiệnmôi
trong suốt. Khi chùm sáng đi vào thiết bị, các hiện
tượnggiaothoasẽxảyra.Nếukhoảngcáchgươnglà
nl/2(l:bướcsóngcủaánhsángtới)thìgiaothoaxảy
ra và bước sóng đó sẽ được thông suốt nhất. Các
bướcsóngkháchầunhưbịphảnxạhoàntoàn.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 30
BộlọcFabryPerotđiệnmôi
TrongcácbộlọccủathiếtbịWDM,cácgươnggồm
nhiều lớp vật liệu có RI khác nhau (gọi là màng
mỏng)đặtxenkẽ.

Cácmàngmỏngcóbềdàybằng1/4bướcsóngmax.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 31
Điểnhình,cácmàngmỏngnàythườngđượclàmtừSiO
2
(RI1.46–thấp) andTiO
2
(RI2.3cao)mặc dùcácvật
liệukhácđôikhi đượcsửdụng.
Bằng cách lựa chọn cẩn thận vật liệu và số lớp màng
mỏng,tacóthểtạo ragươngcóhệsốphảnxạbấtkỳ.
Ngoài ra, độ dài “gap” trong hình trên có thể được nối
chuỗi. Nhờ vậy, ta cóthể kiểmsoát rất chính xác băng
thôngvàdạngđápứngcủabộlọc.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 32
Theo đặc tính phổthìcóthể phân cácbộlọc giao thoa
thànhhaihọ:
Cácbộlọccắtchuẩn,đượcđặctrưngbởibướcsóngcắt l
c
vàcóđápứngphổthôngthấphoặccaonhưsau
Cácbộlọcbăngthông,đượcđặctrưngbởibướcsóng
trungtâm l
c
vàđộrộngbăngtầnFWHM= Dl.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 33
Ứngdụngcácbộlọc
Bộ lọc cắt chuẩn được sử dụng rộng rãi trong các
thiếtbị2kênhđểkếthợp(hoặctách)haibướcsóng
hoàntoànphâncách,chẳnghạnnhưhaibướcsóng
ởhaivùngcửasổ850nmvà1350nm,hoặc1300nm
và1550nm.Cácphầntửnàysửdụngkháhiệuquả

cho cả các nguồn có độ rộngphổ rộng (LED hoặc
laserđamode).
Bộlọcbăngthôngđượcsửdụngtốtchocácthành
phầnthiếtbịWDM,phùhợpvớicácnguồnphátcó
phổhẹpnhưLaser.Hơnnữa,nóchophépsửdụng
cảkhicósựdịchbướcsóngnguồnphátdonhiệtđộ.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 34
Mộtbộghép/giảighépviquangtrênthực
tế
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 35
THIẾTBỊPHÂNTÁNGÓC
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 36
Thấukínhvàlăngkính
Thấukínhvà lăngkínhrất quen thuộc trong quang
hình phổ thông và chức năng cũng như vậy trong
thôngtinsợiquang.
Cácthấukínhđượcsửdụngtrongnhiềutrườnghợp
như dùng để ghép ánh sáng từlaser hoặcLEDvào
sợi.
Cáclăngkính đượcsử dụngtrongmộtsốứngdụng
nhưtrongbộcirculator.
Đặctínhduynhấtcủanhữngthiếtbịnàyđượccholà
khácthườngởchỗchúngthườngrấtnhỏ.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 37
ThấukínhGRIN(GradedIndexlenses)
CácthấukínhGRINlànhữngđoạnthủytinhhìnhtrụ
có chỉ số khúc xạ gradient. Về lýtưởng,chiết suất
giảmtheobìnhphươngkhoảngcáchtừtrụccủathấu
kính.Vềkhíacạnhnàychúngrấttươngđồngvớisợi
quang chiết suất gradient. Nhưng chúng thường là

khádày(12mm).Chúngđượcchếtạotừcùngcông
nghệđượcsửdụngđểlàmsợiGI.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 38
GRINLensesNguyênlýhoạtđộng
Thấu kính thông thường làm việc theo nguyên lý
khúcxạtạibềmặtcongcủathấukính.
GRIN Lenses hoạt động nhờ khúc xạ nội khi ánh
sángđiquavậtliệucóchiếtsuấtbiếnđổi.Độdàicủa
thấukínhnàyrõràngphụthuộcvàobướcsóngsử
dụngvàkhánghiêm ngặt(điểnhìnhdao độnggiữa
37mm).
GRINlensesđượcdùngrộngrãitrongcácbộghép,
bộtáchvàthiếtbịWDM.
CácthấukínhQuarterpitchvàhalfpitchđượcminh
họatrênhìnhtrên.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 39
Quarterandhalfpitchlenses
Thấu kính Quarterpitch hội tụ ánh sáng chuẩn trực vào
mộtđiểmduynhất.Tínhchấtnàymangtínhthuậnnghịch,
tức là một nguồn điểm (chẳng hạn như cuối sợi) có thể
đượcchuyểnđổithànhmộtchùmánhsángtrựcchuẩn.
Mộtthấukínhhalfpitchnhậnmộtnguồnđiểmvàhộitụnó
vàomộtđiểmkhác.
Tính chất hữu ích nhất của chúng: điểmhội tụ của thấu
kínhnằmtrênbềmặtvàmặtnàyphẳng.Ngoàirachúng
rất dễ chế tạo. Nhược điểm chính là ta không thể kiểm
soátđượcsựthayđổichiếtsuấtthậtchínhxácđểchúng
cóđiểmhộitụtốtnhưthấukínhthường.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 40
Cáchtửnhiễuxạ

Một cách tử nhiễu xạ là một thiết bị phản xạ hoặc
khúc xạ ánh sáng một góc tương ứng với bước
sóng. Chẳnghạn,nếu ánhsáng mặttrời chiếuvào
mộtcáchtửnhiễuxạ(ởmộtgócđúng)thìánhsáng
sẽbịphântáchthànhcácmàuthànhphầncủanóđể
hìnhthànhnêncầuvồng.Chứcnăngnày(nhiễuxạ)
giốngnhưchứcnăngcủamộtlăngkính.Thiếtbịnày
thựchiệnchuyểnđổiFouriervàtáchmộtdạngsóng
trong miền thờigian thành một số dạng sóng trong
miềntầnsố.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 41
Cáchtửnhiễuxạphẳng
Cáccáchtửlàmviệctheohaiphươngthứclàtruyền
(ởđóánhsángđiquavậtliệucócáchtửđượckhắc
lênbềmặtcủanó)vàphảnxạ.
Trongthôngtinquangchỉcócáchtửphảnxạđược
sửdụngrộngrãi,dođóởđâytasẽchỉhạnchếmôtả
thiếtbịnày.(đâylàcáccáchtửphẳngcáchtửBragg
đượcsửdụngrộngrãinhưngchúngkhácnhau.)
Một cách tử nhiễu xạ phản xạ gồm một loạt các
đường song song hay khía chữ V đặt rất gầnnhau
được chế tạo trên một bề mặt gương của vật liệu
thuầnnhất.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 42
Cáchtửnhiễuxạphẳng(tiếp)
Các cách tử phản xạ (điển hình được khắc nhưlà
cácvếtxướctrênmộtbềmặtthủytinh)khôngđược
sửdụngtrongthôngtinquangvàkhôngđượcthảo
luậnởđây.
Một cáchtử có thể được hình thành trong hầu hết

mọivậtliệuởđótalàmbiếnđổiđặctínhquang(như
chỉsốkhúcxạ)theomộtcáchcóquitắcvớichukỳ
gầnbằngbướcsóng(thựctếchukỳcáchtửcóthể
lêntớivàitrămlầnđộdàibướcsóng).Cáccáchtử
phảnxạlànhữngbộlọclựachọnbướcsóng.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 43
Trongthôngtinquangchúngđượcsửdụngđểtách
và /hoặc kết hợp các tín hiệu quang trong các hệ
thốngWDMvàlàmcácbộphảnxạtrongcác laser
DBRhốccộnghưởngngoài.
Phươngtrình
cáchtửcơbản
gs=khoảngcáchrãnh
m=bậccủatiakhúcxạ
sốnguyên
)sin(sin
m
gsm
f q l
+ =
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 44
Hoạtđộngcủacáchtửphảnxạ
l=bướcsóngcủatiatớitrongkhônggiantựdo.
q=góctới(sovớiđườngpháptuyến)
f
m
=góckhúcxạ(sovớiđườngpháptuyến).
Hoạtđộng:Mộttiatới(hợp1góc q vớipháptuyến)
đượcchiếuvàocáchtử.Sốtiaphảnxạvàkhúcxạ
đượctạoratheocácbậckhácnhau(giátrịcủam=0,

1, 2, 3 …). Khi m=0 ta nhận được phản xạ thông
thường sin
q
=sin
f
0
chính xác giống bất kỳ gương
nào.Khi m=1tanhậnđượcmộttiatạora theomột
góckhác.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 45
Điềuxảyralànhữngphầncủatia(chùm)đượcphản
xạtừnhữngrãnhkháctrongcáchtử.Cáchiệuứng
giaothoangănngừanhữngphảnxạkhôngđồngpha
vớinhaukhilantruyền.Vìvậytanhậnđượccáctia
tổngdướimộtloạtcácgóctươngứngvớicácđiểm
củagiaothoamangtínhxâydựng(tăngcường)giữa
cácchùmphảnxạ.
Số bậc của cáctia khúcxạ được tạo ra phụ thuộc
vào mối quan hệ giữa khoảng cách rãnh với bước
sóng.Tacóthểthiếtkếcáchtửđểđảmbảorằngchỉ
cóbậc0và1đượctạorabằngcáchlàmchokhoảng
cáchrãnhnhỏhơnbướcsóng.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 46
Hìnhdạngcủarãnhcáchtử
Dạngcủarãnhkhôngcóảnhhưởnglêncácgócmàcác
bướcsóngkhácnhaubịnhiễuxạ.Tuynhiên,dạngmặtcắt
rãnhquyếtđịnhcườngđộtươngđốicủacácbậcnhiễuxạ
đượctạora.
Ta luôn muốn truyềncàng nhiều công suất càng tốtvào
chùmkhúcxạbậcmột.Trong số3dạngmặtcắtsau,thì

(b)làloạiphổbiếnnhấtvìnóchophépmộttỷlệcôngsuất
rất cao được truyền vào mode bậc một. Tuy nhiên hiệu
suấthoạtđộngcaobịhạnchếtrongmộtdảibướcsóng
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 47
Lựachọnbướcsóng
Cónhiềucáchsửdụngcáchtửđểgiảighép(hoặcghép)
một số bước sóng khác nhau. Nhiều bước sóng khác
nhautrên mộtsợiđượctách (hoặcghép)vào(hoặctừ)
cácsợikhác.HìnhsauchothấycấuhìnhLittrowchobộ
ghépdùngcáchtử.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 48
Structuraldescription
Cấuhìnhnàysửdụngduynhấtmộtthấukính(chứ
khôngphảilà2trongcáccấuhìnhkhác).
Cầnphảisửdụngthấukínhđểhộitụánhsángvào
cácđầusợithíchhợp. Þ cácthấukínhthường,các
gươnglõmvàthấukínhGRINđãđượcđềxuất.Bên
cạnhđó,cáccáchtửcóthểđượckhắctrênbềmặt
củagươnglõm.
Trong trường hợp trên, thấu kính GRIN được sử
dụng.CáchtửcóthểđượcgắnvàothấukínhGRIN
(sửdụng keo phối hợp chỉ số khúc xạ) hoặc được
chếtạongaytrênbềmặtcủachínhthấukínhGRIN.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 49
PracticalDevices
Các thiết bịthực tế thườngsửdụng một lăngkính giữa
cáchtửvàthấukínhGRINvớicáchtửđượcgắnvàomột
mặtcủalăngkính(hìnhdưới)
Một cấu hình khác đượcchỉ ra ở hình sau. Ở đây một
gươnglõmđượcdùngthayvìthấukínhGRINnhằmhộitụ

2/26/2007 OpticCommunicationSystems 50
Practicaldevicesusingconcavemirror.
ánhsángtừcácđầusợivàocáchtửLittrow.
Do yêu cầuvềđộ chínhxáccao trong chế tạonên các
thiếtbịnàykháđắt.Tuynhiêncácsảnphẩmthươngmại
cócácđặctínhnổibậtdùngchocáchệthốngWDM.Các
thiết bị lên tới 132 kênh (bước sóng) có mặt trên thị
trường.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 51
CáchtửBraggtrongsợi(FBG)
Sựphátminh racáchtửBraggtrongsợiđượcxếp
ngangvớiphátminhralasertronglĩnhvựcthôngtin
quang.
MộtFBGlàmộtbộlọclựachọnbướcsóngrấtđơn
giản, giá thành cựcthấp.Nó cóphạm vi ứng dụng
rộng cải thiện chất lượng và giảm chi phí kết nối
mạngquang.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 52
FBGs
MộtcáchtửsợiBraggchỉlàmộtmẩusợiđơnmode
thôngthường dàivàicm.Cáchtửđượcchếtạotừ
việcbiếnđổichỉsốkhúcxạcủalõidọctheochiềudài
củasợi.Ánhsángcóbướcsóngnhấtđịnhlantruyền
dọcsợibịphảnxạngượctừcáchtửtheohướngmà
nótới.Cácbướcsóngkhôngđượcchọnđượccho
quamàkhôngcóhoặcrấtítsuyhao.
ĐâylàđặctínhquantrọngnhấtcủaFBG–cácbước
sóngcộnghưởngbịphảnxạngượctrởlạinguồnvà
cácbướcsóngkhôngcộnghưởngđượctruyềnqua
màkhôngbịtổnhao.Đâylàcáchmànólàmviệc!

2/26/2007 OpticCommunicationSystems 53
Cáchtửgồmnhữngbiếnđổithôngthườngvềchỉsố
khúcxạcủalõidọctheochiềudàisợi.Takhôngcần
sựbiếnđổilớnvềchỉsốkhúcxạđểtạoramộtcách
tửtốt,mạnh.Thựcra,sựkhácbiệt0.0001vềchỉsố
khúcxạlàquáđủđểtạorahiệuứngmongmuốn.
Bước sóngtrungtâmcủa dải phảnxạ (vớicáchtử
bậc1)đượcchobởi:
l=bướcsóngtrungtâmcủadảiphảnxạ
N
eff
=chỉsốkhúcxạtrungbìnhcủavậtliệu
L=chukỳvậtlýcủacáchtửsợi
L =
eff
n2
l
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 54
Nguyênlýhoạtđộng
Khiánhsángdichuyểndọctheosợivàgặpsựthay
đổivề chỉ số khúc xạ, một lượng nhỏ ánh sáng bị
phản xạ tại mỗi biên. Khi chu kỳ cách tử và bước
sóng ánhsángbằngnhauthìcó sự tăngcườngvà
côngsuất được ghép từ hướng đi sáng hướngvề.
Ánhsángcócácbướcsóngkhácgặpphảigiaothoa
từcácphảnxạlệchphanênkhôngthểtruyềntiếp.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 55
InFiberGratingFilter
FBGtrêngầnnhưmộtbộlọchoànhảo.MộtFBGlấy
đi bướcsóngnào đó từ mộtluồng ánhsáng nhiều

bước sóng hỗn hợp bằng cách phản xạ nó trở về
hướngnguồncủanó.ĐểtậndụngFBGlàmmộtbộ
lọcpháttacầnmộtbộCirculatornhưchỉradướiđây.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 56
CÁCCÔNGNGHỆWDMGHÉPSỢI
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 57
Bộghépđịnhhướngquang
Nhưđãđềcậpởtrên,cácthànhphầnviquangđược
sửdụngrộngrãichocácloạisợiđamodenhưnglại
khôngđượcdùngchosợiđơnmodevì kíchthước,
khólắpráp,quátrìnhxửlýchùmsángphảiquacác
giaiđoạnnhưphảnxạ,chuẩntrực,hộituvv…từđó
dẫnđếnquangsaivàcácvấnđềtrễkhácvàsuyhao
tínhiệuquálớntrongthiếtbị.
Các bộ ghép định hướng sợi đã được nghiên cứu
chế tạo, dùng để chia quang và kết hợp quang.
Chúngthườnglàcácthiếtbịbốncửa,hoạtđộngdựa
vàoviệcghéphaitrườngánhsángphíangoàilõi.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 58
Nguyênlýhoạtđộngcủabộghépđịnh
hướngquang
Dựavàoviệcghéphaitrườngánhsángngoàilõi.Các
bộcouplernàycótínhlựachọnbướcsóngvìvậynếu
thiếtkếcẩnthậncácbộghépnàythìhoàntoàncóthể
sửdụngchúngđểkếthợphoặctáchcáctínhiệucó
bướcsóngkhácnhau.
Hệsốghépkcóliênquanđếnlượngánhsángqualại
từsợinàyđếnsợikia.
Chùm ánh sáng xuất hiện ở cả hai đầu ra sẽ phụ
thuộcvàonhiềuyếutố;đólàkhoảngcáchgiữacáclõi

sợi,chỉsốkhúcxạcủavậtliệuởgiữa,đườngkínhlõi
sợi,độdàitươngtácvàbướcsóngánhsáng.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 59
Cácloạicấutrúccủabộghép
Hailoạicấutrúclà:
Bộghépxoắnnóngchảy,cóhaisợiđượcxoắnvào nhau
dướitácdụngcủanhiệtđộđểsaochohailõisợiđủgần
tớimứccóthểghépvới nhau.Ngườitacũngcóthểđặt
haisợiđơnmodetiếpxúctrựctiếp,đốtnóngđoạnnàyvà
dùnglựckéohaiđầusợi.Sợibịkéotrởnênmảnhhơn Þ
haisợiđượcgắnvàonhauvàhìnhthànhnênbộghép.
Bộghépdựatrênviệcmàibóngcácsợi;cảhaisợiđược
gữatrongrãnhchữVcongvàđượcmàibóngchotớikhi
cáclõisợicủachúnggầnnhưlộra.Sauđótiếnhànhcho
chúngtiếpxúcvớinhau đểtạorabộghép.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 60
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 61
Bộghépnhiềukênh
Cácbộghépsợichỉcóthểhoạtđộngđồngthờivới
haibướcsóng,nếusốkênhnhiềuhơn2thìphảixử
lý bằng cấu hình rẽ nhánh. Ví dụ về thiết bị ghép
WDM4bướcsóngđượcchodướiđây.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 62
Cácthiếtbịghép/giảighéptronghệ
thốngWDM
Cácthiết bị ghépvà giải ghépkênhtronghệ thống
WDMcócấutrúcdựatrêncácthànhphầnthiếtbịcơ
bảnnhưđãmôtảtrongphầntrước.Cácthiếtbịnày
cóthểđượccấutrúctừcácbộlọcquanghaycách
tửnhiễuxạ.

Bộ giải ghép sử dụng các bộ lọc giao thoa cũng
đượcxemxét.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 63
BộgiaothoaMachZehnder(MZ)
CácbộgiảighépdùngbộgiaothoaMZ(hìnhdưới)gây
đượcsựchúýnhất.MộtbộgiaothoaMZnhìnchunglà
sự nốichuỗi cácMZ, nhưngđơn giản cóthểđượccấu
trúcbằngviệcnối2đầuracủa1bộghép3dBvào2đầu
vàocủamộtbộghép3dBthứ2.
Bộghépthứnhấttáchđềutínhiệuvàothành2phầncó
độdịchphakhácnhau(khácnhauvềđộdàinhánh)trước
khichúnggiaothoatạibộghépthứ2.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 64
Bộghéptíchhợp4kênhsửdụngcácbộ
giaothoaMZ
Có thể dùngkết hợpvài bộ giao thoa MZđể tạo ra bộ
ghép/giảighépWDM(hìnhdưới)
Độdịchpha(độdàinhánh)đượcchọnsaochocôngsuất
đầuvàotổngtừ2cửavàotạicácbướcsóngkhácnhau
chỉxuấthiệnởmộtcửara.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 65
Thiếtbịghép/lọcxenrẽ
Cácbộghépxen/rẽrấtcầnthiếtchocácmạngWDM
trongđómộthaynhiềukênhcầnđượctáchrahoặc
xenvàotrongkhivẫnbảotoàntínhnguyênvẹncủa
cáckênhkhác.
Một thiết bị WDM như vậy giống như một cặp
tách/ghép kênhhỗn hợp vìquitrình hoạt độngcủa
nó đòi hỏi việc giải ghép tín hiệu WDM đầu vào,
chuyểnđổinộidungdữliệucủamộthaynhiềukênh

bướcsóngrồisauđóghépchúnglại.
Sơđồkhốicủamộtbộghépxen/rẽsửdụngchuyển
mạchquangOSđượcchoởhìnhbên.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 66
Bộghépxen/rẽsửdụngchuyểnmạch
quangOS
Bất kỳ 1 bộ tách đã đề cập trước đây đều có thể
dùngđể tạo các bộ ghép kênh xen/rẽ.Thậmchíta
còncóthểkhuếchđạitínhiệuvàcânbằngcôngsuất
kênh tại bộ ghép kênh xen/rẽ vì mỗi kênh có thể
đượckiểmsoátriêngrẽ.
Bộgiảighép
Bộghép
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 67
Bộlọcxen/rẽ
Nếu như một kênh nào đó có nhu cầu tách ra và
khôngđòihỏisựđiềukhiểnriêngchotừngkênhthì
tacóthểdùngmộtthiếtbịnhiềucổngđểchokênh
nàyramộtcổng,cáckênhcònlạiramộtcổngkhác
Þ tránhđượcsựcầnthiếtphảitáchtấtcảcáckênh.
Bộ lọc xen/rẽ cấu trúc đơn giản nhất là sử dụng
chuỗicác bộghép định hướngtạothành chuỗicác
MZ. Sơđồcủabộlọcxen/rẽ được môtả trênhình
sau.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 68
Bộlọcxen/rẽbằngbộgiaothoaMZ
Hoạtđộng:Mộtkênhcóbướcsóng l
g
rơivàotrong
giớihạncủacáchtửBraggbịphảnxạtoànphầnvà

xuấthiệntạicổng2.Cáckênhcònlạikhôngbịphản
xạxuấthiệntạicổng4.
Ta có thể chèn vào 1 kênh bước sóng l
g
này vào
quacổng3.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 69
Bộghépsaoquảngbá(starcoupler)
Vaitròcủabộghépsaolàkếthợpcáctínhiệuquang
tớitừcáccổngvàocủanóvàchiađềutớicáccổngra.
Tráivới bộ giải ghép, bộ ghép quảngbá khônggồm
cácphầntửlựachọnbướcsóngvìchúngkhôngcần
táchcáckênhriêngbiệt.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 70
Sốlượngcáckênhvàovàrakhôngcầnphảigiống
nhau.Chẳnghạnnhưtrongtrườnghợptruyềnhình
quảngbá,mộtsốkênhđượcđưatớihàngtriệuthuê
bao.
Tuynhiên,vớimạngLANthìsốkênhđầuvàovàsố
kênhralàbằngnhauvìmỗiusermongmuốnnhận
đượctấtcảcáckênh.
Cấu trúc hình sao phản xạ đôi khi được dùng cho
cácmạngLANnhằmtiếtkiệmsợiquang.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 71
Bộghépsaotruyềndẫnsửdụng
phươngphápkéonóngchảy.
Kỹthuậtnàylàmnóngchảymộtsốlượngcácsợivà
kéodàiphầnnóngchảythànhdạngcấutrúcthắtlàm
haiphần.Tínhiệutừmỗisợiđượcghéplạivớinhau
vàchiađềutớicáccổngra.

Cấutrúcnàyhoạtđộngtốtvớisợiđamode.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 72
Cácbộđịnhtuyếnbướcsóng.
BộđịnhtuyếnbướcsóngNxNlàmộtthànhphầnWDMquan
trọng. Nó kết hợp chức năng củamột bộghépsaovớicác
hoạtđộngghép/táchkênh.
CáctínhiệuWDMtớitừNcổngvàođượcgiảighépvàocác
kênhriêngvàchuyểntớiNcổngracủabộroutertheocách
saochotínhiệuWDMtạimỗicổnggồmcáckênhtừcácđầu
vào khác nhau. Hoạtđộng này dẫn tớimộtdạng tách kênh
tuầnhoàn.
Nólàmộtbộđịnhtuyếnthụđộngvìkhôngchứacácphầntử
tíchcựcvàđượcgọilàbộđịnh tuyếntĩnhvìkhông thểcấu
hìnhlại.
Mặc dù bản chất tĩnh, nó có nhiều ứng dụng trong mạng
WDM
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 73
Bộđịnhtuyếnbướcsóng
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 74
ĐấunốichéoquangOXC
SựpháttriểncácmạngWDMđòihỏibộđịnhtuyến
độcóthểcấuhìnhlạimạngtrongkhiduytrìbảnchất
khôngnghẽn.Chứcnăngnày được cấp bởi bộ nối
chéoquangOXC.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 75
Thiếtbịnốichéoquangsửdụngchuyển
mạchphânchiakhônggian.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 76
Bộchuyểnđổibướcsóng
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 77

Bộchuyểnđổibướcsóngđiềuchếpha
vàtrộn4sóng.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 78
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 79
Cácbộghéplựachọnbướcsóngđượcsửdụngở
haiđầuđểghépvàtáchtínhiệu.Điểmđặctrưngở
đây là khoảng cách giữa các bước sóng rất rộng
(khác cửa sổ chứ không phải là khác bước sóng
trongcùngcửasổquang)
I.1SparseWDM
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 80
Có nhiều biến thái quanh sparse WDM, một số hệ
thốngsửdụngmộtsợiđơnsonghướngtrongkhimột
số hệ thống khác sửdụng các sợi quang riêng biệt
chomỗihướng(Hìnhtrên).
Cáchệthốngkhácsửdụngcácdảibướcsóngkhác
sovớimôtảtronghìnhtrên(chẳnghạn1310và1550
nm).
Cáchệthốngphổbiếnnhấthoạtđộngvớitốcđộdữ
liệu rất thấp. Các ứng dụng thông thường là truyền
video cho giám sát an ninh và điều khiển quá trình
trongcácnhàmáy.
SparseWDM(tiếp…)
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 81
I.2DenseWDM
TrênđâymôtảmộttuyếnquangDWDM.Mỗikênhquang
đượcphânbổbướcsóng(hoặcdảibướcsóngcủariêng
nó).Kênhquangđiểnhìnhcóbềrộngchừng1nm–đólà
dải bước sóng mà tín hiệu phải rơi vào. Thường thì nó
rộnghơnnhiềubảnthântínhiệu.Bềrộngkênhphụthuộc

vàonhiềuyếutốnhưđộrộngphổđiềuchếcủamáyphát,
độổnđịnh của nóvàdungsaicủa các thành phầnkhác
tronghệthống
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 82
A.Máyphát–Transmitters
TrongTTQ,máyphátluônlàmộtlaser.
Nóphảicóvạchphổ(sauđiềuchế)vừavặnnằmtrongbăng
tầnđãđượccungcấp.
Phổmáyphátphảikhôngđượcvươnrangoàibăngtầnđãấn
địnhvìthếnócầnphảicócácđặctínhchirpvàdịchtầnsốcó
thểđảmbảochắcchắnđiềunày.
Tùytheođộrộngcủabăngtầnđượcphânbổ,nhữngđặctính
nàykhôngcầnđạtđượcmộtcáchhoànhảo.Tuynhiênchúng
phảiđảmbảotínhiệunằmởvịtríđãđịnh
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 83
B.Kếthợptínhiệu(ghépkênh)
Cómộtsốcáchkếthợptínhiệu.Cáchđơngiảnnhấtlàsử
dụngmộtsốbộtách3dBhoặckhớpnốiYjunctionstheokết
nốichuỗi.
Prob.:mấtmát3 dBsaumỗichặng.Nếucó 32 tín hiệu thì
côngsuấtmỗitínhiệusaughépsẽgiảmxuống1/32lầnso
vớimứccôngsuấtbanđầu.Sốkênhcànglớnthìcườngđộ
của mỗitín hiệu càng giảm. Nếusốlượng kênh lớntacần
phải khuếchđạitínhiệusaukếthợpngaysaukhinóđược
trộn.
Cáccáchtửvàcáchtửdẫnsóngphẳngcótổnhaonhỏhơn
nhiềuvàtổnthấtcủachúngkhôngphụthuộcvàosốkênh.Do
đó,cáccáchtửnàythườngđượcsửdụngtrongcáchệthống
>4kênh.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 84

C.TruyềndẫnvàKhuếchđại
Khitruyềntrênsợi,vấnđềchínhlàkiểmsoátcáchiệuứng
xuyên âm. Khoảng cách kênh, độ rộng kênh và mức công
suấtphátlànhữngbiếnhệthốngcóthểđượcdùng đểlàm
giảmthiểuxuyênâm.
Khuếchđạilàvấnđềchính.Khảnăngkhuếchđạitínhiệusau
trộn làmột trong nhữngyếu tố biếnWDMthànhhiện thực.
Tuynhiên,khinhiềubộKĐđượcsửdụngtrên1tuyếndài,
tính phí tuyến của chúng cộng dồn lạivà gây ra khó khăn
đáng kể.Điều này đã được thảo luận trong phần “Đặctính
khuếchđạicủaEDFA”
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 85
D.Táchkênhtạimáythu
Thựchiệnkhóhơnviệckếthợpchúng.Cómộtvài
kỹthuậttacóthểsửdụng:
 Cáchtửphảnxạ
 Địnhtuyếncáchtửdẫnsóng
 Circulatorbằngcáchtửbraggtrongsợi
 CácbộtáchdùnglọcFabryPerot
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 86
E.Nhậntínhiệu
Máythutươngđốidễhiểuvànhìnchunggiốngnhư
máy thu nonWDM.Sở dĩ như vậy do tín hiệu đã
đượctáchratrướckhinóđếnbộtáchsóngquang
detector.
Rõràngrằngmỗikênhquangđộclậpvớicáckênh
khácvà miễn là các tín hiệu nằm trọn trong băng
tần được cấp phát thì không có mối quan hệ nào
giữachúng.Vídụ,điềunàycónghĩarằngmộtkênh
có thể hoạt động @ 2Gb/s, 1 kênh khác @ 622

Mb/svàmộtsốkênhkhác@200Mb/s.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 87
I.3SửdụngchungSparsevàDenseWDM
Hìnhtrênchothấyphổcủamộtsợiđượcsửdụngchocảdense
WDMvàsparseWDMcùnglúc.Trongvídụnày,mộtkênhđơn
trongbăng1300nmvàmộtnhómWDM4kênhtrongvùng1550
nm.Phổnàyđượcđotừhệthốnghoạtđộngthựctiễn.Cáctín
hiệunàyđượcghépvàtáchvàosợisửdụngmọtbộghéplựa
chọnbướcsóng.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 88
II.CácthànhphầncủahệthốngWDM
CácnguồnsángchoWDM
Ghép(kếthợp)ánhsáng(ghépkênh)
Đườngtruyền
Táchánhsáng(táchkênh)
Cácbộghépxenrẽ(adddropmultiplexers)
Chuyểnmạchphânchiakhônggianquang.
Cácnútchuyểnmạch
Cácbộchuyểnđổibướcsóng
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 89
II.1CácnguồnsángchoWDM
Các nguồnlaseryêu cầu chocác hệ thốngWDMrất giống
cáclaserchothôngtincựlyxathôngthường.Tuynhiên,một
sốyêucầukhắtkhehơnvớiWDMvàmộtsốyêucầumớitrở
thànhhiểnnhiên.
Độrộngphổvàđộrộngvạchphổ
Nhinchung,trongmộthệthốngDenseWDMtacầnmộtlaser
chỉcóduynhất1vạchphổ. Cónghĩalàhoặcnólà1DFB
hoặc1DBR.Độrộngvạchphụthuộcvàosốkênhtronghệ
thống và dung sai của các thành phần khác (như bộ

tách/ghépkênhcáchtử).Rõràngvạchcànghẹpthìcàngtốt,
nhưngthườngphàicânnhắcgiữachiphívàlợinhuận.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 90
Độổnđịnhbướcsóng
Tronghầuhếtcáchệthốngcựlyxa(đơn kênh)tacầncác
laservạch phổhẹp,ổnđinhnhằm giảm thiểucáchiệuứng
tánsắcvàcácvấnđềnhưnhiễuphânchiamode.Tuynhiên,
trong 1 hệthốngWDMta cần giảm thiểusựthay đổibước
sóng theo thời gian. Sự dịch 1 hoặc 2nm diễn ra trong vài
giây có thể không ảnh hưởng tới một hệ thống đơn kênh
thôngthườngnhưngnósẽlàmhỏngmộtkênhWDM.
Key prob là trôi bước sóng laser theo thời gian (khoảng 1
hoặc 2 năm).Các mức năng lượng cao tronghốc laservà
trêncácmặtgâyrasựxuốngcấpvậtliệutheothờigian Þ
dịchbướcsóng.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 91
Cáclasercókhảnăngđiềuchỉnh
Cáclasercókhảnăngđiềuchỉnhcólẽrấtquantrọngtrong
cácmạngquangtươnglai:
1. TrongcácmạngLANvàMAN“quảngbávàlựachon”,điều
chỉnh nhanh máy thu hoặc máy phát là cần thiết cho hoạt
độngtổngthểcủahệthống.
2. Trongcácmạngđượcđịnhtuyếntheobướcsóng(chủyếu
là WAN) đầu phát sẽ được báo kênh (bước sóng) nào sẽ
đượcsửdụngtrướckhi1kếtnốiđượcthiếtlập.Khiđónó
cầnđiềuchỉnhtớibướcsóngđó.Trongtrườnghợpnàyđiều
chỉnhkhôngcầnnhanhnhưngphảithậtchínhxác.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 92
Cáclasercókhảnăngđiềuchỉnh(tiếp)
3. TrongphầnlớncáchệthốngWDMhiệnnay,khả

năngđiềuchỉnhhoặcởđầuthuhoặcởđầuphát
khôngbịđòihỏi.Tuynhiên,rấtkhósảnxuấtlasers
hoạt động chính xác ở bước sóng mong muốn.
Điều phải làm là sản xuất hàngloạt và lựa chọn
nhữnglaserstìnhcờhoạtđộngtại bướcsóngta
muốn. Khả năng điều chỉnh giá thấp có thể giúp
khắcphụcvấnđềnàyvàcảvấnđềditần.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 93
Cáclasercónhiềubướcsóng
Mộtbiệnphápchophépđiềuchỉnhrấtnhanhlàđặt
mộtsốlasercóbướcsóngkhácnhaucùngnhautrên
cùng một substrate. Điều chỉnh có thể được thực
hiện rất nhanhbằng cách lựa chọn laser nào phát.
Mặt khác, nhiều tín hiệu có thể phát đi đồng thời.
Nguyênlýnàysẽđượcthảoluậntrongphầnsau.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 94
I.1.1.MultiwavelengthLasers(MWL)
Hìnhtrênchothấythiếtkếmảnglaserđabướcsóng.Mụcđích
là tạo ra nguồnWDM giá thấp cho nhiều kênhở tốc độ 2.4
Gb/s.
Chotớinaycácthiếtbịnhưvậychưacómặttrênthịtrườngvà
thựctếcómộtsốvấnđềsau:
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 95
KhóchếtạocáclaserDBRởbướcsóngyêucầu.
Điềuchỉnhbằngnhiệtthườngsửdụngkhôngthểáp
dụngdochúngcùngnằmtrênmộtsubstrate.
Khiánhsángđượctrộn,mộtlượnglớnbịtổnthất.
Tổnthấtnàycóthểđượckhắcphụcbằngviệcsử
dụng cấu trúc cách tử dẫn sóng và chúng đang
đượcnghiêncứu.

DosựmấtmátánhsángnêntacầnSOAđểkhuếch
đạitínhiệusaughép.Điềunàynảysinhcácvấnđề
xuyênâmvà bão hòa khisửdụngSOA vớinhiều
bướcsóng
MộtsốvấnđềcủaMWL
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 96
I.1.2MultilineLasers
Mộtsốphương ánchohệthốngWDMđượcđề xuấtđòi hỏi
nguồnsáng “đavạch phổ”. Khái niệm ở đây là tạo ra nhiều
bước sóng trong cùng thiết bị. Điều này có một sốưu điểm
tiềmtàngđángkể.
Tronghầuhếtcácthiếtkếlaserta
nõlựcgiảmsốvạchphổxuống
duynhất1vạchvàgiảmđộrộng
củavạchđó.Ởđâytamuốnsửa
laserFPđểtạoracácvạchphổ
cócùngbiênđộvớikhoảngcách
giữacácvạchmongmuốn
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 97
Ưuđiểmcủalaserđavạchphổ
Tacóthểtiếtkiệmchi phícủaviệcsửdụngnhiều
laser.
Khinhiềubướcsóngđượctạoratừmộtnguồnđơn
thìcómộtmốiquanhệcốđịnhgiữacácbướcsóng
được tạo ra. Vì vậy nếu ta ổn định thiết bị cho 1
bướcsóngthìtaổnđịnhnóchomọibướcsóng.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 98
Nhượcđiểmcủalaserđavạchphổ
Takhôngthểđiềuchếtừngkênh(bướcsóng)riêng
bằng cách điều khiển dòng bơm của laser. Một số

dạngđiềuchếngoàicủamỗikênhlàcầnthiết.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 99
I.1.3Cácnguồnphátxạtựphátđược
KhuếchđạiASE
Khi một laser FP thông
thường được bơm dưới
ngưỡngphátlaserthìnótạo
phổđavạchrấtgầnvớiphổ
ta muốn. Đây được gọi là
nguồn ASE. Do nó tạo ra
dướingưỡngphátlasernên
tổngcôngsuấtthấpvàcông
suất được phân bổ cho
nhiềuvạchphổ.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 100
CácnguồnphátxạtựphátđượcKhuếch
đạiASE(tiếp)
Ngoài ra, như thấy trên hình, các vạch tạo ra khác
nhauvềbiênđộ.
Để trở thành nguồn hữu ích, tín hiệu cần được
khuếchđạivàlọchoặcbùtheomộtsố cáchnàođó
saochovạchphổtạoracócùngbiênđộ.
Nhượcđiểm:vạchphổrộng Þ tánsắc.Khóđiềuchế
riêngtừngvạchphổ Þ dùngacousticmodulator.
Điềuchếtừngvạchđangđượcnghiêncứu.