Giải pháp công nghệ trong việc nghiên cứu thiết kế, xây dựng hệ thống cáp quang biển việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

ĐỖ ĐÌNH MINH PHÚC

GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TRONG VIỆC NGHIÊN CỨU THIẾT
KẾ, XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÁP QUANG BIỂN VIỆT NAMHỒNG KÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Chuyên ngành : Điện tử viễn thông

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
NGUYỄN VIẾT NGUYÊN
Hà Nội – 2007


LỜI NÓI ĐẦU
Thông tin liên lạc ngày càng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của xã hội
loài người, thông tin liên lạc là một trong những cơ sở hạ tầng thiết yếu, là điều kiện quan
trọng để phát triển kinh tế và đáp ứng nhu cầu giao tiếp của con người. Hiện tại, với xu
thế toàn cầu hoá, tất yếu phải phát triển các xa lộ thông tin phục vụ cho nhu cầu trao đổi
thông tin và các dịch vụ truyền thông.
Sự đòi hỏi về băng thông ngày càng gia tăng dẫn đến sự phát triển phong phú của
các công nghệ truyền dẫn khác nhau cho nhu cầu kết nối của mạng hiện tại. Mặc dù với
sự phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ đối với kỹ thuật vô tuyến, thông tin vệ
tinh và trên cáp đồng nhưng cáp quang vẫn là một môi trường truyền dẫn lý tưởng với
băng thông gần như vô hạn, suy hao không đáng kể, chi phí sản xuất cũng như chi phí bảo
dưỡng ngày càng thấp là những lợi điểm vượt trội so với các công nghệ truyền dẫn khác.
Trong các công nghệ truyền dẫn trong môi trường sợi quang, công nghệ ghép kênh
theo bước sóng quang (WDM) nổi lên là công nghệ khai thác được tối ưu tài nguyên của

sợi quang, rất linh hoạt trong việc tăng dung lượng cũng như tận dụng được các thiết bị
trên các hệ thống truyền dẫn quang thế hệ trước. Hiện tại, ở Việt Nam, công nghệ ghép
kênh theo bước sóng quang đã được áp dụng và đưa vào khai thác cho các mạng đường
trục và cho các tuyến truyền dẫn quốc tế. Để có thể khai thác và áp dụng công nghệ này
chúng ta cần nắm được nguyên lý hoạt động của công nghệ ghép kênh theo bước sóng,
các thành phần của hệ thống truyền dẫn DWDM, các yếu tố tác động đến sự vận hành của
hệ thống truyền dẫn DWDM cũng như khả năng đáp ứng của của hệ thống DWDM với
mạng hiện trạng. Đây chính là mục đích của đề tài nghiên cứu.
Trong khuôn khổ của một quyển luận văn tốt nghiệp cao học, với mong muốn giới
thiệu hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng và áp dụng công nghệ này vào
thực tế xây dựng, khai thác mạng viễn thông Việt Nam, Tôi đi vào phân tích nguyên lý
ghép kênh theo bước sóng, các thành phần chính trong hệ thống DWDM, các yếu tố cơ
bản cần quan tâm khi sử dụng công nghệ DWDM, các công nghệ truyền tải trên nền công
nghệ DWDM và cuối cùng là áp dụng giải pháp công nghệ trong việc nghiên cứu thiết kế,
xây dựng tuyến truyền dẫn cáp quang biển Việt Nam - Hồng Kông.
Nội dung quyển luận văn được chia làm sáu chương như sau:
Chương I. Công nghệ DWDM. Giới thiệu nguyên lý ghép kênh theo bước sóng.

1


Chương II. Các thành phần của hệ thống DWDM. Giới thiệu các thành phần
chính trong hệ thống DWDM điển hình, xem xét các đặc tính kỹ thuật, cấu trúc cơ
bản, nguyên lý hoạt động của các thành phần này.
Chương III. Các yếu tố cơ bản cần quan tâm khi sử dụng công nghệ DWDM.
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn của hệ thống truyền
dẫn quang sử dụng công nghệ DWDM, nguyên nhân và giải pháp khắc phục
Chương IV. Các công nghệ truyền tải trên nền công nghệ DWDM. Đưa ra cái
nhìn tổng thể về các giao thức, công nghệ truyền tải hiện tại trên nền DWDM như
SONET/SDH, Gigabit Ethernet, IP, RPR.

Chương V. Cấu trúc mạng viễn thông Việt Nam. Giới thiệu cấu trúc tổng thể
mạng viễn thông Việt Nam, định hướng phát triển chiến lược ngành bưu chính
viễn thông cũng như định hướng phát triển cho mạng đường trục và các tuyến
truyền dẫn quốc tế.
Chương VI. Hệ thống cáp quang biển quốc tế Việt Nam - Hồng Kông. Phân
tích lựa chọn vị trí, công nghệ và cấu hình tuyến cho hệ thống truyền dẫn cáp
quang biển quốc tế Việt Nam - Hồng Kông.
Tôi xin trân trọng cám ơn sự quan tâm giúp đỡ và sự hướng dẫn nhiệt tình của Tiến
sỹ Nguyễn Viết Nguyên trong quá trình thực hiện bản luận văn.
Xin cám ơn các thầy cô giáo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình giảng
dạy, trang bị cho tôi kiến thức tổng hợp trong lĩnh vực kỹ thuật điện tử viễn thông.
Xin cám ơn các đồng nghiệp đã đóng góp cho nhiều ý kiến bổ ích trong quá trình
hoàn thiện đề tài.
Bản thân Tôi có nhiều cố gắng, nỗ lực trong quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài,
tuy nhiên do trình độ và thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót. Tôi rất
mong nhận được ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô giáo, chuyên gia và các đồng
nghiệp. Tôi hy vọng bản luận văn này sẽ đóng góp phần nhỏ vào sự nghiệp phát triển,
hiện đại hoá mạng viễn thông Việt Nam.
Hà Nội, tháng 10 năm 2007

Đỗ Đình Minh Phúc
2


CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ DWDM
I.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN
QUANG
Ý tưởng xây dựng một hệ thống truyền dẫn quang tốc độ cao xuất hiện từ rất sớm
vào năm 1958, khi mà tia laser còn đang được nghiên cứu và truyền dẫn quang dùng bước
sóng dẫn hướng được trưng bày tại phòng thí nghiệm vào giữa những năm 60. Tuy nhiên,

trong thực tế các hệ thống truyền dẫn quang không mang tính thực tiễn cho đến khi có các
sản phẩm sợi quang có mức tiêu hao thấp đầu tiên và sự phát minh ra diode laser bán dẫn
vào năm 1970. Với sự hoàn thiện của bộ thu quang và giảm tiêu hao ở sợi quang, tính
hiện thực của các hệ thống truyền dẫn quang đã được khẳng định với tốc độ ngày càng
nhanh từ đầu những năm 70 đến cuối những năm 80, với tốc độ cao 8 Gbps trên khoảng
cách 100 Km đạt được vào giữa những năm 80. Sự giới hạn về khoảng cách của sợi biến
mất vào cuối những năm 80 hầu như đồng thời với sự xuất hiện của bộ khuyếch đại
EDFA. Qua những năm kiểm nghiệm với các khoảng cách dài, hệ thống truyền dẫn sử
dụng bộ khuyếch đại EDFA phát triển rất nhanh. Trong các cuộc thử nghiệm tại phòng
nghiên cứu, với khoảng cách truyền dẫn mô phỏng sử dụng vòng kín (closed loops) được
khuyếch đại, và với hiệu ứng tán sắc của sợi được loại bỏ, khoảng cách truyền dẫn đã
thực sự được mở rộng không giới hạn.
Trong suốt những năm cuối 70 đến giữa những năm 90, dung lượng truyền dẫn tăng
gấp hai lần trong mỗi năm. Một sự kiện đặc biệt chú ý vào cuối những năm 90 đánh dấu
bước tiến quan trọng là với việc tốc độ truyền dẫn đạt Tbps nhờ sử dụng công nghệ
WDM.
Tiêu chuẩn của sợi quang dùng cho truyền dẫn số tốc độ cao được phát triển vào
cuối những năm 1980, dẫn đến sự ra đời tiêu chuẩn mạng quang đồng bộ (SONET) cùng
với hệ thống phân cấp tín hiệu truyền tải đồng bộ (STS) của Mĩ, và cùng thời gian đó tiêu
chuẩn hệ thống phân cấp đồng bộ số quốc tế được ITU - T công bố. Cả hai tiêu chuẩn này
đều liên quan đến các liên kết truyền dẫn quang dùng dòng bit đồng bộ đầu cuối bởi các
chuyển mạch điện. Ngay sau khi tiêu chuẩn SONET và SDH được giới thiệu, các khái
niệm để đi đến dải tần thống nhất phục vụ trong mạng số (B-ISDN) được chấp thuận rộng
rãi, điều đó đồng nghĩa với sự hỗ trợ cho tất cả các dịch vụ đa phương tiện trong mạng
thông dụng.
Sự quan tâm đến các mạng sử dụng sóng ánh sáng bắt đầu vào giữa những năm
1980, nhưng khi phát triển thành mạng diện rộng tồn tại rất nhiều khó khăn về mặt công
nghệ khó có thể vượt qua cho đến khi bộ khuyếch đại quang sợi được phát minh. Hiệu
quả đạt được của hệ thống trong thời kỳ bộ tiền khuyếch đại EDFA nằm trong một cấu
trúc đơn giản, dành cho mạng LAN hoặc MAN. Trong một mạng tiêu biểu kiểu này, mỗi

3


trạm truy nhập được trang bị một nguồn laser đơn giản có khả năng tạo ra ánh sáng có
bước sóng cố định, và chứa đựng một bộ thu quang đơn giản có khả năng điều chỉnh được
để thu bước sóng phát ra từ các trạm phát khác. Tín hiệu từ tất cả các trạm phát được kết
hợp tại star coupler, một thiết bị thụ động có khả năng phân chia tín hiệu tại mỗi trạm thu.
Bằng cách lựa chọn bước sóng thích hợp, mỗi trạm thu có thể thu nhận tín hiệu thu giống
như tín hiệu phát dựa trên việc tạo ra sự liên kết thông suốt từ trạm thu tới trạm phát.
Vào những năm cuối 80 tới giữa những năm 90, các nỗ lực nghiên cứu được đẩy
mạnh vào lĩnh vực công nghệ quang tử và quang điện, bên cạnh đó là sự xuất hiện và triển
khai của các cấu trúc mạng mới. Trong khi công nghệ đa bước sóng đang hoàn thiện, các
cuộc thí nghiệm vẫn tiếp tục cùng với nhiều dự đoán mới về các thiết bị quang.

I.2. CÔNG NGHỆ GHÉP KÊNH TRONG THÔNG TIN QUANG
Ngày nay với nhu cầu sử dụng thông tin hết sức đa dạng, các mạng ngày một mở
rộng do vậy vấn đề đặt ra cho các nhà cung cấp dịch vụ là hết sức nặng nề khi phải giải
quyết rất nhiều vấn đề liên quan đến lưu lượng truyền dẫn. Do những yêu cầu về kinh tế
và những đặc điểm ưu việt của sợi quang đã trình bày ở trên nên sợi quang được dùng
chung cho nhiều thuê bao nên ta phải xem xét đến công nghệ ghép kênh. Hai kỹ thuật
ghép kênh cơ bản có thể sử dụng độc lập hoặc kết hợp với nhau là ghép kênh theo thời
gian TDM và ghép kênh theo bước sóng WDM.

I.2.1. KỸ THUẬT GHÉP KÊNH THEO THỜI GIAN
Theo kỹ thuật này, hệ thống chỉ hoạt động tại một bước sóng quang cố định và duy
nhất. Mỗi thuê bao sẽ được định sẵn một số khe thời gian nhất định tuỳ theo yêu cầu dịch
vụ tuân theo sự điều khiển của ONM (ONM - Optical Network Manager). Tại các điểm
phân phối, công suất quang được chia nhỏ cho các thuê bao giống như phát quảng bá. Tín
hiệu quang sau khi chia được đưa tới các ONU (ONU - Optical Network Unit) để thực
hiện chuyển đổi O/E và thực hiện tách kênh để đưa tới từng thuê bao.

Tx

Sub

ONM
Rx

Splitter

Splitter

Hình 1.1: Cấu hình hệ thống TDM (đơn giản).

4


Để thực hiện thông tin hai chiều có thể sử dụng 2 biện pháp:
- Sử dụng 2 sợi quang: Một chiều cho thông tin tới thuê bao và một chiều cho thông
tin về tổng đài ∏ rất tốn kém về mặt thiết bị nên không thực tế.
- Sử dụng kỹ thuật TCM (TCM - Time Compression Multiplexing): Theo kỹ thuật
này các khung TDM lên và xuống được truyền lần lượt, luân phiên nhau. Như vậy, để
thực hiện truyền song công thì tốc độ bit của bộ thu phát TCM phải lớn gấp hai lần tốc độ
bit gốc ban đầu.
TTCM
TFR

TG
TDM lên

TDM

TDM lên

TDM xuống
TD

TG

Hình 1.2: Giản đồ thời gian trong kỹ thuật TCM.
TD : Thời gian trễ.
TFR: Thời gian của khung TDM lên hay xuống.
TG : Thời gian bảo vệ an toàn.
Theo giản đồ thời gian, ta có: TTCM ≥ 2. (TD + TFR + TG)
Nhận xét: Với việc ứng dụng kỹ thuật TCM thời gian truyền dẫn 1 khung TDM
luôn luôn lớn hơn 2 lần thời gian của 1 khung TDM.

Ký hiệu:

I.2.2. KỸ THUẬT GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM
Hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng có thể xem như là một phương
pháp dùng nhiều hệ thống thông tin quang một bước sóng lên trên một sợi quang. Mỗi hệ
thống đơn lẻ hoạt động tại một bước sóng λi khác nhau.

5


TUYẾN 1
Bộ phát

λ1

λ1

Bộ lặp

Bộ thu

TUYẾN 2
Bộ phát

λ2

λ2

Bộ lặp

Bộ thu

.
.
.

.
.
.
TUYẾN N
λN

λN

Bộ phát

Bộ lặp

Bộ thu

λ1

λ1
λ1,.....,λN

Bộ phát
.
.
.

Bộ thu

Bộ

Bộ

Bộ

ghép
kênh

lặp

phân

kênh

Bộ phát

Bộ thu
λN

λN

Hình 1.3: Nguyên lí hệ thống thông tin quang sử dụng công nghệ WDM.
Nguyên lí của công nghệ này là ghép các nguồn phát tại các bước sóng λi khác nhau
vào cùng một sợi quang. Sau khi truyền dẫn trên sợi quang, các tín hiệu λi được tách ra tới
các bộ thu khác nhau. Thiết bị đầu vào phải bơm các tín hiệu từ các nguồn khác nhau vào
sợi quang với tổn hao ít nhất: đây gọi là bộ ghép kênh. Thiết bị tách bước sóng gọi là bộ
phân kênh.
Khi ánh sáng lan truyền theo hướng ngược lại, bộ ghép kênh trở thành bộ phân kênh.
Tuy nhiên, hiệu quả ghép kênh không cần thiết giữ được trong trường hợp này (ví dụ: bộ
6


ghép kênh dùng cáp quang đơn mode ở đầu vào và cáp quang đa mode ở đầu ra, tổn hao
ghép kênh sẽ lớn theo chiều ngược lại). Các bộ ghép kênh được thiết kế dùng cáp quang
vào và ra đồng nhất đều có thể dùng theo chiều ngược lại. Có thể dùng một thiết bị đồng
nhất cho cả hai chức năng ghép và phân kênh.
Như đã biết, sợi quang có đặc tính suy hao thấp tại hai vùng bước sóng 1310nm và
1550nm.
Suy hao
(dB/km)
100
10

1
0,1
nm
600

800

1000

1200

1400

1600

Hình 1.4: Phân bố suy hao của sợi quang.
Thời kỳ đầu, để lợi dụng đặc điểm này, người ta dùng hai bước sóng 1310nm và
1550nm ghép vào sợi quang, tại đầu thu người ta dùng hai của sổ thu 1310nm và 1550nm.
Đây chỉ là bước sơ khai, chưa mang tính công nghệ ghép kênh theo bước sóng. Hiện nay,
người ta dùng nhiều bước sóng trong mỗi cửa sổ ghép vào sợi quang như vậy có một vấn
đề đặt ra là khoảng cách giữa các kênh quang sẽ rất gần nhau nên bộ phát tín hiệu quang
phải có đặc tính phát ra tín hiệu có phổ quang rất hẹp.
So với phương pháp truyền dẫn hiện tại, phương pháp này chỉ khác ở phần truyền tín
hiệu quang trên sợi quang (thêm bộ ghép kênh và bộ phân kênh). Như vậy mục đích của
công nghệ ghép kênh theo bước sóng thực chất là khai thác tối đa tài nguyên của sợi
quang, làm tăng dung lượng đường truyền mà không nhất thiết phải tăng tốc độ tín hiệu.

7

Kết luận: Công nghệ ghép kênh theo bước sóng mang tính đột biến trong hệ thống
thông tin cáp sợi quang, nó khai thác được tiềm năng to lớn của sợi quang. Công nghệ này
có các ưu điểm nổi bật:
- Có thể áp dụng được đối với tất cả các loại tín hiệu vì công nghệ WDM ghép kênh
khi tín hiệu đó đã được điều chế thành tín hiệu quang. Như vậy, công nghệ WDM cho
phép truyền được cả tín hiệu tương tự và tín hiệu số trên sợi quang.
- Có thể tăng dần dần dung lượng của tuyến truyền dẫn theo nhu cầu sử dụng.
- Cho phép tăng dung lượng của tuyến truyền dẫn mà không cần tăng số lượng sợi
quang, không làm tăng tốc độ tín hiệu (thực chất là dùng nhiều kênh tín hiệu trên cùng
một sợi quang). Phương pháp này rất phù hợp cho các tuyến truyền dẫn có khoảng cách
lớn, số lượng sợi quang ít, tốc độ truyền dẫn cao như các tuyến cáp quang đường trục, liên
quốc gia.
- Tiết kiệm kinh phí vì tận dụng được các thiết bị trên tuyến, các tuyến cáp vốn có
(không cần lắp đạt các sợi quang mới) chỉ cần lắp đặt thêm một số thiết bị mới (không
phải thay thế toàn bộ).

8


CHƯƠNG II. CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG DWDM
Để thực hiện đa truy nhập cho hệ thống thông tin quang bắt buộc phải có các thiết bị
thu, phát, các truyền dẫn quang. Ngoài ra còn cần một số các thiết bị có khả năng cho
phép dễ dàng ghép tách các luồng quang. Ta sẽ nghiên cứu lần lượt các thành phần của hệ
thống DWDM. Dưới đây là sơ đồ của một hệ thống truyền dẫn DWDM.
Sơ đồ khối:

N g u å n th « n g
tin

§ iÒ u c h Õ

quang

K huyÕch
®¹i c«ng
su Ê t

K huyÕch
®¹i ®−êng
tru y Ò n

T ¸ch sã n g
quang

T iÒ n
khuyÕch
®¹i

B é lä c

L aser

T r¹ m ® Ýc h

T r¹ m n g u å n

Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống truyền dẫn DWDM.

II.1. SỢI QUANG
Đây là thiết bị đấu nối liên kết lý tưởng giữa các trạm đầu cuối, có nhiệm vụ truyền
tải thông tin dưới dạng các xung ánh sáng. So với các môi trường truyền dẫn khác sợi

quang có rất nhiều ưu điểm, sau đây là một vài ưu điểm nổi bật của sợi quang:
- Băng thông rộng: Cáp quang có băng thông rộng tới vài nghìn GHz.
- Không bị xuyên âm giữa các sợi: Do tín hiệu trên sợi quang là tín hiệu quang nên
chúng không tạo ra trường điện từ xung quanh. Do đó không có hiện tượng xen lẫn
trường điện từ giữa các sợi nên không có hiện tượng xuyên âm giữa các kênh.
- Trọng lượng nhẹ và kích thước nhỏ thuận lợi cho việc di chuyển và lắp đặt.
- Suy hao cực thấp cho phép chuyển tải thông tin đi rất xa.
- Sợi quang làm từ vật liệu rẻ tiền nên giá thành thấp.

9


II.1.1. GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI SỢI QUANG ĐANG SỬ DỤNG PHỔ
BIẾN
Các tuyến thông tin trên thế giới hiện nay phổ biến dùng loại cáp quang đơn mode
theo khuyến nghị G.652 của ITU - T. Sau đây là các thông số về suy hao và tán sắc của
loại sợi này:
Bước sóng ( nm )
1310
1550

Hệ số suy hao
( dB/Km )
1
0,5

Hệ số tán sắc
( ps/nm.Km )
3,5
20

Bảng 2.1: Thông số về suy hao và tán sắc của sợi quang đơn mode theo khuyến nghị
G.652 của ITU – T.
Loại sợi quang này được khuyến nghị dùng tại bước sóng ở vùng cửa sổ thứ nhất
của loại sợi quang (1310nm), và thực tế là hầu hết các hệ thống đơn bước sóng hoạt động
tại bước sóng 1310nm đang sử dụng loại sợi này, lý do là chúng có hệ số tán sắc và hệ số
suy hao chấp nhận được.
Tuy nhiên khi áp dụng trong hệ thống WDM có một số nhược điểm sau:
- Cửa sổ vùng 1310nm bé, không ghép được nhiều bước sóng.
- Suy hao còn lớn.
- Các bộ khuyếch đại quang trong hệ thống WDM thường hoạt động tại cửa sổ
1550nm, do vậy không phù hợp với sợi G.652.
Hiện nay đã sản xuất được loại sợi hoạt động tối ưu tại cửa sổ 1550nm, đây là sợi
quang đơn mode có tán sắc dịch chuyển và tuân theo khuyến nghị G.653 của ITU- T, loại
sợi này tận dụng được hệ số suy hao của bước sóng 1550nm và hệ số tán sắc của bước
sóng 1310nm. Đây là loại sợi được khuyến nghị dùng cho các hệ thống WDM.

10


ps/nm.Km 6
5
4
3
2
1
0
1500

1520

1540

1560

1580

1600

Bước sóng
Hình 2.2: Hệ số tán sắc của cáp quang G.653.

II.1.2. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA SỢI QUANG
Để đánh giá chất lượng sợi quang, người ta đánh giá qua một số các thông số:
- Góc giới hạn phản xạ toàn phần θC : Muốn tia sáng truyền qua được thì phải đảm
bảo góc θ < θC

⎛n ⎞
θ c = arccos⎜⎜ 2 ⎟⎟ ≈ 2∆
⎝ n1 ⎠

- Khẩu độ số của sợi quang NA: Khi đưa ánh sáng từ không khí vào sợi quang thì
ánh sáng cũng bị khúc xạ. Với sợi chiết suất bậc thì chỉ những tia nào nằm trong hình nón
có góc sinh mới thoả mãn điều kiện phản xạ toàn phần. Đây là thông số cơ bản thể hiện
hiệu suất ghép giữa nguồn quang và sợi quang.

NA = θ m = n1.θ c = n1. 2∆
- Tán sắc: là hiện tượng do một số nguyên nhân dẫn đến xung ánh sáng sau khi
truyền qua sợi quang bị giãn rộng so với ban đầu. Các nguyên nhân đó có thể là:
+ Tán sắc mode: Trong sợi quang đa mode tốc độ lan truyền của các mode là khác

nhau dẫn đến làm giãn xung ánh sáng và co hẹp khoảng trống thời gian giữa các xung
cạnh nhau. Đây là nguyên nhân chủ yếu gây ra giãn xung ánh sáng trong sợi đa mode.
+ Tán sắc vật liệu và tán sắc dẫn sóng: Trên thực tế chiết suất của vật liệu làm sợi
phụ thuộc vào bước sóng. Nếu nguồn phát phát ra ánh sáng hoàn toàn đơn sắc thì không
có tán sắc này, nhưng thực tế không thể đạt được như vậy do bản chất của quá trình phát

11


bức xạ của nguyên tử. Ngay cả các tia laser cũng có 1 giải phổ với độ rộng ∆λ ≠ 0, mặc
dù là rất nhỏ. Do vậy vẫn gây ra hiện tượng giãn xung ánh sáng.
Giả sử xung ánh sáng có độ rộng phổ ∆λ, được truyền qua khoảng cách L thì độ lệch
thời gian ∆τ được xác định theo công thức:
∆τ = D(λ).∆λ.L
D(λ) là hệ số tán sắc và có thể biểu diễn dưới dạng:
D = M(λ) - W(λ).
Hệ số M(λ) phụ thuộc vào vật liệu chế tạo sợi và bước sóng ánh sáng được gọi là hệ
số tán sắc vật liệu:
2

M(λ ) =

λ 0 d n 1 (λ )
⇒ τ max = M (λ ).L.∆λ
.
c
dλ2

W(λ) gọi là tán xạ dẫn sóng (là hiện tượng chung trong truyền sóng ống dẫn sóng
điện môi mà sợi quang chỉ là trường hợp đặc biệt). Tán xạ dẫn sóng được xác định:

W (λ ) =

n g 2 .(n1 − n 2 ).1,984
c.λ o .V

⇒ τ wg = W (λ ).L.∆λ

Bằng đồ thị tán sắc người ta nhận thấy tại bước sóng λ =1,3µm thì tán sắc vật liệu và
tán sắc sóng bù trừ cho nhau, tại bước sóng này trong sợi quang đơn mode gần như không
có tán sắc và băng tần truyền dẫn của sợi quang đơn mode là cực lớn. Do đó người ta hay
sử dụng bước sóng 1,3µm để thực hiện tuyến thông tin quang.

D
Tán sắc vật liệu
Tán sắc tổng
λ

0
1,3µs

Tán sắc dẫn sóng

Hình 2.3: Đồ thị tán sắc.

12


- Quan hệ giữa tán xạ và độ rộng băng truyền:
Giả sử xung điện kích thích là một xung Dirac, xung đáp ứng có dạng phân bố

Gauss:
⎛ 2⎞

1
−t
. exp⎜⎜ 2 ⎟⎟
τ 2π
⎝ 2τ ⎠

với độ rộng xung là τS. Tại đầu thu xung nhận được có độ rộng τR > τS.
Độ giãn xung giữa xung phát và xung thu do tán sắc có thể được xác định theo công
thức:

τ = τ R2 − τ S2

Nếu xung phát ra rất hẹp ( τS << τR ) thì có thể coi gần đúng τ ≈ τR.
Nếu điều chế với tín hiệu hình sin với tần số ω thì sợi quang được coi gần đúng như
một bộ lọc thông thấp với hàm truyền đạt biên độ Gauss:

⎛ − ω 2 .τ 2 ⎞
⎟⎟
H ( f ) = exp⎜⎜
2
⎝
⎠
Độ rộng băng tần truyền dẫn chỉ tần số điều chế tín hiệu quang cao nhất có thể đạt
được. Nó được định nghĩa là tần số tín hiệu điện ωelect mà tại đó công suất quang xoay
chiều giảm 3dB (biên độ giảm lần) so với công suất quang một chiều, khi đó tần số tín
hiệu điện được tính như sau:

ω elect =

0,83

σ

H(f)

1

2

ω

ωelect

Hình 2.4: Mối quan hệ giữa tần số tín hiệu điện với hàm truyền đạt
Độ rộng băng truyền trên một Km sợi:

B = f elect =

ωelect 0,83 0,132
[Hz.Km]
=
=
2π
2πτ
τ

Với τ là tán xạ tổng cộng trên 1 Km sợi quang, được xác định theo công thức:

τ = τ 2mod e + (τ max + τ¦Wg )

2

13


- Tổn hao: Khi lan truyền trong sợi quang, công suất ánh sáng bị tổn hao. Để định
lượng người ta đưa ra hệ số tổn hao trên 1km sợi: α [dB/Km]. Có nhiều nguyên nhân gây
tổn hao:
- Tổn hao do hấp thụ: ánh sáng truyền trong sợi quang bị vật liệu làm sợi quang và
các tạp chất hấp thụ một phần năng lượng và chuyển hoá nhiệt.
- Tổn hao do tán xạ Rayleigh: Tán xạ Rayleigh là hiện tượng ánh sáng bị tán xạ theo
các hướng khác nhau khi gặp phải các vật nhỏ có kích thước không quá lớn so với
bước sóng ánh sáng. Độ lớn của suy hao do tán xạ Rayleigh tỷ lệ nghịch với mũ 4
bước sóng ánh sáng:
αtx(λ) = αtx(λ0).(λ/λ0)4
Có thể nói bước sóng ánh sáng càng dài thì suy hao do tán xạ Rayleigh càng ít.
Tổng hợp các tiêu hao trong sợi quang và biểu diễn theo bước sóng ta thu được phổ
tổn hao của sợi quang:
α[dB/Km]
10

0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6

λ[µm]

Hình 2.5: Phổ tổn hao của sợi quang.
Theo phổ tổn hao này có 3 vùng cửa sổ bước sóng mà tại đó suy hao của sợi quang

là cực tiểu:
- Vùng cửa sổ 0,8 µm: αmin ≈ 2 ÷ 3 dB/Km. Tổn hao như vậy vẫn còn là lớn nên
hiện nay không còn được sử dụng.
- Vùng cửa sổ 1,3 µm: Tại vùng này có tổn hao thấp (αmin ≈ 0,35 dB/Km). Tại bước
sóng này tán xạ dẫn sóng và tán xạ vật liệu triệt tiêu nhau ⇒ với sợi quang đơn mode gần
như không có tán xạ nên được dùng để truyền thông tin dung lượng cực lớn đi xa hàng
chục Km mà không cần bộ lặp.
- Vùng cửa sổ 1,55 µm: Tại vùng này có tổn hao cực thấp (αmin ≈ 0,16 dB/Km) nên
có thể truyền tín hiệu đi rất xa. Tuy nhiên tại bước sóng này thì trong sợi tồn tại cả tán sắc
vật liệu và tán sắc dẫn sóng. Để khắc phục người ta sử dụng loại sợi tán sắc dịch chuyển.
Theo đó bằng nhiều cách tác động như thay đổi qui luật phân bố chiết suất, thay đổi
14


đường kính sợi ... để cho đồ thị tán sắc vật liệu và đồ thị tán sắc dẫn sóng cắt nhau tại
bước sóng 1,55 µm.
Ngoài các tổn hao trên còn một số các tổn hao khác khi thực hiện tuyến thông tin
quang như:
- Tổn hao tại các Connector: Sử dụng các Connector sẽ tạo điều kiện thuận tiện cho
việc kiểm tra và bảo dưỡng vì vậy các Connector thường được dùng để ghép nối sợi
quang với thiết bị đầu cuối đường truyền hoặc các trạm lặp. Chúng gây suy hao αcon ≈ 0,4
dB/1 Connector.
- Tổn hao do hàn nối: Nếu cự ly thông tin lớn hơn độ dài cuộn cáp thì phải hàn nối.
Mỗi mối hàn gây tổn hao cỡ 0,1 dB/ 1 mối hàn.

II.2. THIẾT BỊ PHÁT QUANG - NGUỒN QUANG
Trong thông tin quang, một bộ phát bao gồm nguồn quang và mạch điều chế. Nguồn
quang tạo ra sóng mang quang và mạch điều chế có nhiệm vụ điều chế sóng mang đó theo
tín hiệu cần truyền.
Nguồn quang trong hệ thống WDM cũng không có gì khác so với nguồn quang của

các hệ thống thông tin quang khác, tuy nhiên do được ứng dụng trong các tuyến truyền
dẫn tốc độ cao và rất cao nên nguồn quang trong hệ thống WDM thường là diode laser,
yêu cầu có độ rộng phổ hẹp (càng hẹp càng tốt) để tránh xuyên âm, có thể điều chỉnh
được bước sóng quang phát ra. Sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu một số loại Diode laser
được sử dụng trong hệ thống WDM.

II.2.1. DIODE LASER FABRE - PEROT
Diode laser Fabry - Perot là diode laser có cấu trúc cơ bản (hình 2.6). Vùng hoạt
động được chứa đựng trong một hộp quang có cấu trúc hình chữ nhật, với bộ phận gương
phản xạ ở hai bên. Bề mặt cắt trong hình hoạt động như một gương, cung cấp bộ phận
phản xạ trong vì có sự khác biệt về hàm khúc xạ của vật chất trong hộp và trong không
khí. Với sự hoạt động của bộ phận gương phản xạ tương tự như bộ khuyếch đại quang
bán dẫn. Trong hộp cộng hưởng FP, ánh sáng được phản xạ tới và lui giữa các gương, với
một số bước sóng được tăng cường với hệ số khác nhau bởi sự phản xạ của sóng ở trong
hộp cộng hưởng.
Cũng tương tự như trong trường hợp của LED, năng lượng được chuyển đổi từ
dạng điện thành dạng quang thông qua bức xạ tái hợp lỗ trống - điện tử trong vùng hoạt
động. Sự phân cực đạt được nhờ dòng điện được bơm vào chuyển tiếp. Bước sóng dài
nhất của photon phát xạ được ấn định bởi dải phát xạ của vật liệu, nhưng dải bước sóng
phát ra trong laser được giới hạn và được tăng cường bởi hình dạng của hộp cộng hưởng.

15


Bề mặt
cắt

+

p

-

n
i

Hình 2.6: Laser Fabry - Perot.

II.2.2. LASER ĐƠN MODE
Diode laser FP phát ra nhiều mode dọc không mong muốn. Một loại diode laser
khác gọi là laser đơn mode khử các mode bên và tạo ra chỉ một mode cơ bản. Các loại
laser đơn mode bao gồm: Laser DFB (Distributed feedback: phản hồi phân bố), laser
DBR (Distributed Bragg Reflector: phản xạ Bragg phân bố).
II.2.2.1. LASER DFB
Laser DFB dùng kiểu phản xạ Bragg để khử các mode không mong muốn. Laser
DFB có một cấu trúc tuần hoàn trong buồng cộng hưởng với chu kỳ A. Do cấu trúc tuần
hoàn nên sóng tới có ảnh hưởng đến sóng phản xạ. Để có cộng hưởng dương, sự sai pha
sau một chu kỳ cần là 2πm , với m là các số nguyên và được gọi là bậc tán xạ Bragg.
Với m = 1, bước sóng Bragg bậc 1 là: 2π = 2Λ

2πn

λB

hay λ B = 2Λn

II.2.2.2. LASER DBR
Laser DBR cũng sử dụng nguyên lý phản xạ Bragg để tạo ra một mode dọc. Sự khác
biệt giữa DBR và DFB là laser DBR có cấu trúc nhiễu xạ bên ngoài buồng cộng hưởng.
Bước sóng phát λB được quyết định bởi chu kỳ Λ của cách tử nhiễu xạ:

λB =

2n e Λ
l
16


với ne là hằng số lan truyền của mode, l là số nguyên chỉ bậc của cách tử.

II.2.3. LASER ĐIỀU CHỈNH ĐƯỢC
Có ba loại diode laser điều chỉnh được dựa trên cấu trúc DBR. Chúng đều có vùng
hoạt động (A), vùng phản xạ (B). Để điều chỉnh tốt hơn, một số DBR còn có vùng điều
chỉnh pha (P). Nhìn chung, bước sóng ra có thể điều chỉnh bằng cách cho dòng điện vào
cực B (phản xạ Bragg) hay cực P (pha) hoặc cả hai.
Tính điều chỉnh của laser DBR có thể được hiểu như sau: sự kết hợp giữa vùng hoạt
động và vùng pha có thể xem như một kiểu laser FD (với một mặt có hệ số phản xạ bằng
0), vùng phản xạ Bragg có thể được xem như là bộ lọc quang. Do đó, ánh sáng phát xạ
cuối cùng ở đầu ra được lọc bởi bộ phản xạ Bragg. Do bề rộng phổ hẹp của bộ lọc Bragg,
chỉ có một mode dọc có thể đi qua bộ lọc còn các mode dọc khác bị triệt tiêu.
Từ phương trình: λ B = 2Λn khi dòng thiên áp của bộ phản xạ Bragg thay đổi, bước
sóng Bragg giảm khi dòng điện tăng ⇒ bước sóng trung tâm của dải thông bộ lọc Bragg
chuyển xuống bước sóng ngắn hơn khi dòng điện tăng lên. Nếu độ dịch của bước sóng
trung tâm không đủ lớn, các mode dọc tương tự từ phần FP sẽ qua được bộ lọc.

(a)

(b)

(c)

Hình 2.7: Laser DBR điều khiển được.
(a) Điều khiển phản xạ Bragg, (b) Điều khiển chọn pha (c) Điều khiển cả pha và Bragg.

II.3. BỘ GHÉP KÊNH VÀ PHÂN KÊNH QUANG
Hiện nay có ba phương pháp ghép kênh đang được sử dụng:
- Dùng bộ lọc.
- Dùng cách tử.
- Dùng phương pháp ghép sợi quang.
Sau đây chúng ta sẽ lần lượt xem xét cả ba phương pháp trên.

II.3.1. KỸ THUẬT DÙNG BỘ LỌC
Bộ lọc quang sử dụng trong thiết bị WDM là bộ lọc điện môi, làm việc theo nguyên
tắc phản xạ tín hiệu ở một dải phổ và cho phần phổ còn lại đi qua. Trong kỹ thuật này,
17


người ta dùng bộ lọc giao thoa. Có hai bộ lọc thường được dùng, đó là bộ lọc sóng dài và
bộ lọc sóng ngắn. Các bộ lọc này có nhiều lớp chiết suất thấp (L) và chiết suất cao (H)
xen kẽ nằm trên lớp đế (S). Mỗi lớp có độ có độ dày quang ne = λ0/4 với lọc bậc 0 và ne =
3λ0/4 với lọc bậc 1. Các bộ lọc hoạt động dựa trên nguyên tắc của buồng cộng hưởng
Fabry - Perot, sóng ánh sáng nào có thể tạo ra trong buồng cộng hưởng một sóng đứng
thì truyền dẫn đạt cực đại tại bước sóng đó. Thông thường cấu trúc ngăn xếp được sử
dụngtrong hầu hết các trường hợp để đạt được góc cắt sắc và có độ phản xạ công suất cao
(R > 99%) trong dải phổ cho trước, đồng thời lại đạt được chất lượng truyền dẫn tốt trong
dải phổ còn lại (T > 99%). Có hai loại bộ lọc:
- Bộ lọc thông dải bao gồm bộ lọc thông thấp (SWPF) và bộ lọc thông cao (LWPF),
trong đó SWPF sử dụng cấu trúc bộ lọc bậc 0 còn LWPF sử dụng cấu trúc lọc bậc 1.
Bộ lọc thông dải được đặc trưng bởi bước sóng cắt λc.
- Bộ lọc băng (BPF) được tạo ra từ nhiều bộ cộng hưởng, được đặc trưng bởi bước

sóng trung tâm λ0 và độ rộng băng thông ∆λ của bộ lọc.
Để tạo được các bộ ghép kênh và phân kênh, người ta phải bố trí các phần tử lọc,
phản xạ theo các góc hợp lý sao cho nó có thể lọc được tín hiệu này và phản xạ tín hiệu
khác đi đúng hướng.

II.3.2. KỸ THUẬT DÙNG CÁCH TỬ
Bộ ghép kênh phân chia theo bước sóng dùng các bộ lọc không dùng được khi số
kênh tăng lên quá nhiều hoặc khi các bước sóng trở nên quá gần nhau. Cách tử có ưu
điểm là đồng thời tản xạ tất cả các bước sóng do đó nó có khả năng tạo ra được một thiết
bị đơn giản phục vụ nhiều bước sóng.
II.3.2.1. CÁCH TỬ PHẢN XẠ
Cách tử có một bề mặt quang dùng để phản xạ ánh sáng, trên đó có rất nhiều khe
(hàng chục đến hàng nghìn khe/1 milimet). Cách tử có đặc tính tán xạ ánh sáng theo các
hướng liên quan tới bước sóng. Như vậy ánh sáng đến với nhiều bước sóng sẽ được phân
chia theo các hướng khác nhau. Ngược lại các bước sóng λ1,λ2 .... λn đến từ nhiều hướng
khác nhau có thể được tập trung lại theo một hướng.

18


tia tíi

d

α
β

ph¸p tuyÕn

tia ph¶n x¹

Hình 2.8: Nguyên lí tán xạ của cách tử.
∆0 = d (sinα - sinβ)
Độ tán sắc của cách tử:

dα
k
=
dλ d.cosα

Độ phân giải của cách tử: Rmax = kN0 với N0 là số khe của cách tử
Theo hướng phản xạ, đo theo pháp tuyến với cách tử, các sóng đi từ các khe khác
nhau sẽ có cùng pha nếu sai khác về đường đi bằng số nguyên lần bước sóng:
∆0 = d (sinα - sinβ) = kλ (*)
với λ là độ dài bước sóng, d là hằng số cách tử, k = 0,1,2 .... là bậc của cách tử, thông
thường chỉ có k = 1 (tán xạ bậc 1) được xem xét.
Một điều kiện thường gặp trong cách tử là điều kiện Littow, xảy ra khi tia tới và tia
tán xạ cùng phương, tức là: α = -β = θ, (k = 1), khi đó phương trình (*) trở thành:
2dsinα = λ
Từ phương trình (*) suy ra độ tán sắc góc K:

K=

sin α − sin β
dα
k
=
=
dλ d.cosα
λcosα

Khi α ∏ θ, thì giá trị của K sẽ là:

K≈

2tgθ

λ

Như vậy, tia sáng có bước sóng λ và góc tới α thoả mãn phương trình (*), tán xạ tại
góc θ ⇒ tia sáng có bước sóng λ + ∆λ muốn tán xạ tại góc θ cần chiếu tới cách tử tại góc
α = θ + K.∆λ
Từ những cơ sở lí thuyết đã trình bày ở trên có thể xây dựng bộ ghép kênh và phân
kênh theo bước sóng:
19


cáp quang
vào

α

cáp quang
ra

f

f

Hình 2.9: Cấu trúc một bộ ghép kênh và phân kênh quang dùng cách tử.

Khoảng cách giữa các góc tới ∆α được tính như sau (giả thiết b << f):

∆α =

b
f

với b là khoảng cách giữa các sợi quang được tính theo công thức:
b = f.K.∆λ
Độ phân giải lớn nhất của cách tử có thể đạt được là:

R Smax =

λ
= k.N 0
dλ

Trong đó N0 là số khe (thường rất lớn), trong thực tế khoảng cách 0,5nm giữa các
kênh đạt được với các bộ ghép kênh dùng cách tử. Trong quang học, độ phân giải là
chuẩn λ = 0,5.10 6 thường dùng cho các cách tử phản xạ.

dλ

20


II.3.2.2. CÁCH TỬ TRUYỀN DẪN
Cách tử truyền dẫn là một thiết bị gồm một khối kính hai mặt nhẵn, một mặt được
phủ nhựa trong suốt có xẻ rãnh (rất nhiều rãnh nhỏ gần nhau). Mỗi rãnh có thể xem như là
một lăng kính.

γ
Trong đó:
n: Chiết suất rãnh.
γ: Góc nghiêng của rãnh.
d: Khoảng cách rãnh.

β
d
n

Hình 2.10: Cách tử truyền dẫn.
II.3.2.3. CÁCH TỬ CONG
Cách tử cong được dùng theo kiểu phản xạ, góc nghiêng của nó được tính toán như
cách tử phản xạ. Về mặt lý thuyết, góc nghiêng của cách tử phải thay đổi liên tục để giữ
hằng số giữa pháp tuyến với mỗi bề mặt.
A

N

C

B

Hình 2.11: Cách tử cong.

21


II.3.3. PHƯƠNG PHÁP GHÉP SỢI QUANG
Đây là phương pháp được nghiên cứu từ nhiều năm nay, tận dụng việc tương tác của

ánh sáng giữa các sợi quang. Bằng cách đặt hai sợi quang nằm cạnh nhau trên chiều dài L
sẽ làm cho ánh sáng trên sợi này truyền qua sợi kia, đây là cấu trúc cơ bản của bộ ghép.

R

L

Hình 2.12: Tương tác giữa hai sợi quang.
Để có được hệ số ghép cao, cần phải đặt hai sợi quang thật gần nhau, chỉ vài µm. Có
nhiều phương pháp để đạt được điều này, tuy nhiên hai phương pháp phổ biến nhất là làm
nóng chảy và mài vỏ sợi quang.
Kết luận: Trong các phương pháp ghép kênh trên thì phương pháp dùng cách tử
hiện được dùng nhiều hơn cả trong hệ thống WDM, ngoài những loại cách tử đã trình bày
ở trên, có rất nhiều loại cách tử được sử dụng với các mục đích khác nhau. Do cách tử có
thể chế tạo rất gọn nhẹ nên có thể chế tạo chúng ngay trên thân sợi quang. Một ứng dụng
quan trọng của cách tử là bộ tách bước sóng, đảo pha. Cách tử thường được sử dụng kết
hợp với các lăng kính hoặc các thấu kính gương lõm.

II.4. BỘ KHUYẾCH ĐẠI QUANG
Trên đường truyền tín hiệu quang có rất nhiều nguyên nhân gây ra sự suy hao về
công suất, nguyên nhân do tổn hao từ các bộ ghép nguồn vào sợi quang, tại các mối hàn
sợi quang và từ cáp quang vào bộ thu, đặc biệt là suy hao quang do vật liệu chế tạo sợi
quang. Vì các lý do trên mà ở các tuyến truyền dẫn có khoảng cách lớn, các suy hao làm
cho tín hiệu tại đầu thu thấp hơn độ nhạy máy thu. Để khắc phục vấn đề này, người ta
mắc thêm vào hệ thống bộ khuyếch đại quang.
Bộ khuyếch đại quang có ba ứng dụng chủ yếu sau:
- Bộ khuyếch đại công suất là bộ khuyếch đại quang đặt ngay sau bộ phát laser để
tăng mức công suất phát lên cao hơn.
- Bộ khuyếch đại đường thay thế bộ lặp, bộ tái tạo lại một hay nhiều vị trí giữa bộ
phát và bộ thu. Mục đích của chúng là để bù suy hao trên tuyến.

22


- Bộ tiền khuyếch đại được đặt ngay trước bộ thu để tăng độ nhạy thu, yêu cầu này
phải có bộ khuyếch đại mức tạp âm rất thấp.

II.4.1. BỘ KHUYẾCH ĐẠI BÁN DẪN
Có hai loại bộ khuyếch đại bán dẫn được phân biệt là: bộ khuyếch đại Fabry - Perot
và bộ khuyếch đại sóng chạy. Tại bộ khuyếch đại Fabry - Perot, hệ số phản xạ của gương
được giữ đủ để ánh sáng được khuyếch đại lên nhiều lần trong hố cộng hưởng thường là
khoảng 30%. Với bộ khuyếch đại sóng chạy, điều quan trọng nhất lại là tạo ra độ phản xạ
tại hai gương càng thấp càng tốt (thường có giá trị 10-5 đến 10-4).

Ei

1 − R . G s .E i .e − jβL

1

E 0 = (1 − R ) G s E i e − jβL

L
Hình 2.13: Bộ khuyếch đại laser diode sóng chạy.

Ei

1 − R .E i

1 − R . G s .E i .e − jβL

(1 − R )

G s E i e − jβL

1 − R R G s E i e − jβL
1 − R RG s E i e − jβL
1 − R RG s E i e − jβL
1 − R RG s E i e − jβL

1 − R RG s E i e − jβL

L
Hình 2.14: Bộ khuyếch đại laser diode Fabry - Perot.

23


Trong hình trên:
β: Vận tốc góc, hay còn gọi là số sóng (radian/m).
Gs: Hệ số tăng ích của hốc cộng hưởng, được tính bằng:
Gs = e( Γg - α )L
Γ: Hệ số hạn chế của hố cộng hưởng.
g: Hệ số tăng ích theo chiều dài của hố cộng hưởng.
α: Hệ số suy hao của hố cộng hưởng.

II.4.2. BỘ KHUYẾCH ĐẠI TÁN XẠ BRILLOUIN
Tán xạ Brillouin là loại tán xạ phi tuyến trong sợi quang silic khi công suất ánh sáng
tăng lên (từ vài mW). Nó tạo ra ánh sáng có tần số dịch chuyển mà các tần số này có hệ số
tăng ích giúp khuyếch đại ánh sáng yếu. Băng tần khuyếch đại là rất nhỏ so với băng tần

thông tin, ảnh hưởng này rất có ích cho việc khuyếch đại ánh sáng với sự lựa chọn phổ
hẹp và đã được ứng dụng làm bộ khuyếch đại và bộ chọn phổ. Bộ khuyếch đại tán xạ
Brillouin cho phép chọn kênh với độ khác biệt nhỏ tới 1,5 GHz.

II.4.3. BỘ KHUYẾCH ĐẠI TÁN XẠ RAMAN
Tán xạ Raman cũng giống như tán xạ Brillouin. Nhờ tán xạ này năng lượng từ một
bơm laser chuyển tới một tín hiệu yếu, đây là nguyên lý của bộ khuyếch đại tán xạ
Raman. Trong tán xạ Raman, phổ khuyếch đại lớn hơn nhiều so với tán xạ Brillouin.

II.4.4. BỘ KHUYẾCH ĐẠI QUANG PHA TẠP SỢI
Bộ khuyếch đại DFA là một bộ khuyếch đại quang được xây dựng trên một nguyên
lý khác so với các bộ khuyếch đại trước đó. Nhờ nguồn bơm bên ngoài, các ion Erbium
(Er3+) được bơm các mức năng lượng cao, ánh sáng tín hiệu đi vào sẽ kích thích các ion
cộng hưởng này nhảy xuống mức năng lượng cơ bản và tạo ra các photon ánh sáng giống
hệt với ánh sáng tín hiệu (cùng phương, cùng bước sóng và đồng pha) có cường độ lớn.
Kết quả ánh sáng tín hiệu được khuyếch đại lên nhiều lần.

24