Thiết kế và mô phỏng tuyến thông tin quang wdm bằng phần mềm optiwave optisystem

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

621.382

ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:

THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG
TUYẾN THÔNG TIN QUANG WDM
BẰNG PHẦN MỀM OPTIWAVE.OPTISYSTEM

Người hướng dẫn

:

PGS.TS. Nguyễn Hoa Lƣ

Sinh viên thực hiện :

Nguyễn Mạnh Hùng

Lớp

:

50K2 - ĐTVT

Khóa học

:

2009 - 2014

NGHỆ AN - 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Mạnh Hùng

Mã số sinh viên: 0951085045

Ngành: Kỹ sư Điện tử - Viễn thơng

Khố: 50

Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hoa Lư
Người phản biện: ....................................
Nội dung đồ án tốt nghiệp:
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Nhận xét của ngƣời hƣớng dẫn:

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Nghệ An, ngày ..... tháng ..... năm 2014
Ngƣời hƣớng dẫn
(Ký, ghi rõ họ và tên)
1


MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 6
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ........................................................................................... 8
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ............................................................................... 9
CHƢƠNG I. HỆ THỐNG WDM, CÔNG NGHỆ THEN CHỐT
VÀ ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG WDM ................................................. 10
1.1. Giới thiệu chung ..................................................................................... 10
1.2. Một số tham số kỹ thuật trong hệ thống WDM ...................................... 14
1.2.1. Suy hao xen .................................................................................... 14
1.2.2. Suy hao xuyên kênh ....................................................................... 15
1.2.3. Độ rộng, khoảng cách và số lượng kênh ........................................ 16
1.3. Ổn định bước sóng của nguồn quang ..................................................... 17
1.4. Ảnh hưởng của tán sắc sợi quang đối với truyền dẫn ............................ 18
1.4.1. Phương pháp bù tán sắc bằng điều chế tự dịch pha(SPM)............. 19
1.4.2. Phương pháp bù tán sắc PDC ......................................................... 21
1.4.3. Phương pháp bù tán sắc DCF ......................................................... 22
1.5. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi tuyến đến truyền dẫn ............................... 23

1.5.1. Các hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống WDM ............................... 23
1.5.2. Giải pháp khắc phục hiệu ứng phi tuyến của sợi quang................. 25
1.6. Ứng dụng WDM ..................................................................................... 26
1.6.1. Ứng dụng WDM trong mạng truyền dẫn ....................................... 26
1.6.2. Ứng dụng của WDM trong mạng đa truy nhập.............................. 27
1.7. Kết luận.................................................................................................. 29
CHƢƠNG II . CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN TRONG WDM................ 30
2.1. Bộ phát quang ......................................................................................... 30
2.2. Bộ tách/ghép kênh quang ....................................................................... 32
2.3. Bộ khuếch đại quang .............................................................................. 35

2


2.4. Bộ thu quang ........................................................................................... 37
2.5. Sợi quang ................................................................................................ 38
2.6. Bộ lọc ...................................................................................................... 40
2.7. Một số tham số ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống WDM .................. 41
CHƢƠNG III. MÔ PHỎNG TUYẾN THÔNG TIN QUANG
WDM BẰNG PHẦN MỀM OPTISYSTEM................................................ 51
3.1. Cơ sở lý thuyết thiết kế tuyến thông tin quang ...................................... 51
3.2. Tổng quan phần mêm optisystem ........................................................... 51
3.3. Bài tốn ................................................................................................... 52
3.4. Phía phát ................................................................................................. 54
3.5. Phần truyền dẫn ...................................................................................... 58
3.6. Phía thu ................................................................................................... 60
3.7. Đặt thiết bị đo ......................................................................................... 62
3.8. Cài đặt tham số toàn cục ......................................................................... 64
3.9. Chạy mô phỏng ....................................................................................... 65
3.10. Xem các thông số kết quả ..................................................................... 65

3.11. Hiệu chính giá thị BER 10-12 ................................................................ 68
3.12. Kết luận................................................................................................. 73
KẾT LUẬN CHUNG ..................................................................................... 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 76

3


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1.

Băng tần truyền dẫn của sợi quang ............................................... 11

Hình 1.2.

Sơ đồ khối hệ thống WDM đơn hướng......................................... 12

Hình 1.3.

Sơ đồ khối hệ thống WDM hai hướng .......................................... 12

Hình 1.4.

Xuyên âm trong hệ thống .............................................................. 15

Hình 1.5.

Khoảng cách kênh và ðộ rộng kênh .............................................. 16

Hình 1.6.

Sự dãn xung do ảnh hưởng của hiệu ứng SPM ............................. 20

Hình 1.7.

Phương pháp phân phối tán sắc .................................................... 21

Hình 1.8.

Phương pháp bù tán sắc OPC........................................................ 22

Hình 1.9.

Mạng WDM quảng bá hình sao .................................................... 27

Hình 2.1.

Tách kênh sử dụng lăng kính ........................................................ 33

Hình 2.2.

Tách /ghép các bước sóng bằng cách tử nhiễu xạ......................... 33

Hình 2.3.

Chỉ số chiết suất n và chỉ số nhóm n g thay đổi theo bước
sóng ở sợi thủy tinh ....................................................................... 44

Hình 2.4.

Tham số b và các vi phân của nó d(Vb)/dV và V[d2(Vb)/dV2]
thay đổi theo tham số V ................................................................ 46

Hình 2.5.

Bước sóng phụ thuộc vào tham số tán sắc D đối với các
sợi tiêu chuần, sợi dịch tán sắc, và sợi tán sắc phẳng ................... 47

Hình 2.6.

Hiện tượng tán sắc mode phân cực PMD ..................................... 48

Hình 3.1.

Giao diện làm việc của chương trình ............................................ 53

Hình 3.2.

Cửa sổ Project layout .................................................................... 53

Hình 3.3.

Thư viện các phần tử ..................................................................... 54

Hình 3.4.

Đặt bộ tạo chuỗi bit vào Main layout............................................ 55

Hình 3.5.

Đặt bộ tạo xung vào Main layout .................................................. 55

Hình 3.6.

Đặt bộ điều chế vào Main layout .................................................. 56
4


Hình 3.7.

Đặt nguồn Laser phát vào Main layout. ........................................ 56

Hình 3.8.

Bốn kênh phát quang..................................................................... 57

Hình 3.9.

Thay đổi dải tần số cơng suất phát ................................................ 57

Hình 3.10.

Tuyến phát quang .......................................................................... 58

Hình 3.11.

Tuyến truyền dẫn quang ................................................................ 60

Hình 3.12.

Đặt bộ tách kênh Demux vào Main layout ................................... 60

Hình 3.13.

Đặt nguồn thu vào Main layout .................................................... 61

Hình 3.14.

Đặt bộ lọc vào Main layout ........................................................... 61

Hình 3.15.

Tuyến thu WDM ........................................................................... 62

Hình 3.16.

Thiết bị đo cơng suất và phổ ......................................................... 63

Hình 3.17.

Thiết bị đo BER. ........................................................................... 63

Hình 3.18.

Mơ phỏng hệ thống WDM ............................................................ 64

Hình 3.19.

Hộp thoại Layout Parameters........................................................ 64

Hình 3.20.

Giao diện màn hình chạy mơ phỏng ............................................. 65

Hình 3.21.

Chạy chương trình......................................................................... 65

Hình 3.22.

Cơng suất đầu ra máy phát ............................................................ 66

Hình 3.23.

Cơng suất đầu vào máy thu ........................................................... 66

Hình 3.24.

Phổ tín hiệu ................................................................................... 66

Hình 3.25.

Đo tỉ số Ber của kênh .................................................................... 67

Hình 3.26.

Hộp thoại chuyển sang chế độ quét tham số ................................. 70

Hình 3.27.

Hộp thoại Parameter Sweep .......................................................... 70

Hình 3.28.

Cửa sổ Report ................................................................................ 71

Hình 3.29.

Các bước hiển thị kết quả mơ phỏng ............................................ 71

Hình 3.30.

Kết quả mô phỏng ......................................................................... 72

5


MỞ ĐẦU
Thơng tin liên lạc đóng vai trị ngày càng quan trọng trong sự phát triển
mạnh mẽ của xã hội loài người, là một trong những cơ sở hạ tầng, là điều kiện
thiết yếu để phát triển kinh tế xã hội. Thời gian qua nền kinh tế nước ta đã
chuyển biến tích cực, hịa nhịp với sự phát triển của khu vực và trên thế giới.
Xu thế tồn cầu hóa về thương mại và thơng tin địi hỏi sự phát triển những xa
lộ thông tin thỏa mãn nhu cầu và dịch vụ.
Để tạo ra một cơ sở hạ tầng tốt làm nền tảng để phát triển dịch vụ thông
tin, hệ thống truyền dẫn cũng ngày càng được cải tiến và nâng cao về năng
lực. Từ khi ra đời, cáp quang đã thể hiện là một môi trường truyền dẫn lý
tưởng với băng thông gần như vô hạn và rất nhiều ưu điểm khác. Các hệ
thống truyền dẫn mới chỉ khai thác một phần rất nhỏ băng thông của sợi

quang. Do việc nâng cấp tuyến truyền dẫn bằng cách tăng tốc độ tín hiệu về
điện gặp nhiều khó khăn, các nhà khoa học đã tìm cách nâng cao tốc độ
truyền bằng cách tăng tốc độ tín hiệu quang.
Trong các bước nâng cấp tốc độ truyền dẫn, ghép kênh quang theo
bước sóng (WDM) là một công nghệ khai thác được tài nguyên của sợi
quang, khắc phục được các khó khăn khi tăng tốc độ tín hiệu điện. Phương
pháp ghép kênh theo bước sóng cịn có ưu điểm là rất linh hoạt trong việc
tăng dung lượng, tận dụng triệt để các hệ thống cáp quang hiện tại.
Với hàng loạt các ưu điểm đó, ghép kênh theo bước sóng hiện được
nghiên cứu áp dụng rất nhiều trong mạng hiện tại, đặc biệt là trên các tuyến
trung kế, liên quốc gia, nhất là các tuyến ln có nhu cầu tăng tốc độ. Muốn
áp dụng cơng nghệ này vào thực tiễn cần phải nắm được kỹ thuật cơ bản của
thông tin quang, nguyên lý của việc ghép kênh theo bước sóng, các hệ thống
của hệ thống thơng tin quang ghép kênh theo bước sóng và các yêu cầu của
nó, các ưu điểm của hệ thống này so với hệ thống truyền dẫn hiện tại. Đây
cũng chính là mục đích của đề tài mà em nghiên cứu.
6


Với mục đích tìm hiểu một cơng nghệ mới, củng cố và phát triển các
kiến thức đã lĩnh hội trong quá trình nghiên cứu và học tập tại Đại học Vinh
em đã chọn đề tài tốt nghiệp của mình là: “Thiết kế và mô phỏng tuyến
thông tin quang WDM bằngphần mềm Optiwave.Optisystem” . Sau một thời
gian tìm hiểu và nghiên cứu đồ án tốt nghiệp với đề tài đã chọn đã được hoàn
thành với nội dung gồm 2 chương như sau:
Chƣơng I:

Hệ thống WDM, công nghệ then chốt và ứng dụng
của hệ thống WDM

Chƣơng II: Các thành phần cơ bản trong WDM
Chƣơng III: Mô phỏng tuyến thông tin quang WDM bằng phần
mềm Optisystem
Do kiến thức còn hạn hẹp nên trong q trình làm khơng thể tránh được
các sai sót, em mong được các thầy cơ giáo và các bạn góp ý thêm. Qua đây,
em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo PGS. TS Nguyễn Hoa Lƣ đã
tận tình hướng dẫn em hồn thành tốt đồ án này!
Em xin chân thành cảm ơn !
Vinh, ngày tháng năm 2014
Sinh viên
Nguyễn Mạnh Hùng

7


TĨM TẮT ĐỒ ÁN
Đồ án tìm hiểu theo bước sóng WDM, và qua đó mơ phỏng tuyến
thơng tin quang WDM bằng phần mềm optisystem. Công nghệ WDM đã và
đang là chìa khố để giải quyết bài tốn về truyền tải lưu lượng tốc độ cao,
dung lượng lớn. Với những ưu điểm nổi trội, nó đã và đang được ứng dụng ở
rất nhiều nơi, trong nhiều mạng và phục vụ rất nhiều dạng hình dịch vụ.…Tuy
nhiên, khi nâng cấp một hệ thống thơng tin theo cơng nghệ WDM có rất nhiều
vấn đề cần phải xem xét. Các vấn đề đáng chú ý nhất trong hệ thống WDM
như chất lượng của nguồn quang, các bộ tách/ghép kênh quang, công nghệ
khuyếch đại quang…cũng như các vấn đề về hiện tượng xuyên nhiễu, ảnh
hưởng của hiện tượng phi tuyến và vấn đề quĩ công suất quang, có ảnh hưởng
trực tiếp tới chất lượng của hệ thống.

ABSTRACT

Project Overview to learn about technology with wavelength
multiplexing

optical

WDM

and

thereby

simulating

WDM

optical

communication lines with optisystem software. WDM technology has been the
key to solve the problem of traffic transmission speed, large capacity. With
these advantages, it has been applied in many places, in many networks and
serve a vast variety of services.... However, when a system upgrade
information technology there are WDM many issues to consider. issues most
notably in WDM systems as the quality of the optical source, the
splitter/optical multiplexing, optical amplification technology... as well as the
problem of interference phenomena effects of nonlinear phenomena and optical
power fund problem, have a direct influence on the quality of the system.

8

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

DEMUX

Demultiplexer

Bộ phân kênh

BER

Bit Error Ratio

Tỉ số lỗi bít

MUX

Multiplexer

Bộ ghép kênh

DWDM

Density Wavelength Division
Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo bước
sóng mật độ cao

DCF

Dispersion Compensating Fiber

Sợi bù tán sắc

DCU

Dispersion Compensate Unit

Khối bù tán sắc

DGD

Diffirential Group Delay

Trễ nhóm phân biệt

EDFA

Erbium Doped Fiber Amplifier

Bộ khuếch đại pha tạp Erbium

EOL

End Of Life

Hết thời gian sử dụng

FBG

Fiber Bragg Grared

Cách tử sợi Bragg

Full Wide Half Maximum

Độ rộng toàn phần tại nửa lớn nhất

FWM

Four Wave Mixing

Hiệu ứng trộn bốn song

GVD

Group Velocity Dispersion

Tán sắc vận tốc nhóm

LD

Laser Diode

Diode laze

LED

Light Emitting Diode

Diode phát xạ quang

MLM

Muti Longitudinal Mode

Laser đa mode

MPI

Multi Path Interference

Nhiễu đa đường

MPN

Mode Partition Noise

Tạp âm cạnh tranh mode

XMP

Cross Modulation Phase

Điều chế chéo pha

NRZ

Non Return to Zero

Không trở về không

OSNR

Optical Signal to Noise Ratio

Tỉ số tín hiệu quang trên tạp âm

TDM

Time Division Multiplex

Ghép kênh phân chia theo thời gian

OTM

Optical Termination
Multiplexer

Bộ đầu cuối ghép kênh quang

PMD

Polarization Mode Dispersion

Tán sắc phân cực mode

WDM

Wavelength Division
Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo bước
song

FWHM

9


CHƢƠNG I
HỆ THỐNG WDM, CÔNG NGHỆ THEN CHỐT
VÀ ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG WDM
1.1. Giới thiệu chung
Trong những năm gần đây, sự phát triển của các dịch vụ thoại và phi
thoại mà đặc biệt là Internet cũng như một số dịch vụ khác đã tạo ra một sự
bùng nổ nhu cầu về dung lượng. Điều này đặt lên vai những nhà cung cấp
dịch vụ đường trục những khó khăn và thách thức mới. Kĩ thuật ghép kênh
theo miền thời gian TDM đã giải quyết phần nào các yêu cầu trên nhưng vẫn
còn rất hạn chế. Trong thực tế, tốc độ của tín hiệu TDM thường nhỏ hơn hoặc
bằng 10Gb/s. Do ảnh hưởng của hiện tượng tán sắc, hiệu ứng phi tuyến trong
sợi quang và tốc độ của các thành phần điện tử nên khi tăng tốc độ bit của
một kênh TDM lên quá giới hạn này, chất lượng hệ thống khơng đảm bảo. Để
thích ứng với sự tăng trưởng khơng ngừng đó và thoả mãn u cầu tính linh
hoạt của mạng, các công nghệ truyền dẫn khác nhau đã được nghiên cứu, triển

khai thử nghiệm và đưa vào ứng dụng, trong số đó phải kể đến cơng nghệ
WDM, OTDM, Soliton… Phương pháp ghép kênh theo bước sóng
WDM(Wavelength Division Multiplexing) đã tận dụng hữu hiệu nguồn tài
nguyên băng rộng trong khu vực tổn hao thấp của sợi quang đơn mode. Ghép
kênh theo bước sóng WDM nâng cao dung lượng truyền dẫn của hệ thống mà
không cần phải tăng tốc độ của từng kênh trên mỗi bước sóng. Do đó, WDM
chính là giải pháp tiên tiến trong kĩ thuật thông tin quang, đáp ứng được nhu
cầu truyền dẫn và cả những yêu cầu về chất lượng truyền dẫn của hệ thống.
Trong hệ thống WDM, tín hiệu điện của từng kênh quang được điều chế
với các sóng mang quang khác nhau. Sau đó, chúng được ghép lại và truyền
trên cùng một sợi quang đến đầu thu. Phía thu thực hiện q trình tách tín hiệu
quang thành các kênh quang riêng biệt có bước sóng khác nhau. Mỗi kênh này
được đưa đến một máy thu riêng. Công nghệ WDM cho phép khai thác được
tiềm năng băng thơng rộng của sợi quang. Ví dụ, hàng trăm kênh 10Gb/s có
10


thể truyền trên cùng một sợi quang. Khoảng cách giữa các kênh khoảng
50GHz. Dưới đây là một tính tốn cho thấy sự hấp dẫn của cơng nghệ WDM:
Hình 1.1 chỉ ra hai cửa sổ truyền dẫn 1.3 và 1.5 của sợi quang. Mỗi cửa
sổ có băng thơng truyền dẫn (suy hao thấp) của sợi quang là rất lớn. Chỉ với
riêng cửa sổ quang 1550 nm thì dải bước sóng có thể sử dụng là 1500 nm –
1600 nm, tương ứng với dải tần rộng cỡ 12,5 THz !.
 [dB]

Băng tần cửa sổ 1550

Phổ của một
nguồn quang

nm

 [m]
0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

20
10
-20
-10
0

Tán sắc (ps/nm.km)

Bước sóng (nm)
Sợiquang
quang G.652
Hình 1.1. Băng tần truyền dẫn của sợi
Sợi quang G.653

Sử dụng cho tốc độ truyền tin cỡ 10 Gbps thì chỉ cần sử dụng một phần
Sợi quang G.655

rất nhỏ trong băng tần truyền dẫn này. Rơ ràng, có thể thấy dung lượng yêu
sắc của
của một
số
cầu cỡ hàng trăm Gbps là hồn tồn nằm Hình
trong2.14.
khảTán
năng
hệ thống
loại sợi quang.

WDM. Thêm vào đó, hệ thống cịn rất mềm dẻo khi có các phần tử như bộ
tách ghép quang, bộ nối chéo quang, chuyển mạch quang, 1300
các bộ 1400
lọc quang
1500
1600
thực hiện lựa chọn kênh động hoặc tĩnh…
20
Khái niệm về WDM đã được biết đến từ những năm101980, khi mà hệ
-20

thống quang đã được bắt đầu thương mại hóa. Dạng đơn giản
-10 nhất của WDM
0 truyền trên hai
là truyền hai kênh tín hiệu trên hai cửa sổ khác nhau. Ví dụ,
Tán sắc (ps/nm.km)
bước sóng 1,3m và 1,55m. Khi đó, khoảng cách Bước
giữa các
sóngkênh
(nm)là 250nm.
Sợi quang G.652
Sau đó, khoảng cách giữa các kênh giảm dần đi. Năm 1990, khoảng cách giữa
Sợi quang G.653
các kênh chỉ còn nhỏ hơn 0,1nm. Trong suốt thập kỉ 90, hệ thống WDM đã
quang
được nhiều nước trên thế giới quan tâm nghiên cứu.Sợi
Hiện
nay,G.655
kỹ thuật ghép
11

Hình 2.14. Tán sắc của một số
loại sợi quang
1300 1400


kênh theo bước sóng đã được ứng dụng ở nhiều nước trên thế giới. Ở nước ta,
Tổng công ty bưu chính viễn thơng Việt Nam quyết định nâng cấp tuyến
truyền dẫn Bắc Nam bằng giải pháp ghép kênh theo bước sóng.
Sơ đồ khối tổng quát của một hệ thống truyền dẫn quang đơn hướng
ghép kênh theo bước sóng được mơ tả như hình 1.2.

Tx

1

1 , 2 ,...n

1

MUX
n

Rx

1

DMUX
Sợi quang

n

Tx

1

n

n

Rx

Hình 1.2. Sơ đồ khối hệ thống WDM đơn hướng
Tại mỗi bộ phát, tín hiệu điện của mỗi kênh quang được điều chế với
sóng mang quang có độ rộng phổ rất hẹp. Tín hiệu quang tại đầu ra của mỗi
bộ phát có bước sóng khác nhau là 1 , 2 ...n . Các kênh quang này được ghép
với nhau nhờ bộ ghép kênh quang MUX và truyền trên một sợi quang duy
nhất đến đầu thu. Yêu cầu của bộ ghép kênh là phải có độ suy hao nhỏ để đảm
bảo tín hiệu tới đầu ra của bộ ghép ít bị suy hao, giữa các kênh có khoảng bảo
vệ nhất định để tránh gây nhiễu sang nhau. Tại phía thu, bộ DMUX thực hiện
quá trình tách tín hiệu thu được thành các kênh khác nhau. Mỗi kênh này
tương ứng với một bước sóng. Mỗi kênh được đưa đến một đầu thu riêng. Để
tránh xuyên nhiễu giữa các kênh, yêu cầu thiết kế bộ giải ghép thật chính xác.
1
n

Tx
Tx

1
n

 n 1

1

Rx

n

Rx

2 n

1

12 .......n

MUX/
DMUX

MUX/
DMUX
n1 ......2n

n

1

Rx

n

Tx

1

Tx

n

 n 1

2 n

Hình 1.3. Sơ đồ khối hệ thống WDM hai hướng
12

Rx


Phần trên trình bày phương án truyền dẫn ghép bước sóng quang đơn
hướng, tức là tín hiệu được ghép tại một đầu và tách tại đầu kia, tín hiệu
truyền trên sợi quang theo một hướng. Ngồi ra người ta có thể thực hiện
truyền dẫn ghép bước sóng quang song hướng trên cùng một sợi quang như
hình 1.3.
Trong hệ thống truyền dẫn song hướng, n kênh quang có bước sóng
1…n được ghép lại và truyền đi theo một hướng, n kênh quang khác có
bước sóng n+1…2n được ghép lại và truyền đi theo hướng ngược lại trên
cùng sợi quang. Phương pháp này yêu cầu rất nghiêm ngặt về độ rộng phổ của
từng kênh và chất lượng của bộ tách kênh.
Trong hệ thống mà các bước sóng của các kênh quang cách xa nhau,
thường thuộc các cửa sổ khác nhau, được gọi là ghép thưa SWDM (Sparse
Wavelength Division Multiplexing). Hệ thống có khoảng cách giữa các kênh
quang rất nhỏ, các kênh quang có bước sóng gần nhau được gọi là hệ thống
ghép kênh mật độ cao DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing).
Khi đó vấn đề trở nên phức tạp hơn nhiều và yêu cầu về chất lượng các thành
phần trong hệ thống quang rất cao.
Công nghệ WDM tận dụng tài nguyên băng thông truyền dẫn của sợi
quang, làm cho dung lượng truyền dẫn của sợi quang so với truyền dẫn bước
sóng đơn tăng từ vài lần tới hàng trăm lần, từ đó tăng dung lượng của sợi
quang, hạ giá thành hệ thống. Hiện nay, dải tần truyền dẫn có suy hao thấp của
sợi quang mới chỉ được sử dụng một phần rất nhỏ.

Dùng cơng nghệ WDM có thể ghép N bước sóng truyền dẫn trong sợi
quang đơn mode và có thể truyền dẫn hồn tồn song cơng. Do vậy, khi
truyền dẫn thơng tin đường dài với dung lượng lớn, có thể tiết kiệm số lượng
lớn sợi quang. Thêm vào đó là khả năng mở rộng dung lượng cho hệ thống
quang đã xây dựng. Chỉ cần hệ thống cũ có độ dư cơng suất tương đối lớn
thì có thể tăng thêm dung lượng mà không cần thay đổi nhiều đối với hệ
thống cũ.
13


Vì trong cơng nghệ WDM sử dụng các bước sóng độc lập với nhau, do
đó có thể truyền dẫn những tín hiệu có đặc tính hồn tồn khác nhau, thực
hiện việc tổng hợp và phân chia các dịch vụ viễn thơng, bao gồm tín hiệu số
và tín hiệu tương tự, tín hiệu PDH và tín hiệu SDH, truyền dẫn tín hiệu đa
phương tiện (thoại, số liệu, đồ hoạ, ảnh động…).
1.2. Một số tham số kỹ thuật trong hệ thống WDM
Hệ thống WDM có một số tham số chính, đó là khoảng cách kênh, số
kênh ghép, suy hao xen, suy hao xuyên kênh, độ rộng kênh, trong đó, ba tham
số suy hao xen, suy hao xuyên kênh, độ rộng kênh là ba tham số mơ tả đặc
tính của bộ ghép/tách kênh.
1.2.1. Suy hao xen
Suy hao xen được xác định là lượng công suất tổn hao sinh ra trong
tuyến truyền dẫn quang do tuyến có thêm các thiết bị tách/ghép kênh quang.
Suy hao này bao gồm suy hao do các điểm nối ghép thiết bị WDM với sợi và
suy hao do bản thân thiết bị ghép gây ra. Vì vậy, trong thực tế người thiết kế
tuyến phải tính cho vài dB ở mỗi đầu. Suy hao xen được diễn giải tương tự
như suy hao đối với các bộ tách/ghép hỗn hợp (MUX/DMUX) nhưng cần lưu
ý trong WDM là xét cho một bước sóng đặc trưng. Suy hao xen được xác
định như sau:
- Đối với MUX:

Li  10 lg

O ( i )
(dB)
I i ( i )

(1.1)

Li  10 lg

Oi (i )
(dB)
I ( i )

(1.2)

- Đối với DMUX

Trong đó:
I(i) và O(i) tương ứng là cơng suất các tín hiệu quang tại đầu
vào và đầu ra bộ DMUX và bộ MUX.
Ii(i) là cơng suất tín hiệu tại đầu vào thứ i của bộ ghép
Oi(i) là cơng suất tín hiệu tại đầu ra thứ i của bộ tách
14


Tham số suy hao xen luôn được các nhà chế tạo cho biết đối với từng
kênh quang của thiết bị.
1.2.2. Suy hao xuyên kênh
Khi thực hiện ghép các kênh quang có bước sóng khác nhau để truyền

trên cùng một sợi quang thì một phần tín hiệu của kênh này ghép sang vùng
phổ của kênh khác. Do đó khi tách kênh sẽ có sự rị cơng suất tín hiệu từ kênh
thứ i có bước sóng thứ i có bước sóng i sang các kênh có bước sóng khác với
i. Ngay cả trong trường hợp ghép kênh hoàn hảo, ở các bộ tách ghép thực tế
ln có hiện tượng rị cơng suất tín hiệu từ một kênh sang kênh khác. Hiện
tượng này gọi là suy hao xuyên kênh .

1
N

1
O
2U2()
1
2()

M
U
X

O
i Ui()
k
i()

I()
1..I()
2

DEM

UX

1
MUL
DEX

2

MUL
DEX

O
1U
2
1()
1()

2

Hình 1.4. Xuyên âm trong hệ thống
Trong thực tế luôn tồn tại hiện tượng xuyên kênh và làm giảm chất
lượng truyền dẫn. Người ta đưa ra tham số suy hao xuyên kênh để đặc trưng
cho khả năng tách các kênh khác nhau và được tính bằng dB như sau:
- Đối với bộ tách kênh:
 n

  U i (k ) 
 (dB)
D(i )  10log  k 1,k i
I (i ) 







(1.3)

Trong trường hợp lý tưởng, tại cửa ra thứ i chỉ có bước sóng i, nhưng do
có hiện tượng xuyên kênh, tại cửa ra thứ i có tín hiệu rị từ các kênh khác. Ui(k)
và Pi (  j ) là công suất tín hiệu khơng mong muốn ở bước sóng k và j tại cửa ra
thứ i. Trong thiết bị ghép/tách kênh hỗn hợp, việc xác định suy hao xuyên kênh
cũng được áp dụng như bộ tách kênh. Ở trường hợp này phải xem xét cả hai loại
xuyên kênh, xuyên kênh đầu gần và xuyên kênh đầu xa (hình 1.4). “Xuyên kênh
15


đầu xa” là do các kênh khác được ghép đi vào đường truyền gây ra. Ví dụ, Ui(k)
là xuyên nhiễu do kênh quang có bước sóng k tại đầu ra thứ i. “Xuyên kênh đầu
gần” là do các kênh khác ở đầu vào sinh ra. Ví dụ, Pi (  j ) là xuyên nhiễu do kênh
Ij (  j ) gây ra trên kênh ra thứ i. Khi đưa ra sản phẩm, các nhà chế tạo cũng phải
cho biết suy hao kênh đối với từng kênh của thiết bị.
1.2.3. Độ rộng, khoảng cách và số lƣợng kênh
Độ rộng kênh là dải bước sóng được định ra cho từng kênh quang.Độ
rộng kênh bằng tổng độ rộng phổ của các nguồn tín hiệu và khoảng phịng vệ
của các kênh. Bước sóng trung tâm của nguồn quang phải nằm giữa dải bước
sóng này.
Khoảng cách kênh là khoảng cách giữa hai bước sóng trung tâm của hai
kênh quang kề nhau. Nếu độ rộng kênh của các kênh quang bằng nhau thì độ
rộng kênh chính bằng khoảng cách kênh.

Khoảng cách tối thiểu giữa các kênh bị giới hạn bởi xuyên nhiễu giữa các
kênh. Khoảng cách giữa các kênh thường lớn hơn bốn lần tốc độ bit. Nếu nguồn
phát quang là các diode laser thì các độ rộng kênh yêu cầu khoảng nm để đảm
bảo không bị xuyên nhiễu giữa các kênh do sự bất ổn của các nguồn phát gây ra.
Đối với nguồn phát quang là các diode phát quang LED, yêu cầu độ rộng kênh
phải lớn hơn 10 đến 20 lần, vì độ rộng phổ của loại nguồn này rộng hơn
Khoảng cách kênh

P

Độ rộng kênh

1

2

Hình 1.5. Khoảng cách kênh và ðộ rộng kênh
16


3


Trong hệ thống WDM, mỗi bước sóng được coi tương ứng với một
kênh quang. Số lượng kênh bằng số lượng các bước sóng được ghép lại để
truyền trên cùng một sợi quang đến đầu thu. Tham số này phụ thuộc vào
độ rộng băng tần truyền dẫn của sợi quang mà hệ thống sử dụng và độ
rộng kênh.
Trong các hệ thống WDM số lượng kênh càng lớn thì dung lượng
truyền dẫn càng tăng, nhưng hệ thống cũng trở nên phức tạp, yêu cầu chất

lượng của các thành phần trong hệ thống cao hơn và phải đặc biệt quan tâm
đến hiện tượng xuyên kênh, suy hao do thiết bị WDM gây ra. Đối với một
dung lượng định trước, việc tăng số lượng kênh sẽ làm giảm số sợi sử dụng
hoặc tốc độ truyền dẫn nền. Đây là mối tương quan cần quan tâm khi áp
dụng xây dựng hoặc nâng cấp các tuyến truyền dẫn quang.
Hệ thống WDM có ý nghĩa to lớn đối với việc xây dựng mạng thông tin
quang nhưng hiện nay vẩn cịn một số vấn đề cơng nghệ. Ví dụ: u cầu đối
với bước sóng và tính ổn định của nguồn quang, tính phi tuyến của sợi quang
hạn chế rất nhiều công suất ra của bộ khuyếch đại, hiệu ứng trộn bốn bước
sóng gây ra xuyên nhiễu giữa các kênh, khi tốc độ truyền dẫn cao phải khắc
phục ảnh hưởng của tán sắc, vấn đề giám sát bộ khuyếch đại quang vv…
1.3. Ổn định bƣớc sóng của nguồn quang
Trong điều kiện hoạt động bình thường, các nguồn quang chịu rất nhiều
điều kiện bên ngoài tác động cũng như các điều kiện từ bên trong, ví dụ như
các thay đổi điều kiện nhiệt độ, sự tác động của nhiễu, độ già hố các linh
kiện...Các sự tác động đó gây nên những thay đổi khơng chỉ về cơng suất mà
cịn thay đổi về bước sóng nguồn quang
Sự suy giảm cơng suất sẽ làm cho dạng hình mắt của tín hiệu ở đầu thu
bị thu hẹp lại, do đó sẽ làm giảm chất lượng BER của hệ thống. Cơng suất tín
hiệu khơng ổn định cũng khiến cho tuổi thọ các linh kiện làm việc trong hệ
thống không đảm bảo, độ tin cậy của hệ thống giảm.

17


Bước sóng của nguồn quang khơng ổn định sẽ gây ra những ảnh
hưởng hết sức nghiêm trọng. Các kênh quang do không ổn định tần số sẽ
dịch chuyển sang các tần số khác thuộc phạm vi của kênh quang khác gây ra
xun âm. Lúc đó, có kênh thì mất hồn tồn tín hiệu do tần số bị lệch khỏi
băng thu của kênh đó, có kênh thì bị xun nhiễu từ kênh khác và cũng

không thể đảm bảo chất lượng. Trong trường hợp toàn bộ số kênh của hệ
thống mất ổn định, hệ thống sẽ mất hồn tồn thơng tin, hoặc thơng tin có
được nhưng chỉ là hỗn độn.
Vì vậy trong ứng dụng hệ thống WDM, yêu cầu đồng bộ giám sát bước
sóng, ổn định bước sóng cũng như ổn định cơng suất quang từng bước sóng ln
cần phải được quan tâm đặc biệt. Điều này có nghĩa là hệ thống WDM phải quy
định, điều chỉnh chính xác bước sóng của nguồn quang và cơng suất từng bước
sóng. Nếu khơng, sự trơi bước sóng do các ngun nhân sẽ làm cho hệ thống
không ổn định và kém tin cậy. Hiện nay có hai phương pháp chủ yếu để ổn định
bước sóng của nguồn quang là:
+ Phương pháp điều khiển phản hồi nhiệt độ : Thơng qua nhiệt độ của
bộ kích quang để điều khiển, giám sát mạch điện điều nhiệt với mục đích điều
khiển bước sóng và ổn định bước sóng.
+ Phương pháp thứ hai thơng qua giám sát bước sóng: Thơng qua việc
giám sát bước sóng tín hiệu quang ở đầu ra, dựa vào sự chênh lệch trị số giữa
điện áp đầu ra (tách được từ tín hiệu quang đầu ra nhờ photodiode) và điện áp
tham khảo tiêu chuẩn để điều khiển nhiệt độ của bộ phát quang, từ đó ổn định
được nguồn quang.
1.4. Ảnh hƣởng của tán sắc sợi quang đối với truyền dẫn
Tán sắc là hiện tượng những sóng ánh sáng có tần số khác nhau truyền
dẫn với tốc độ khác nhau trong cùng một môi trường. Tán sắc là bản chất của
sợi quang, tán sắc gây ra hiện tượng trải rộng (dãn xung) xung tín hiệu, làm
cho biến dạng xung tín hiệu trong khi truyền và tỉ số lỗi bít cao, do đó ảnh
hưởng đến tốc độ truyền dẫn và khoảng cánh trạm lặp. Ví dụ như tuyến có tốc
18


độ 10 Gbit/s sử dụng sợi G.652, công suất penalty là 1 dB tín hiệu giới hạn
tán sắc của nó là 80km. Bộ khuyếch đại cải thiện khoảng cánh giữa các trạm
lặp (bị giới hạn bởi suy hao) trên tuyến rất nhiều. Nhưng do nhu cầu ngày

càng lớn về các dịch vụ mới có tốc độ cao nên tán sắc trở thành tham số chính
giới hạn khả năng nâng cao dung lượng của tuyến cáp quang. Chính vì vậy
chúng ta cần phải giảm ảnh hưởng của tán sắc.
* Các giải pháp giảm ảnh hưởng của tán sắc :
+ Sử dụng các nguồn phát có độ rộng phổ hẹp kết hợp với điều chế ngoài.
+ Lựa chọn sợi quang phù hợp.
+ Sử dụng các bộ bù tán sắc...
Trong phạm vi đề tài nay em chỉ đề cập đến các phương pháp bù tán
sắc khả thi trên tuyến trục Bắc –Nam.
1.4.1. Phƣơng pháp bù tán sắc bằng điều chế tự dịch pha(SPM)
Tán sắc sẽ gây ra hiện tượng dịch tần tuyến tính trong xung. Mặt khác
khi một xung tín hiệu có cơng suất P nằm trong ngưỡng phi tuyến của sợi (đối
với trường hợp đơn kênh P>18dB, đối với trường hợp đa kênh thì P nhỏ hơn
và giảm khi số kênh truyền dẫn tăng), sườn lên của xung bị dịch về phía bước
sóng dài có hiệu ứng SPM và hiện tượng này gọi là chirp phi tuyến. Đối với
các sợi quang theo tiêu chuẩn G.652, G.653 sử dụng trên tuyến thì chirp phi
tuyến này ngược với chirp tuyến tính. Xung sẽ bị chirp một lượng bằng tổng
hai chirp trên. Như vậy trong trường hợp này xung phải chịu một lượng chirp
bằng chirp tuyến tính trừ đi chirp phi tuyến nên xung dường như đã được hiệu
ứng SPM “bù chirp do tán sắc gây ra”.
Những lý luận trên đã được thử nghiệm lại bằng thực nghiệm truyền
xung dạng Gauss độ rộng xung là 20ps, cơng suất đỉnh là 50mw. Kết quả thí
nghiệm được trình bày ở hình 1.6. Hình này gồm 3 đường biểu diển độ rộng
xung theo thời gian truyền trong 3 trường hợp tán sắc khác nhau và ta có nhận
xét: Trường hợp sợi có tán sắc âm (đường nét đứt) thì đầu tiên xung co lại sau
đó lại bị dãn rộng ra rất nhanh, nhanh hơn cả trường hợp tán sắc dương.Với
19


sợi có hệ số tán sắc D=-1ps/nm.km thì tại khoảng cách cỡ 10km độ rộng xung

đạt cực tiểu (cỡ 15 ps) nhưng ở khoảng cách 60 km thì độ rộng xung đạt 40
ps. Đối với tán sắc dương (đường liền nét tương ứng loại sợi G.652 và sợi
G.653) đạt cực tiểu sau một khoảng truyền dẫn dài cỡ 60 km. Nếu tiếp tục
truyền thi xung sẽ bị dãn rộng ra do các hiệu ứng tán sắc thông thường. Vậy
xung truyền ở ngưỡng phi tuyến ở một cơng suất nào đó có thể loại bỏ hồn
tồn tán sắc.
(ps)

D = -1 ps/nm.km

Độ rộng xung

60
40

D =1 ps/nm.km
D=0

20

20

40

60

80

100

120
Khoảng cách

(km)

Hình 1.6. Sự dãn xung do ảnh hưởng của hiệu ứng SPM
Trong thực tế để ứng dụng hiệu ứng SPM vào việc bù tán sắc cho xung
truyền dẫn phải sử dụng kỹ thuật phân phối tán sắc tức là kết hợp cả sợi tán
sắc dương và sợi tán sắc âm trên tuyến. Hình 1.7 là một ví dụ phân phối tán
sắc để có thể truyền dẫn trên khoảng dài. Ở đây khoảng cách giữa các bộ
khuyếch đại là 90 km, bao gồm 60 km sợi tán sắc âm (D=-1,75 ps/nm.km) và
30 km sợi tán sắc dương (D=2 ps/nm.km ) tốc độ truyền dẫn thơng thường thì
xung sẽ dãn tới độ rộng 75 ps.

20


+2,0

-1,75
0 (km)

60 (km)

90 (km)

Hình 1.7. Phương pháp phân phối tán sắc
* Ưu điểm của phương pháp bù tán sắc điều chế tự dịch pha (SPM):
- Tăng đáng kể khoảng cách trạm lặp nên giảm số trạm lặp trên tuyến.
Yếu tố này cũng góp phần làm giảm giá thành thiết bị trên tuyến.

- Cho phép tận dụng số sợi G.652 có sẵn trên tuyến
* Nhược điểm của phương pháp bù tán sắc điều chế tự dịch pha (SPM)
- Dạng xung yêu cầu là RZ trong khi hiện nay dạng xung đang sử dụng
là NRZ. Như vậy muốn sử dụng kỹ thuật bù tán sắc này thì phải thay dạng
xung đang truyền trên tuyến.
- Có thể xảy ra hiện tượng nén xung không mong muốn do dễ bị
“bù quá”
- Phương pháp này yêu cầu độ rộng phổ lase phải tốt.
1.4.2. Phƣơng pháp bù tán sắc PDC
Nguyên lý cơ bản của phương pháp này là sử dụng các phần tử đề bù
tán sắc, chẳng hạn như dùng các sợi có thiết kế đặc biệt hoặc cách tử sợi, bộ
kết hợp pha. Hiện nay phần lớn các bộ bù tán sắc mà thành phần cơ bản là sợi
quang có thể bù được giá trị cỡ 1500ps ở bước sóng 1550nm. Sau đây là
phương pháp bù tán sắc bằng phần tử thụ động điển hình: bù bằng bộ kết hợp
pha quang (OPC).
Trong phương pháp này OPC sẽ bù cho cả tán sắc dương và tán sắc âm.
Q trình bù tán sắc khơng phụ thuộc vào quá trình điều biến quang.
D1 ( L1 )
D2 ( L2 )

Y1 ( L1 ) p1 ( L1 )
y 2 ( L2 ) p 2 ( L2 )

21


Bé OPC
ES

F1( D1 ,  1 )

F2 ( D2 ,  2 )
L2

L1

Hình 1.8. Phương pháp bù tán sắc OPC
Hình 1.8 minh hoạ tán sắc được bù. Tín hiệu Es có cơng suất quang P1 được
phát vào đoạn sợi có độ dài L1, tán sắc D1 và hệ số phi tuyến  1 . Bộ bù pha sẽ
thực hiện biến đổi hệ thành sóng kết hợp pha Ec (  ). Ec có cơng suất quang P2
được phát dọc theo đoạn sợi có độ dài L2, tán sắc D2 và hệ số phi tuyến  2 . Tán
sắc sẽ được bù khi tỷ số giữa tán sắc và cường độ hiệu ứng Kerr quang tại các vị
trí –L1 và L2 bằng nhau.
b) Đánh giá khả năng sử dụng của kỹ thuật OPC để bù tán sắc
* Ưu điểm:
- Thiết bị bù tán sắc hoàn toàn thụ động.
- Bù được khoảng tán sắc lớn.
* Nhược điểm:
- Suy hao của bộ bù tán sắc lớn và phụ thuộc vào khoảng tán sắc phải bù
- Phải giám sát cơng suất tín hiệu truyền để tránh các hiện tượng hiệu ứng.
1.4.3. Phƣơng pháp bù tán sắc DCF
Các kỹ thuật bù tán sắc trước đó có thể tăng khoảng cách lên gấp đơi
nhưng nó khơng thích hợp cho các hệ thống có cự ly lớn, trong đó tán sắc vận
tốc nhóm phải được bù dọc theo đường dây truyền dẫn theo chu kỳ. Các kỹ
thuật bù trên các hệ thống như thế này phải đảm bảo ở chế độ đặt trên sợi
(chứ không phải đặt trên bộ phát hay bộ thu). Và một loại sợi được biết đến
đó là sợi bù tán sắc.
Trong thực tế để nâng cấp các hệ thống thông tin quang sử dụng sợi
chuẩn hiện có, người ta thêm vào một đoạn sợi bù tán sắc (với chiều dài từ 6
đến 8 km) đối với các bộ khuếch đại quang đặt cách nhau 60 đến 80 km. Sợi bù

22


tán sắc sẽ bù tán sắc vận tốc nhóm, trong khi đó bộ khuếch đại sẽ đảm nhiệm
bù suy hao sợi quang.
Người ta thường sử dụng sợi DCF kết hợp với các bộ khuếch đại OA
(thường sử dụng bộ EDFA) để bù tán sắc trên tuyến quang và tùy vào từng vị
trí để đặt DCF. Việc sử dụng sợi DCF để bù tán sắc hết sức đơn giản, chỉ cần
đặt sợi DCF xen vào giữa, do đặc điểm của sợi DCF là có độ tán sắc âm,
nghĩa là khi tín hiệu xung ánh sáng đi qua sợi này thì xung ánh sáng đó sẽ co
lại dần, hiện tượng này ngược với sợi SMF – xung ánh sáng bị dãn ra do tán
sắc, do đó việc xung ánh sáng bị bị giãn ra đã giải quyết được.
1.5. Ảnh hƣởng của hiệu ứng phi tuyến đến truyền dẫn
Khi công suất trong sợi quang nhỏ thì sợi quang được xem là mơi trường
tuyến tính, tính phi tuyến của sợi quang (chủ yếu do chiết suất) có thể bỏ qua.
Tuy nhiên khi cơng suất trong sợi quang vượt q mức nào đó, tính phi tuyến
của sợi quang sẽ ảnh hưởng tới quá trình truyền dẫn tín hiệu trong sợi quang.
Khi đó xuất hiện hiệu ứng phi tuyến, nghĩa là suy hao và chiết suất phụ thuộc
cơng suất tín hiệu quang trong sợi. Hiệu ứng phi tuyến sẽ gây ra một số hiện
tượng như: xuyên âm giữa các kênh, suy giảm mức tín hiệu của từng kênh dẫn
đến suy giảm tỉ số S/N vv...
1.5.1. Các hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống WDM
Nhìn chung có thể chia hiệu ứng phi tuyến thành hai loại:
- Hiệu ứng tán xạ: bao gồm các hiệu ứng tán xạ Raman (SRS) và hiệu
ứng tán xạ Brillouin(SRB).
- Hiệu ứng liên quan đến chiết suất phụ thuộc vào công suất quang: bao
gồm các hiệu ứng tự điều chế dịch pha (SPM), điều chế pha chéo (XPM) và
trộn bốn bước sóng (FWM).
* Hiệu ứng Raman (SRS): là q trình tán xạ khơng đàn hồi, trong đó
photon ánh sáng tới chuyển một phần năng lượng của mình cho dao động cơ

học của các phân tử cấu thành môi trường truyền dẫn, phần năng lượng cịn
lại được phát xạ thành ánh sáng có bước sóng dài hơn bước sóng tới. Bước
23


sóng mới này được gọi là bước sóng Stoke. Khi ánh sáng truyền trong sợi có
cường độ lớn thì q trình này trở thành q trình kích thích, trong đó ánh
sáng đóng vai trị sóng bơm làm cho phần năng lượng của tín hiệu chuyển vào
bước sóng Stoke. Trong ghép kênh theo bước sóng, hiệu ứng SRS hạn chế số
kênh ghép, khoảng cách giữa các bước sóng, cơng suất phát mỗi kênh và cự li
truyền dẫn của hệ thống. Ngoài ra, nếu bước sóng Stoke trùng với các bước
sóng tín hiệu sẽ gây ra xuyên âm.
Hiệu ứng SRS tỉ lệ thuận với công suất ánh sáng P và tỉ lệ nghịch với
hiệu dụng của lõi sợi quang. Nếu gọi SRS là ảnh hưởng của hiệu ứng SRS thì
SRS ~ P/Aeff
*Hiệu ứng SBS: Tương tự như hiệu ứng SRS. Nghĩa là tự nó hình thành
các bước sóng Stoke. Điểm khác nhau giữa hai hiệu ứng này là hiệu ứng SBS
liên quan tới các photon âm, còn hiệu ứng SRS lại liên quan đến các photon
quang. Do có sự khác nhau đó mà chúng có ảnh hưởng khác nhau đến hệ
thống ghép bước sóng quang. Trong tán xạ SBS, một phần ánh sáng bị tán xạ
do các photon âm và dịch tới bước sóng dài hơn. Phần ánh sáng tán xạ ngược
truyền theo sợi quang và nếu các bước sóng của tín hiệu chính trong WDM
cùng truyền theo một hướng thì hiệu ứng SBS không gây xuyên âm giữa các
kênh. Tuy nhiên, nếu truyền hai hướng các bước sóng trên cùng một sợi
quang thì ảnh hưởng của SBS là đáng kể.
Ảnh hưởng của SBS cũng tỉ lệ thuận với cơng suất tín hiệu ánh sáng
và tỉ lệ nghịch với Aeff của lõi sợi. Nếu gọi SBS là ảnh hưởng của hiệu ứng
SBS thì SBS ~ P/Aeff.
* Hiệu ứng trộn bốn bước sóng (FWM): Trong hệ thống WDM, chiết
suất phụ thuộc cường độ quang không chỉ gây ra hiện tượng tự điều pha mà

cịn gây ra hiện tượng trộn bốn sóng. Trong hiệu ứng này, 2 hoặc 3 sóng
quang có tần số khác nhau sẽ tương tác với nhau tạo ra các thành phần tần số
mới như 2f1 – f2, f1 + f2 – f3, 2f2 – f3,... Đây gọi là trộn bốn bước sóng, nghĩa

24