Kỹ thuật đa truy nhập trong mạng quang và ứng dụng

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học bách khoa hà nội
--------------------------------------------


luận văn thạc sĩ khoa học


kỹ thuật đa truy nhập trong mạng
quang và ứng dụng

ngành: xử lý thông tin và truyền thông
M số:


Nguyễn thế dơng




Ngời hớng dẫn khoa học: PGS -TS. Đặng văn chuyết

hà nội 2006


-i-
Lời cam đoan

Em xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của bản thân.
Các nghiên cứu trong luận văn này dựa trên những tổng hợp lý thuyết và hiểu
biết thực tế của em, không sao chép.



Tác giả luận văn






Nguyễn Thế Dơng

-ii-
Mục lục
Nội dung Trang
Lời Mở đầu .............................................................................................


Chơng 1: các phần tử sử dụng trong mạng
quang đa truy nhập

1.1 giới thiệu chung .................................. 1
1.2 Bộ ghép hình sao quảng bá .... 2
1.3 bộ ghép kênh và tách kênh ........................................... 4
1.4 điốt laze điều chỉnh đợc bớc sóng. .................... 7

1.4.1
Điều chỉnh nhiệt. ...........................................................................
8
1.4.2 Điốt laze điều chỉnh đợc bớc sóng sử dụng hốc ngoài............... 8
1.4.3
điốt laze hồi tiếp phân bố (DFB) hai đoạn.....................................
10
1.4.4 Điốt laze phản xạ phân bố Bragg hai đoạn và ba đoạn. ................ 11
1.5 bộ lọc quang điều chỉnh đợc ................................ 12
Chơng 2 : Kỹ thuật đa truy nhập
phân chia theo bớc sóng - wdma

2.1 Tổng quan về kỹ thuật WDMA....................................... 14
2.2 Mạng WDMA đơn bớc ....................................................... 14
2.2.1 Mạng WDMA quảng bá và lựa chọn ........................................ 14
2.2.2 Mạng WDMA định tuyến theo bớc sóng................................. 20
2.2.3 Các vấn đề liên quan đến hiệu suất và thiết kế mạng .................... 25
2.2.3.1
Vị trí bộ đệm trong mạng WDMA đơn bớc .................................
25
2.2.3.2
Xuyên kênh.....................................................................................
26
2.3 Mạng WDMA đa bớc ......................................................... 29
2.3.1 Khái niệm chung về mạng WDMA đa bớc ................................ 29
2.3.2 Đặc điểm của mạng WDMA đa bớc ....................... 31


-iii-
2.4 ứng dụng mạng kỹ thuật đa truy nhập WDMA 36

2.4. 1 Mạng WDMA đơn bớc .............................................................. 36
2.4.1.1
Mạng LAMBDANET......................................................................
36
2.4.1.2
Mạng RAINBOW............................................................................ 37
2.4.1.3
FOX Bộ kết nối chéo quang tốc độ cao
38
2.4.1.4
HYPASS (High performance packet switch system......
39
2.4.1.5
Mạng RINGGO............................................................................... 42
2.4.2 Mạng WDMA đa bớc .................................................................. 43
2.4.2.1
Mạng Starnet..................................................................................
43
2.4.2.2
Mạng HORNET..............................................................................
44

Chơng 3 : kỹ thuật đa truy nhập
phân chia theo sóng mang phụ SCMA

3.1 Giới thiệu chung .................................................................. 49
3.2 Hiệu suất của mạng scma đơn kênh ..................... 51
3.2.1 Nhiễu lợng tử Short noise ................................... 53
3.2.2 Nhiễu nhiệt của máy thu ............................................................... 54
3.2.3 Nhiễu cờng độ Laser ................................................................... 55

3.2.4 Nhiễu giao thoa quang .................................................................. 55
3.2.5 Tỷ số tín hiệu trên tạp âm tổng....................................................... 58
3.2.6
ứng dụng của các hệ thống SCMA đơn kênh ................................
55
3.3 Đa truy nhập sóng mang phụ đa kênh .................... 60
3.3.1 Khái niệm về hệ thống SCMA đa kênh ........................................ 61
3.3.2 Đặc điểm của hệ thống SCMA đa kênh .................................... 62
3.3.3 Tỷ số tín hiệu trên tạp âm tổng ...................................................... 64
3.3.4
ứng dụng của các hệ thống SCMA đa kênh ..................................
65

Chơng 4 : kỹ thuật đa truy nhập
phân chia theo thời gian TDMA

4.1 Giới thiệu chung .................................................................. 68


-iv-
4.2 Các khái niệm cơ bản của Kỹ thuật TDMA . 68
4.3 ứng dụng mạng Kỹ thuật đa truy nhập TDMA .... 71
4.3.1 ATM-PON (ATM dựa trên mạng quang thụ động) ...................... 71
4.3.2 E- PON (Ethernet dựa trên mạng quang thụ động) ....................... 74

Chơng 5 : kỹ thuật đa truy nhập
phân chia theo m - cdma

5.1 Tổng quan kỹ thuật đa truy nhập CDMA .............. 78
5.2 Các mạng sử dụng kỹ thuật CDMA ............................. 78

5.2.1 Mạng sử dụng kỹ thuật CDMA tách sóng trực tiếp ...................... 78
5.2.2 Mạng CDMA quang kết hợp......................................................... 85
5.2.3 Đặc điểm của các mạng sử dụng kỹ thuật CDMA quang.............. 87

Chơng 6 : đề xuất mô hình ứng dụng mạng
man Tại bu điện hà nội

6.1 Hiện trạng mạng viễn thông của BĐHN .................. 88
6.1.1 Mạng truyền dẫn ........................................................................... 88
6.1.2 Mạng tổng đài ............................................................................... 88
6.1.3 Mạng DDN truyền thống .. 90
6.1.4 Mạng truyền số liệu ATM + IP ..................................................... 90
6.1.5 Mạng truy nhập băng rộng ADSL & SHDSL ................................ 91
6.2
Đánh giá ứng dụng truy nhập quang của bđhn
94
6.3
Dự báo nhu cầu phát triển ............................................
96
6.4
Phân tích giải pháp ứng dụng xây dựng mạng ....
99
6.5 Lựa chọn giải pháp công nghệ truy nhập .............. 103
6.6 Một số chỉ tiêu cơ bản khi xây dựng mạng .. 105
6.7 Đề xuất cấu hình ứng dụng mạng MAN .................... 107
Kết luận................................................................................................. 110
Tài liệu tham khảo ........................................................................... 111


-

v-
Thuật ngữ và chữ viết tắt

ADSL Asymmetric Digital Sub Line Thuê bao số không đối xứng
AON All optical network Mạng toàn quang
ADM Add/ Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xen rẽ
APD Avalanche Photodiode Điốt tách sóng thác
AR Antireflection Coating Vỏ chống phản xạ
ASK Amplitude Shift Keying Khoá dịch biên độ
ATM Asynchronous Transfer Mode Mode chuyển giao không
đồng bộ
B-ISDN Broadband Integrated Service
Digital network
Mạng số liên kết đa dịch vụ
băng rộng
BPF BandPass Filter Bộ lọc băng thông
BRAS Broadband Access Server Server truy nhập băng rộng
CNR Carrier to- Noise Ratio Tỷ số sóng mang trên nhiễu
COT Central Office terminal Thiết bị đầu cuối tổng đài
CT Central terminal Thiết bị đầu cuối tập trung
DBR Distributed Bragg Reflecter Phản xạ phân bố Bragg
DCN Digital Communication network Mạng thông tin số
DCS Digital Cross -connect system Bộ nối chéo số
DEMUX Demultiplexer Bộ giải ghép (tách) kênh
DFB Distributed Feedback Hồi tiếp phân bố
DLC Digital loop Carrier Truyền tải mạch vòng số
DR Distributed reflector Bộ phản xạ phân bố
DSL Digital sub line Đờng dây thuê bao số
DSLAM DSL access Multiplexer Bộ ghép đờng thuê bao số
FBG Fiber Bragg grating Cách tử quang Bragg

FP-LD Fabry-Perot laser diode Đi ốt la-de Fabry-Perot
FSK Frequency Shift Keying Khoá dịch tần số
FTTB Fiber to the Building Cáp quang tới toà nhà
FTTC Fiber to the Curb Cáp quang tới khu dân c


-vi-
FTTH Fiber to the home Cáp quang tới nhà
FTTL Fiber to the loop Mạch vòng cáp quang
FTTO Fiber to the office Cáp quang tới công sở
FWM Four Wave Mixing Trộn bốn sóng
GGL Gain Guided laser Lade điều khiển khuyếch
đại
GI Graded Index Chỉ số Gradien
GRIN Graded refractive Index Chỉ số chiết suất Gradien
IF Intermediate frequency Trung tần
IGL Index Guided laser Lade điều khiển chỉ số chiết
suất
IM Intensity Modulation Điều biến cờng độ
IMD Intermodulation Distortion Méo điều chế tơng hỗ
LD Laser diode Điốt lade
LED Light Emitting Diode Điốt phát quang LED
LO Local Oscillator Dao động nội
LOC Large Optical Cavity Hốc cộng hởng quang rộng
MAN Metropolitan Area Network Mạng khu vực nội thị
MQW Multiple Quantum Well Giếng lợng tử
MUX Multiplexer Bộ ghép kênh
MZ Mach Zehnder Bộ điều chế Mach Zehnder
OA Optical amplifier Bộ khuếch đại quang
OADM Optical Add/Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xen rẽ quang

OFA Optical fiber amplifier Bộ khuếch đại quang sợi
ONI Optical Network interface Giao diện mạng quang
ONNI Optical network to network
interface
Giao diện mạng mạng
quang
ONU Optical network Unit Thiết bị mạng quang
OTN Optical transport network Mạng truyền tải quang
OXC Optical Cross connect Nối chéo quang
PDS Passive Distribute Service Dịch vụ phân phối thụ động


-vii-
PIN Positive Intrinsic Negative Cấu trúc PIN
PON Passive optical network Mạng quang thụ động
PSK Phase shift keying Khoá dịch pha
RF Radio frequency Tần số vô tuyến
RIN Relative Intensity Noise Nhiễu cờng độ tơng đối
RPR Resilient packet ring Mạng vòng chuyển mạch
gói tự hồi phục
SBS Stimulated Brillouin Scattering Tán xạ Brillouin kích thích
SCM Subcarrier Multiplexing Ghép kênh sóng mang phụ
SDSL Symmetric digital sub line Thuê bao số đối xứng
SEL Surface Emitting laser La-de phát mặt
SPM Self phase modulation Tự điều chế pha
SRS Stimulated Raman Scattering Tán xạ raman kích thích
TDM Time division Multiplexing Ghép kênh theo thời gian
TDMA Time division Multiple Access Đa truy nhập theo thời gian
TT Tunable transmitter Bộ phát điều chỉnh đợc
TR Tunable receiver Bộ thu điều chỉnh đợc

FT Fixed tuned transmitter Bộ phát cố định
RF Fixed tuned receiver Bộ thu cố định
VPN Virtual private network Dịch vụ mạng riêng ảo
WDM Wavelength Division Multiplex Ghép kênh theo bớc sóng
WDMA Wavelength Division Multiple
Access
Đa truy nhập theo bớc
sóng
WGR Wavelength Grating Router Bộ định tuyến cách tử dẫn
sóng
WR Wavelength Router Bộ định tuyến bớc sóng
WRC Wavelength routing Controller Bộ điều khiển định tuyến
bớc sóng
WT Wavelength terminal Thiết bị kết cuối bớc sóng
XPM Cross Phase Modulation Điều chế ngang (chéo) pha




-viii-
danh mục bảng

Bảng 2.1 Quan hệ giữa số nút mạng (N) và số bớc (h) xuất phát từ
một nút nguồn trong giản đồ ShuffleNet (p,k) .......................
33
Bảng 2.2 Một số thông số đại diện biểu đồ ShuffleNet ....................... 34
Bảng 2.3 Các tham số thử nghiệm mạng HORNET ............................. 45
Bảng 6.1 Kỹ thuật truyền dẫn từ tổng đài đến thuê bao 104
Bảng 6.2 Kỹ thuật truyền dẫn từ thuê bao đến tổng đài 104

Danh mục hình vẽ

Hình 1.1. Một số cấu kiện quang thụ động ........................................... 2
Hình 1.2. Bộ ghép hình sao 8x8 tạo ra bằng 12 bộ ghép sợi đơn mode . 2
Hình 1.3. Các bộ ghép hình sao ............................................................. 4
Hình 1.4. Sơ đồ khối hệ thống WDM .................................................... 4
Hình 1.5 Thiết bị ghép tách kênh hỗn hợp (MUX-DEMUX) ............. 5
Hình 1.6 Xuyên kênh ............................................................................ 9
Hình 1.7 Điốt laze điều chỉnh đợc sử dụng hốc ngoài ........................ 9
Hình 1.8 Laser MAGIC ........................................................................ 9
Hình 1.9 Điốt laze hồi tiếp phân bố hai đoạn ....................................... 10
Hình 1.10 Sơ đố cấu trúc diode laze phản xạ phân bố Bragg ................ 11
Hình 1.11 Sơ đồ khối bộ lọc quang điều chỉnh đợc .............................. 12
Hình 2.1 Mạng WDMA hình sao đơn bớc quảng bá và lựa chọn.... 15
Hình 2.2 Sơ đồ chuyển đổi trạng thái kết hợp với số bớc sóng đợc
sử dụng ..................................................................................
17
Hình 2.3
Quan hệ số bớc sóng bận -Tải và số bớc sóng cực đại ...
20
Hình 2.4 Nguyên lý định tuyến bớc sóng mạng WDMA đơn bớc .. 220
Hình 2.5 Mạng định tuyến theo bớc sóng N = 3
nút ,sử dụng phần tử WDM ..................................................
21
Hình 2.6 Mạng định tuyến theo bớc sóng
sử dụng chuyển mạch không gian chọn bớc sóng ...............
23


-ix-

Hình 2.7 Nguyên lý hoạt động mạng LLN ... 24
Hình 2.8 Tái sử dụng bớc sóng trong mạng LLN ............................... 25
Hình 2.9 Quan hệ thời gian đợi và tải cho mạng đệm đầu ra đầu vào 26
Hình 2.10 Chọn kênh trong mạng WDMA thu kết hợp ......................... 27
Hình 2.11 Mất mát công suất do xuyên kênh trong bộ tách sóng quang 28
Hình 2.12 Quan hệ giữa công suất cực đại trên kênh và số kênh cho
4 ảnh hởng phi tuyến trong mạng WDMA ..
29
Hình 2.13 Cấu trúc mạng đa chặng WDMA hình sao 8 nút ................... 30
Hình 2.14 Biểu đồ kết nối trực tiếp Shufflenet mạng đa chặng
hình sao 8 nút..........................................................................
32
Hình 2.15 Biểu diễn thông lợng trên một nút, số nút N
cho mạng WDMA shuffleNet ................................................
35
Hình 2.16 Cấu trúc mạng Lambdanet WDMA ....................................... 36
Hình 2.17 Cấu trúc cơ bản của mạng FOX ............................................. 38
Hình 2.18 Cấu trúc mạng WDMA Hypass ........................................... 39
Hình 2.19 Minh hoạ thuật toán thăm dò hình cây trong trờng hợp
có 4 gói dữ liệu đồng thời đến cùng một đích .......................
40
Hình 2.20 Quan hệ giữa thời gian trễ trung bình
và tải trong mạng Hypass ...................................................
41
Hình 2.21
Mạng metro WDM ringo ...................................................
42
Hình 2.22 Cấu trúc nút RINGO ............................................................. 43
Hình 2.23 Cấu trúc chuyển mạch Starnet ............................................... 43
Hình 2.24 Cấu trúc mạng HORNET....................................................... 46

Hình 2.25 Sơ đồ cấu trúc nút truy nhập (AN) trong mạng HORNET .... 46
Hình 2.26 Nguyên lý hoạt động giao thức CSMA/CA
trong mạng HORNET
47
Hình 3.1 Nguyên lý kỹ thuật điều chế SCM . 49
Hình 3.2 Mạng SCMA cấu trúc hình sao .............................................. 51
Hình

3.2

(a)

Phổ công suất quang của hai Laser đơn mode dọc 53


-x-
có độ lệch tần số trung tâm bằng v .....................................
Hình 3.2(b)
Phổ công suất điện của thành phần nhiễu khi v 0 ..............
57
Hình 3.2 (c)
Phổ công suất điện của thành phần nhiễu khi v = 0 ............
57
Hình 3.3 Tỷ số (SNR
tot
) tổng và 4 loại nhiễu trong
hệ thống SCMA đơn kênh .....................................................
59
Hình 3.4 Hớng lên hệ thống FITL dựa trên SCMA PON ................ 60
Hình 3.5 Mạng SCMA đa kênh , N bớc sóng và M nút mạng

trên một bớc sóng ...............................................................
61
Hình 3.6 Gán kênh tần trong mạng SCMA đa kênh ............................. 62
Hình 3.7
Cấu trúc chuyển mạch gói tốc độ cao dựa trên
SCMA đa kênh ứng dụng cho MAN ..
66
Hình 4.1 Mạng quang thụ động dựa trên cấu trúc Bus ......................... 69
Hình 4.2 Cấu trúc của ATM-PON......................................................... 72
Hình 4.3 Khung thời gian ATM-PON đối xứng 155 Mbps .................. 74
Hình 4.4 Sơ đồ ứng dụng E-PON ......................................................... 75
Hình 4.5 Khe thời gian hớng lên và hớng xuống E-PON ................. 76
Hình 5.1 Mạng CDMA quang .............................................................. 79
Hình 5.2 Mã hoá bít nguồn tin 1 với chuỗi chíp CDMA.
Số các chíp, F=25. Số các chip 1, K=5 ..................................
79
Hình 5.3 (a) Bộ mã hoá quang và (b) bộ giải mã quang sử dụng
các đờng dây trễ quang song song........................................
82
Hình 5.4 Hai mã quang trực giao A và B .............................................. 84
Hình 5.5 Mã hoá và giải mã phổ các xung ánh sáng cực ngắn
trong các mạng CDMA quang kết hợp ..................................
86
Hình 6.1 Sơ đồ đấu nối các trạm tổng đài - mạng Bu điện Hà Nội .... 89
Hình 6.2 Cấu trúc mạng truyền số liệu ATM + IP ............................... 91
Hình 6.3 Sơ đồ cấu trúc mạng truy nhập ADSL & SHDSL .................. 92
Hình 6.4 Sơ đồ mạng truy nhập ADSL và SHDSL Bu điện Hà Nội 93
Hình 6.5 Sơ đồ triển khai MAN ứng dụng công nghệ
HORNET trên mạng Hà Nội .................................................
108

-xi-
Lời mở đầu
Ngày nay, thế giới đang bớc sang kỷ nguyên của thông tin, trong đó
công nghệ thông tin và truyền thông là động lực thúc đẩy sự phát triển của xã
hội. Do đó, nhu cầu truyền thông ngày càng lớn với nhiều dịch vụ mới băng
rộng và đa phơng tiện trong đời sống kinh tế xã hội của từng quốc gia cũng
nh kết nối toàn cầu.
Để đáp ứng đợc vai trò động lực thúc đẩy sự phát triển của kỷ nguyên
thông tin, mạng truyền thông cần phải có khả năng truyền dẫn tốc độ cao,
băng thông rộng, dung lợng lớn. Một trong giải pháp để tạo ra mạng truyền
thông có khả năng truyền dẫn đó là mạng thông tin quang tốc độ cao. Mặc dù
có sự phát triển nhanh về công nghệ, cấu trúc mạng và cấu hình các hệ thống
truyền dẫn quang trong các ứng dụng thực tế, song về cơ bản mạng thông tin
quang có thể chia làm hai phần là mạng truy nhập và mạng truyền tải.
Mạng truyền tải với mục tiêu truyền các lu lợng lớn với băng tần
rộng nhằm thoả mãn nhu cầu truyền tải trong cấu trúc mạng hiện đại. Trên cơ
sở đó, vấn đề thông suốt lu lợng đợc đặt ra nh là một nền tảng cho việc
thoả mãn nhu cầu băng tần rộng của khách hàng mà không cần quan tâm tới
nội dung của luồng tín hiệu. Đây cũng là nội dung yêu cầu tiến đến mạng toàn
quang thế hệ sau (all optical network). Mạng truy nhập quang ở nhiều nơi đã
đợc khai thác có hiệu quả và đã đáp ứng đợc nhiều loại hình dịch vụ. Tuy
nhiên, nhu cầu thông tin ngày một phát triển mạnh, các yêu cầu về các hệ
thống truy nhập quang cho mạng nội hạt có băng tần rộng đã đợc đặt ra
nhằm thoả mãn sự phát triển của mạng và các loại hình dịch vụ có băng tần và
chất lợng cao. Để thực hiện các mục đích trên ngời ta đã và đang nghiên
cứu rất nhiều các giải pháp kỹ thuật, một trong số đó là kỹ thuật đa
truy nhập quang nhằm tạo ra các sở cứ khoa học cho việc thiết kế và
ứng dụng các mạng quang đa truy nhập, nội dung luận văn bao gồm:

Chơng 1 giới thiệu một số phần tử sử dụng trong mạng quang đa truy
nhập. Nghiên cứu chức năng, nguyên lý hoạt động và đặc tính kỹ thuật của
một số cấu kiện quang thụ động và các phần tử điều chỉnh đ
ợc ứng dụng
trong mạng quang đa truy nhập (Bộ phát thay đổi, bộ thu thay đổi và bộ lọc
thay đổi đợc).


-xii-
Chơng 2 sẽ trình bày về kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo bớc
sóng WDMA trong đó đa ra tổng quan về công nghệ WDMA, các khái niệm
về mạng WDMA đơn bớc và đa bớc đồng thời phân tích cấu trúc, đặc tính
kỹ thuật của các mạng WDMA đơn bớc và đa bớc và nghiên cứu một số cấu
trúc và giao thức mạng ứng dụng kỹ thuật WDMA.
Chơng 3 nghiên cứu về kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo sóng
mang phụ SCMA tìm hiểu các đặc điểm về kỹ thuật đa truy nhập sóng mang
phụ đơn kênh, kỹ thuật đa truy nhập sóng mang phụ đa kênh, đa ra các phân
tích ảnh hởng về nhiễu gây ra liên quan đến hiệu suất của mạng và nêu ứng
dụng của kỹ thuật SCMA.
Chơng 4 mô tả kỹ thuật đa truy nhập theo thời gian TDMA với hai
phơng thức xử lý ghép dòng tín hiệu dới dạng chèn bít và dạng khối. Trình
bày các mạng ứng dụng: Mạng A-PON (ATM dựa trên mạng quang thụ động)
và Mạng E-PON (Ethernet dựa trên mạng quang thụ động).
Chơng 5 nghiên cứu đặc điểm của kỹ thuật phân chia theo mã CDMA
liên quan đến các kỹ thuật CDMA tách sóng trực tiếp và mạng CDMA quang
kết hợp và đặc điểm của các mạng sử dụng kỹ thuật CDMA quang.
Chơng 6 đề xuất khả năng ứng dụng mô hình ứng dụng MAN trên
mạng của Bu điện Hà nội để chuyển tải lu lợng cho các mạng băng rộng và
từng bớc có thể thay thế các mạng truyền dẫn kênh truyền thống. Việc triển
khai ứng dụng mạng MAN nhờ kỹ thuật WDMA cũng nh ứng dụng của kỹ

thuật WDMA trong các mạng đờng trục và mạng diện rộng đợc mô tả cho
thấy mức độ và tính khả thi khi áp dụng cấu trúc MAN cho việc truyền tải dữ
liệu chuyển mạch gói rất phù hợp cho các ứng dụng của mạng thế hệ sau NGN
vào thực tế nh thế nào.






-1-
Chơng 1

tổng quan về các phần tử sử dụng trong
mạng quang đa truy nhập
1.1 giới thiệu chung.
Trong kỹ thuật đa truy nhập quang, về mặt bớc sóng ta có kỹ thuật
ghép kênh theo bớc sóng WDM tơng ứng là kỹ thuật truy nhập WDMA,
ghép kênh nhiều sóng mang SCM tơng ứng là kỹ thuật truy nhập SCMA, về
mặt thời gian ta có kỹ thuật truy nhập theo thời gian TDMA và truy nhập phân
chia theo mã CDMA.
Trong các mạng truy nhập quang dòng bít dữ liệu hớng đi từ ngời sử dụng
đến tổng đài có lu lợng nhỏ và hớng về từ tổng đài đến ngời sử dụng có
lu lợng lớn hơn rất nhiều, vì vậy, kỹ thuật truy nhập cho các hớng cũng
khác nhau.
Để thực hiện đợc mạng quang đa truy nhập cần phải có một số cấu
kiện quang, thông thờng đợc gọi là các thiết bị quang thụ động. Tuỳ theo
các chức năng thực hiện mà chúng đợc chia ra các loại nh sau :
Bộ chia quang: Bộ này thực hiện chia công suất quang từ một đầu vào
duy nhất tới một số đầu ra.

Bộ tổng hợp quang: Bộ này thực hiện chức năng ngợc lại của bộ chia,
nó tổng hợp một số tín hiệu quang ở các đờng vào và đa tới một đầu
ra duy nhất.
Bộ ghép hình sao quảng bá: Thiết bị này thực hiện việc kết hợp các tín
hiệu quang từ các cổng vào và chia đều nó cho các cổng ra.
Thiết bị ghép kênh theo bớc sóng : Thiết bị này tổng hợp các kênh có
bớc sóng khác nhau tại các đầu vào và đa ra một đầu ra duy nhất.
Thiết bị tách kênh theo bớc sóng : Thiết bị này chia đa kênh quang từ
một đầu vào thành các đầu ra khác nhau tuỳ thuộc vào b
ớc sóng của
chúng.
Các bộ các ly quang: Có nhiệm vụ bảo vệ bộ phát hoặc bất cứ thiết bị
liên quan đến độ nhạy từ những tín hiệu phản xạ không mong muốn.
Bộ lọc quang : Thiết bị này thực hiện chọn lọc một kênh trong số các
kênh đến đầu vào, và đa kênh đợc chọn này đến đầu ra.
Ngoài ra trong một số mạng quang đa truy nhập yêu cầu một vài phần
tử điều chỉnh đợc, ví dụ nh bộ phát thay đổi đợc (Tx- Tunable), bộ thu


-2-
thay đổi đợc (Rx- Tunable) và các bộ lọc quang thay đổi đợc. Đây là các
phần tử tích cực, nó có vị trí đặc biệt quan trọng trong các mạng quang sử
dụng kỹ thuật đa truy nhập theo bớc sóng (WDMA).

Hình 1.1 Cấu kiện quang thụ động.
a. Bộ chia quang. d. Bộ ghép kênh theo bớc sóng.
b. Bộ tổng hợp quang. e. Bộ tách kênh theo bớc sóng.
c. Bộ ghép hình sao quảng bá. f. Bộ cách ly quang.
1.2 Bộ ghép hình sao quảng bá.











Hình 1.2 Bộ ghép hình sao 8x8 tạo ra bằng 12 bộ ghép sợi đơn mode.
Vai trò của một bộ ghép hình sao là kết hợp các tín hiệu quang từ các
cổng đầu vào và chia đều nó trên các cổng đầu ra nh chỉ ra trên hình 1.2.
Không nh các bộ tách kênh, các bộ ghép hình sao không chứa các phần tử
9
10
11
12 8
7
6

5
4
3
2
1
M
N

n

1

1
......
n


1
......
n

1

n
a
b c
d
e
f

-3-
lựa chọn bớc sóng. Vì vậy chúng không có khả năng tách các kênh riêng rẽ.
Trong trờng hợp tổng quát số các cổng đầu vào và các cổng đầu ra không cần
phải bằng nhau và ký hiệu là (NxM), trong đó N là số cổng đầu vào và M là số
cổng đầu ra.
Có một số kiểu bộ ghép hình sao đã đợc phát triển. Loại bộ ghép đầu
tiên sử dụng các bộ ghép sợi 3dB. Mỗi bộ ghép sợi có khả năng ghép hai tín
hiệu đầu vào và phân chia đều trên hai cổng đầu ra, cũng có nghĩa là bộ ghép
hình sao 2x2. Các hình sao bậc cao hơn NxN có thể đợc tạo ra bằng cách gộp
một số bộ ghép 2x2 với nhau trong đó N là bội số lần của 2. Hình 1.2 mô tả sơ
đồ nh vậy cho cấu trúc hình sao 8x8 tạo thành từ 12 bộ ghép 2x2. Để tạo ra
đợc bộ coupler hình sao NxN thì số bộ coupler 3 dB cần thiết đợc tính theo
biểu thức sau:

N
N
N
C 2
log
2
=
1.1
Nếu gọi là suy hao của tín hiệu khi đi qua coupler 3dB thì hệ số này
đợc xác định bằng tổng số công suất đầu ra trên tổng công suất đầu vào,
thông thờng giá trị này đợc biểu diễn theo đơn vị deciBel. Suy hao tổng của
tín hiệu khi đi qua bộ ghép hình sao NxN đợc tính nh biểu thức (1.2). Nh
vậy khi số cổng tăng lên thì suy hao tín hiệu qua bộ ghép cũng tăng lên.

N

N
dBLoss
N
1010
log
10
log).log3.31(10log10][
2









=
1.2
Có một giải pháp khác đợc đa ra là sử dụng các bộ ghép biconical-
taper (thắt làm hai hình chóp nóng chảy) để tạo ra các bộ ghép hình sao vững
vàng, chắc chắn. Hình 1.3 mô tả sơ đồ sao truyền dẫn và sao phản xạ đợc tạo
ra bằng công nghệ này. Kỹ thuật này làm nóng chảy một số lợng lớn các sợi
lại với nhau và kéo dài phần nóng chảy thành dạng cấu trúc thắt hai phần. ở
phần có dạng hình nêm, tín hiệu từ mỗi sợi đợc ghép lại với nhau và chia đều
ra trên các cổng đầu ra. Cấu trúc nh vậy hoạt động tơng đối tốt với sợi đa
mode. Còn trong trờng hợp sợi đơn mode thì nó bị hạn chế do chỉ có thể làm
nóng chảy đợc vài sợi. Các bộ ghép nóng chảy 2x2 sử dụng sợi đơn mode
đợc chế tạo từ khá sớm. Chúng có thể đợc thiết kế để hoạt động trên một
phạm vi bớc sóng rộng.

-4-







a, Bộ ghép sao truyền dẫn ; b, Bộ ghép sao phản xạ
Hình 1.3 Các bộ ghép hình sao.
1.3 bộ ghép kênh (MUX) và tách kênh (DE-MUX).
1.3.1 Nguyên lý cơ bản ghép kênh theo bớc sóng quang.







Hình 1.4 Sơ đồ khối hệ thống WDM
Nguyên lý cơ bản của ghép kênh theo bớc sóng quang đợc minh hoạ
ở hình 1.4. Có hai phơng án thiết lập hệ thống truyền dẫn sử dụng ghép bớc
sóng quang WDM đó là: Phơng án truyền dẫn ghép bớc sóng quang theo
một hớng, là sự kết hợp các tín hiệu có bớc sóng khác nhau vào sợi quang
tại một đầu và thực hiện tách chúng để chuyển tới các bộ tách sóng quang ở
đầu kia. Thông thờng cần phải sử dụng hai sợi quang để thực hiện truyền tín

hiệu thông tin cho chiều đi và chiều về. Phơng án truyền dẫn hai hớng thì
không qui định phát ở một đầu và thu ở một đầu; điều này tức là có thể truyền
thông tin theo một hớng tại các bớc sóng

1
,

2
,


3
, .......

j
......

n
và đồng
thời cũng truyền thông tin khác theo hớng ngợc lại tại các bớc sóng

1
,

2
,


3
, .......

j
......

n
. Phơng án này chỉ cần sử dụng một sợi cũng có thể
thiết lập đợc một hệ thống truyền dẫn cho cả chiều đi và chiều về. Để thực
hiện một hệ thống WDM theo một hớng, thì cần phải có bộ ghép kênh bớc
sóng MUX ở đầu phát để kết hợp các tín hiệu quang từ các nguồn phát quang
khác nhau đa vào một sợi quang chung. Tại đầu thu, cần phải có một bộ tách
kênh DEMUX để thực hiện tách các kênh quang tơng ứng. Nhìn chung, các

MUX

DE-MUX
o
(
1
.....
n
)
i
(
1
.....
n
)
i
1
(

1
)
i
n
(
n
)
O
1
(
1
)
O
n
(
n
)
(a) (b)


-5-
laze đơn mode thờng không phát một lợng công suất đáng kể nào ở ngoài
độ rộng phổ kênh đã định trớc của chúng, cho nên không cần phải để ý đến
vấn đề xuyên kênh ở đầu phát. Vấn đề đáng quan tâm ở đây là bộ ghép kênh
cần có suy hao thấp để sao cho tín hiệu từ nguồn quang tới đầu ra bộ ghép ít bị
suy hao. Đối với bộ tách kênh, vì các bộ tách sóng quang thờng nhạy cảm
trên cả một vùng rộng các bớc sóng cho nên nó có thể thu đợc toàn bộ các
bớc sóng đã đợc phát đi từ phía thiết bị phát. Nh vậy, để ngăn chặn các tín
hiệu không mong muốn một cách có hiệu quả, phải có biện pháp cách ly tốt
các kênh quang. Để thực hiện điều này, cần thiết kế các bộ tách kênh chính

xác hoặc sử dụng các bộ lọc quang rất ổn định và có bớc sóng cắt chính xác.
Về nguyên lý, bất kỳ một bộ ghép kênh nào cũng có thể đợc dùng làm
bộ tách kênh. Nh vậy hiểu đơn giản, từ bộ ghép-Multiplexer trong trờng
hợp này thờng đợc sử dụng ở dạng chung để tơng thích cho cả bộ ghép và
bộ tách kênh, ngoại trừ trờng hợp cần thiết phải phân biệt hai thiết bị hoặc
hai chức năng.
Ngời ta chia thiết bị ghép sóng quang thành ba loại : Bộ ghép kênh
(MUX ), bộ tách kênh (DEMUX) và các bộ ghép và tách hỗn hợp (MUX-
DEMUX). Các bộ MUX và DEMUX đợc dùng cho phơng án truyền dẫn
theo một hớng, còn loại thứ ba (MUX-DEMUX) đợc sử dụng cho phơng
án truyền dẫn hai hớng trên một sợi. Hình 1.5 mô tả cấu trúc thiết bị ghép
tách kênh hỗn hợp. Việc phân tích chính xác thiết bị ghép phải dựa trên ma
trận chuyển đổi với các phần tử của ma trận là A
ij
(x). Các phần tử này là các
hệ số phụ thuộc vào bớc sóng, nó biểu thị các tín hiệu quang đi vào cửa thứ i
và ra cửa ra thứ j.






Hìn


Hình 1.5. Thiết bị ghép tách kênh hỗn hợp (MUX-DEMUX)

Tín hiệu ghép kênh
Tín hiệu tách kênh

Sợi quang
O(
k
)
I(
i
)
I
k
(
k
)
O
i
(
i
)


-6-
1.3.2 Các tham số cơ bản của bộ ghép kênh và tách kênh.
Các tham số cơ bản để miêu tả đặc tính của các bộ ghép tách kênh
hỗn hợp là suy hao xen, xuyên kênh, độ rộng kênh. Để đơn giản, ta hãy phân
biệt ra thành thiết bị một hớng ở hình 1.4 và thiết bị hai hớng nh ở hình
1.5. Các ký hiệu I(

i
) và O(

k

) tơng ứng là các tín hiệu có bớc sóng

i
,

k
ở
đờng chung. Ký hiệu I
k
(

k
) là tín hiệu đầu vào đợc ghép vào cửa thứ k, tín
hiệu này đợc phát từ nguồn phát quang thứ k. Ký hiệu O
i
(

i
) là tín hiệu có
bớc sóng

i
đã đợc tách và đi ra từ cửa thứ i. Bây giờ ta xem xét ba tham số
cơ bản là suy hao xen, xuyên kênh, và độ rộng kênh nh sau :
Suy hao xen : Đợc xác định là lợng công suất tổn hao sinh ra trong
tuyến truyền dẫn quang do tuyến có thêm các thiết bị ghép bớc sóng quang
WDM. Suy hao này bao gồm suy hao do các điểm ghép nối các thiết bị WDM
với sợi và suy hao bản thân các thiết bị ghép gây ra. Suy hao xen đợc diễn
giải tơng tự nh suy hao đối với các bộ ghép coupler chung, nhng có điểm
khác là ở WDM chỉ xét cho một bớc sóng đặc trng:

)(
)(
log10
ii
i
i
I
O
L


=
đối với thiết bị MUX
1.3
)(
)(
log10
i
ii
i
I
O
L


=
đối với thiết bị DEMUX 1.4
Với L
i

là suy hao tại bớc sóng

i
khi thiết bị đợc ghép xen vào tuyến.
Xuyên kênh : Là hiện tợng một lợng nhỏ tín hiệu từ kênh này bị rò
sang kênh khác. Các mức xuyên kênh cho phép nằm ở dải rất rộng tuỳ thuộc
vào trờng hợp áp dụng, nhng nhìn chung phải đảm bảo nhỏ hơn 30 dB
trong mọi trờng hợp. Trong một bộ tách kênh lý tởng sẽ không có sự rò
công suất tín hiệu từ kênh thứ i có bớc sóng

i
sang các kênh khác có bớc
sóng khác với

i
. Nhng trong thực tế luôn tồn tại một mức xuyên kênh nhất
định điều đó làm giảm chất lợng truyền dẫn của hệ thống. Khả năng tách các
kênh khác nhau đợc diễn giải bằng suy hao xuyên kênh và đợc tính bằng dB
:
()
]
)(
log[10)(
k
ki
ki
I
U
D

=
1.5


-7-
Từ hình 1.6 (a) ta thấy U
i
(

k
) là lợng tín hiệu không mong muốn ở
bớc sóng

k
do có sự rò tín hiệu trên cửa ra thứ i, mà đúng ra thì chỉ có tín
hiệu ở bớc sóng

i
. Trong thiết bị ghép tách kênh hỗn hợp nh ở hình 1.6
(b), việc xác định suy hao xuyên kênh cũng đợc áp dụng nh bộ tách kênh.
Trong trờng hợp này, phải xem xét cả hai loại xuyên kênh xuyên kênh đầu
xa là do các kênh khác đợc ghép đi vào đờng truyền gây ra, ví dụ nh
I(

k
) sinh ra U
i
(

k
). xuyên kênh đầu gần là do các kênh khác ở đầu vào sinh
ra, nó đợc ghép ở bên trong thiết bị, nh U
i
(

j
). Khi tạo ra các sản phẩm, các
nhà chế tạo phải cho biết suy hao kênh đối với từng kênh của thiết bị.








a) Bộ tách kênh và b) Bộ ghép tách kênh hỗn hợp.
Hình 1.6 Xuyên kênh
Độ rộng kênh : Là dải bớc sóng dành cho mỗi kênh mà nó định ra do
nguồn phát quang. Nếu nguồn phát quang là các điốt laze thì các độ rộng kênh
đợc yêu cầu vào khoảng một vài đến hàng chục nano mét để đảm bảo không
bị nhiễu giữa các kênh do sự bất ổn định của các nguồn phát gây ra, ví dụ nh
khi nhiệt độ làm việc thay đổi sẽ làm trôi bớc sóng. Đối với nguồn phát
quang là điốt phát quang LED, yêu cầu độ rộng kênh phải lớn hơn 10 đến 20
lần. Nh vậy, độ rộng kênh phải đảm bảo đủ lớn để tránh nhiễu giữa các kênh,
vì thế nó đợc xác định tuỳ theo từng loại nguồn phát.
1.4 điốt laze điều chỉnh đợc bớc sóng.
Đối với việc thiết kế hệ thống thì điốt laze lý tởng là loại phát xạ đơn

mode dọc với độ rộng phổ rất hẹp và tốc độ điều chỉnh bớc sóng cỡ nano
giây trên khoảng bớc sóng cỡ 100 nm quanh bớc sóng 1.3 hoặc 1.5
à
m . Đã
có nhiều kỹ thuật đợc phát triển cho ứng dụng điều chỉnh bớc sóng. Tuy
nhiên cho đến nay các kỹ thuật này vẫn cha hoàn thiện và đáp ứng đợc tất
cả các yêu cầu ứng dụng một cách đồng thời. Do đó có những thoả hiệp nhất

DEMUX
O
i
(
i
) + U
i
(
k
)
Sợi quang
I(
i
)..... I(
k
)
(a)


j

k

I(
i
)... I(
k
)
O(
j
)
(b)
O
i
(
i
) + U
i
(
k
) + U
i
(
j
)
I
j
(
j
)


-8-

định về tốc độ điều chỉnh và khoảng bớc sóng mà trên đó laze có thể điều
chỉnh đợc liên tiếp. Trong phần này sẽ đề cập đến một số loại kỹ thuật để tạo
điốt laze có bớc sóng thay đổi đợc.
1.4.1 Điều chỉnh nhiệt.
Do ảnh hởng chỉ số khúc xạ của lớp laze tích cực phụ thuộc vào nhiệt
độ, nh vậy một cách đơn giản để làm laze thay đổi bớc sóng là làm thay đổi
nhiệt độ của nó. Tỷ lệ thay đổi bớc sóng theo nhiệt độ là vào khoảng
0.1nm/
0
C ( + 13 GHz/
0
C tại bớc sóng 1.5
à
m). Do khoảng thay đổi nhiệt độ
bị khống chế nhỏ hơn

10
0
C để đảm bảo độ tin cậy, do vậy khoảng điều
chỉnh thực tế có thể đợc thực hiện bằng phơng pháp này vào khoảng 2 nm là
tối đa. Gần đây khoảng điều chỉnh đã đợc cải thiện tới 10.8 nm khi sử dụng
laze giếng lợng tử phản xạ phân bố Bragg MQW-DBR. Tuy nhiên, tốc
độ thay đổi bị giới hạn bởi trở kháng nhiệt cỡ vài mili giây do đó phơng pháp
này hạn chế cả về độ rộng lẫn tốc độ điều chỉnh.
1.4.2 Điốt laze điều chỉnh đợc bớc sóng sử dụng hốc ngoài.
Một phơng pháp đơn giản để tạo điốt laze điều chỉnh đợc trên một
khoảng rộng là thêm vào một bộ lọc thay đổi đợc tại một đầu ra. Các laze
nh vậy đợc xem nh là laze bán dẫn có hốc ngoài. Bằng cách điều chỉnh bộ
lọc, bớc sóng của mode chọn có thể thay đổi cho tới khi xuất hiện bớc nhảy
tới mode mới của buồng cổng hởng Fabry-Perot. Đối với chiều dài hốc 10

cm thì các mode Fabry-Perot lân cận đợc phân cách cỡ

f

1 GHz (hay





0.005 nm). Nh vậy, khoảng điều chỉnh đợc thực hiện bằng các bớc nhảy
giữa các mode Fabry-Perot. Nguyên tắc này đợc tuân thủ cho các loại điốt
laze thay đổi đợc.
Mặc dù rất nhiều dạng bộ lọc ngoài khác nhau đã đợc làm ra, tuy
nhiên loại đợc sử dụng rộng rãi nhất là cách tử tán xạ chỉ ra trên hình 1.7.
ánh sáng đi ra từ một đầu của điốt laze đợc chuẩn trực bằng thấu kính trớc
khi đi đến cách tử tán xạ, cách tử này đáp ứng nh là gơng phản xạ và cũng
nh bộ lọc băng hẹp. Bớc sóng đợc điều chỉnh bằng cách di chuyển cách tử
; Điều chỉnh thô đợc tạo ra bằng cách quay cách tử trong lúc đó điều chỉnh
tinh đợc thực hiện bằng cách dịch chuyển cách tử theo chiều dọc. Với kỹ
thuật này khoảng điều chỉnh đạt đợc đến 240 nm tại bớc sóng 1.55
à
m khi
sử dụng điốt laze giếng lợng tử (MQW).



-9-

Hình 1.7 Điốt laze điều chỉnh đợc sử dụng hốc ngoài













Hình 1.8 Laze MAGIC
Mặt hạn chế của các điốt laze sử dụng cách tử là tốc độ điều chỉnh
thấp, kích thớc vật lý tơng đối lớn và khó thực hiện đợc độ ổn định cơ học

cho các bộ phát quang. Những hạn chế này gần đây đã đợc khắc phục bằng
phơng pháp mới dựa trên nguồn quang bán dẫn có thể chọn đợc từng bớc
sóng ra. Thay vì sử dụng điốt laze đơn và dịch chuyển cách tử, thiết bị mới
Đầu ra
điốt laze

Khuếch đại
Lớp chống
phản xạ
Lăng kính
chuẩn trực
Tinh chỉnh
GHz
Cách tử tán xạ
5 đến 25 cm
Chọn bớc sóng
Điều
chỉnh
thô
50 240
nm
12 nm
2 nm
Cách tử tán xạ cố
định
Tín hiệu
quang ra
Hai mảng phần tử tích cực

-10-
này sử dụng hai mảng phần tử tích cực tổ hợp với cách tử tán xạ cố định. Sơ đồ
thiết bị này đợc chỉ ra trong hình 1.8 và đợc gọi là laze MAGIC (
multistripe array grating-integrated cavity laser). Mỗi sọc đợc đánh địa chỉ
một cách độc lập để tạo ra các bớc sóng laze khác nhau. Việc chọn và liên
kết cách tử với một sọc là duy nhất với một bớc sóng. Thiết bị kiểu này có
khả năng đánh địa chỉ cho 15 bớc sóng khác nhau với độ phân cách bằng
1.89 nm trong cửa sổ 1.5
à
m .
1.4.3 điốt laze hồi tiếp phân bố (DFB) hai đoạn.
Điều chỉnh bớc sóng nhanh cỡ nano giây có thể đợc thực hiện bằng
cách phun sóng mang vào môi trờng laze tích cực, điều này làm giảm chỉ số
khúc xạ hiệu dụng tạo nên sự thay đổi bớc sóng laze đầu ra. Khoảng điều
chỉnh bớc sóng có thể đợc ớc tính bằng biểu thức

/
=
n
eff
/n
eff
. Trong
thực tế khoảng thay đổi của chiết suất tơng đối là vào khoảng 1% do hạn chế
về nhiệt. Nh vậy khoảng thay đổi bớc sóng lớn nhất cỡ từ 10 đến 15 nm có
thể đợc thực hiện ở phơng pháp này. Để thực hiện điều chỉnh một cách độc
lập bớc sóng và công suất ra của điốt laze cần ít nhất hai điện cực: Trong đó
một điện cực sử dụng để thay đổi chỉ số khúc xạ tức là điều chỉnh bớc sóng
phát xạ, điện cực còn lại đợc sử dụng để biển đổi tín hiệu điện đầu vào thành
tín hiệu quang đợc điều chế ở đầu ra. Sơ đồ dựa trên cấu trúc hồi tiếp phân bố

chỉ ra ở hình 1.9 đợc gọi là điốt laze hồi tiếp phân bố hai đoạn.












Hình 1.9 Điốt laze hồi tiếp phân bố hai đoạn.
Công suất quang đầu ra đợc xác định bằng đoạn thứ nhất với thiên áp
ngỡng trên. Bớc sóng quang phát xạ chủ yếu đợc xác định bằng phần bơm
Lớp chống phản xạ
Tín hiệu
quang ra
Dòng điều khiển

I
a
khuyếch đại I
b
điều chỉnh
z=0 z=l


-11-

thứ hai tại cờng độ dòng điện thấp hơn một chút so với cờng độ ngỡng
trung bình. Với công nghệ này ngời ta đã đa ra thiết bị có khoảng thay đổi
liên tục 3.3 nm với độ rộng phổ 15-MHz và công suất ra 1-mW. Khoảng điều
chỉnh về cơ bản bị giới hạn bởi lợng cho phép cực đại của sóng mang phun
vào phần điều khiển bớc sóng.
1.4.4 Điốt laze phản xạ phân bố Bragg (DBR) hai đoạn và ba đoạn.
Việc cải thiện khoảng điều chỉnh bớc sóng đợc thực hiện bằng cách
tách vùng cách tử chọn bớc sóng Bragg ra khỏi vùng khuyếch đại bên trong
hốc laze. Vùng Bragg lớn hơn vùng khuyếch đại. Do đó, vùng Bragg có thể
đợc bơm rất mạnh mà không cần sự đóng góp từ bộ tạo photon dẫn đến
khoảng thay đổi đợc rộng hơn. Cấu trúc này đợc xem nh là bộ phản xạ
phân bố Bragg hai đoạn.















Hình 1.10. Sơ đố cấu trúc điốt laze phản xạ phân bố Bragg
Để cải thiện hơn nữa khoảng điều chỉnh bớc sóng ngời ta đa thêm
phần thứ ba nhằm để điều chỉnh phase bớc sóng bên trong hốc laze, cấu trúc

của nó đợc chỉ ra ở hình 1.10. Nguyên lý điều chỉnh bớc sóng trong bộ phản
xạ phân bố Bragg ba đoạn có thể đợc hiểu nh sau: Phần DBR đa ra mức
phản xạ cao bên trong một băng tần hạn chế vào khoảng 3 nm. Mode gần nhất
có mức phản xạ cực đại của bộ phản xạ phân bố Bragg sẽ hoạt động nh laze
nếu phase của nó là bội số 2

. Phần dịch phase sử dụng để điều chỉnh phase

ống sóng1.5àm
InGaAsP
z=0 z=l
n
+

InP
p
+

InP
Đầu ra quang
Dòng điều khiển
K. Đại I
a
I
p
phase I
b
Bragg

Điều chỉnh

InGaAs/ InGaAsP
MQW tích c
ực


-12-
của hành trình, nh vậy bớc sóng laze có thể đợc điều chỉnh quanh mỗi
băng tần phản xạ Bragg. Với sự điều chỉnh độc lập của ba dòng điện trong các
phần tích cực, Bragg, phase thì các khoảng điều chỉnh là hầu nh liên tục từ 8
nm đến 10 nm. Gần đây ngời ta đã chế tạo đợc điốt laze có khoảng thay đổi
lớn hơn 10 nm thậm chí đạt đến 80 nm khi sử dụng siêu cách tử.
1.5 bộ lọc quang điều chỉnh đợc.
Các bộ thu thay đổi đợc là phần tử then chốt trong mạng WDMA, nó
có thể chọn đợc một kênh mong muốn trong một tập kênh ghép theo bớc.
Thông thờng việc chọn kênh đòi hỏi một bộ lọc quang thay đổi đợc, sơ đồ
chức năng của bộ lọc quang điều chỉnh đợc trình bày trong hình 1.11, trong
đó rất nhiều kênh đầu vào nhng chỉ xuất hiện một kênh ở đầu ra.










Hình 1.11. Sơ đồ khối bộ lọc quang điều chỉnh đợc.
Có rất nhiều loại thiết bị lọc quang điều chỉnh đợc, tuỳ thuộc vào công
nghệ chế tạo. Các công nghệ này chủ yếu là khai thác hiệu ứng giao thoa

quang để tạo ra sự lựa chọn bớc sóng. Một số thiết bị này cũng có thể đợc
sử dụng trong các bộ thu quang kết hợp mặc dù bộ thu thay đổi trong tách
sóng quang kết hợp thông thờng đạt đợc từ bộ giao động nội có khả năng
điều chỉnh (laze thay đổi) nh đã trình bày mục trên. Để đánh giá các bộ lọc
quang thay đổi đợc ngời ta dựa trên một số thông số cơ bản nh sau :
-Khoảng điều chỉnh

: Bằng khoảng giữa bớc sóng ngắn nhất và dài nhất
mà bộ lọc có thể chọn đợc.
-Số kênh cực đại : Định nghĩa bằng tỷ số của khoảng điều chỉnh đợc trên độ
rộng kênh yêu cầu tối thiểu để đảm bảo độ xuyên kênh nhỏ nhất.
-Tốc độ điều chỉnh : Là tốc độ mà bộ lọc quang thay đổi có thể chuyển từ
một bớc sóng tới bớc sóng mới bên trong khoảng điều chỉnh. Đối với
Bộ lọc quang điều
chỉnh đ
ợc
Điều khiển
chọn bớc
sóng
Kênh đợc
chọn
Tách
sóng
quang


i

1

2
.....
n