CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG TÁN XẠ RAMAN KÍCH THÍCH KHUYẾCH ĐẠI
2.3 Bộ khuyếch đại quang Raman
2.3.7 Khuyếch đại Raman tập trung LRA (Lumped Raman Amplifier)
Ánh sáng bơm
Laser bơm
Ánh sáng tín hiệu được khuyếch đại Sợi quang tăng
ích Raman Bộ cách ly quang
Ánh sáng tín hiệu vào
Coupler
Hình 2.31- Khuyếch đại Raman tập trung.
Bộ khuyếch đại Raman tập trung LRA là một khối đơn. Trong bộ khuyếch đại Raman tập trung tất cả công suất ánh sáng bơm được tập trung trong một khối. Hình 2.31 là một thí dụ kết nối bộ khuyếch đại Raman tập trung trong hệ thống thông tin quang. Trong sơ đồ trên ánh sáng bơm được giữ trong bộ khuyếch đại bằng các bộ cách ly xung quanh bộ khuyếch đại với chiều dài sợi tăng ích Raman khoảng vài km. Như vậy khác với bộ khuyếch đại Raman phân bố ánh sáng bơm không đi vào sợi quang từ bên ngoài bộ khuyếch đại.
1491 1496 1501 1506 1511 1516
0 5 20 15 10 25 30
Khuyếch đại công suất
Tiền khuyếch đại
Bước sóng (nm)
Tăng ích
Hình 2.32- Tăng ích của bộ khuyếch đại Raman tập trung.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2. Ứng dụng SRS khuyếch đại tín hiệu quang
Đặc điểm đáng lưu ý nhất của khuyếch đại Raman tập trung đó là khả năng sử dụng dải bước sóng mới mà tại các dải băng này EDFA không thể hoạt động.
Khả năng sử dụng băng S với khuyếch đại quang Raman
Trong các dải băng cửa sổ thông tin khuyếch đại quang sợi EDFA chỉ có thể hoạt động tại băng C và băng L mà không thể hoạt động tại băng S (1480-1530 nm). Với khuyếch đại Raman bước sóng khuyếch đại được quyết định bởi bước sóng ánh sáng bơm và như vậy khuyếch đại Raman có thể hoạt động ở bất kỳ vùng bước sóng nào có suy hao thấp. Hiện nay với kỹ thuật làm khô, suy hao sợi quang do hấp thụ nước tại bước sóng 1390 nm đã giảm mạnh. Như vậy kết hợp với sử dụng các loại sợi quang mới, khuyếch đại Raman đã không những chỉ có thể hoạt động tại băng C mà còn có khả năng sử dụng khác trong dải 1280 đến 1550 nm.
Bước sóng (nm)
Sợi đơn mode chuẩn Sợi được làm khô
Hệ số suy hao
Hình 2.33- Sự phụ thuộc của suy hao theo bước sóng
Sự phát triển của DWDM không những cho phép tăng dung lượng của truyền dẫn của mỗi kênh mà còn tăng số kênh truyền dẫn trên một sợi quang. Hiện nay các hệ thống WDM và DWDM hầu hết đều sử dụng băng C và băng L. Khi nhu cầu về số kênh truyền dẫn cho DWDM tăng thì các dải băng tần mới được đưa vào sử dụng. Trong các dải băng khả chuyển có băng S là quan trọng nhất. Băng S có đặc tính suy hao do hấp thụ và suy hao do uốn cong đối với sợi đơm mode chuẩn tốt hơn so với băng L. Băng S cũng có tán sắc nhỏ hơn băng L khoảng 30 %. Một số loại khuyếch đại được nghiên cứu
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2. Ứng dụng SRS khuyếch đại tín hiệu quang ứng dụng cho băng S như là khuyếch đại quang bán dẫn, khuyếch đại quang sợi pha Thilium nhưng chỉ có khuyếch đại Raman là giải pháp tối ưu cho vấn đề này [8]. Để tìm hiểu về khả năng sử dụng băng S của LRA ta nghiên cứu hệ thống thử nghiệm của B.A.
Puc lần đầu tiên sử dụng khuyếch đại Raman tập trung bù tán sắc băng S SLRA ( sợi tăng ích có tán sắc âm tại băng S, mỗi bộ SLRA có thể bù tán sắc cho 75 km sợi SSMF).
Rx Tx
SLRA #1 SLRA #2 SLRA #3 SLRA #4
SLRA #8 SLRA #7 SLRA #6 SLRA #5
SLRA #9 SLRA #10 SLRA #11
98 km 89 km
80 km
91 km 90 km
80 km 90 km
89 km 80 km
80 km
Hình 2.34- Hệ thống thử nghiệm SLRA của A. Puc.
Trong hệ thống này 11 bộ SLRA được sử dụng để truyền 20 kênh băng S (từ 493.36 đến 1521.77 nm với khoảng cách giữa các kênh là 200 GHz) trên sợi đơn mode chuẩn có chiều dài 867 km, với tốc độ mỗi kênh là 10.67 Gb/s. Với suy hao trung bình mỗi chặng khoảng 21 dB, mức công suất tín hiệu ra trung bình của mỗi bộ SLRA là 14 dBm. Tỉ số tín hiệu trên tạp âm quang OSNR đạt khoảng 20.7dB. Với giá trị này các kênh đều có BER<10−12 khi không sử dụng các kỹ thuật sửa lỗi. Khi sử dụng kỹ thuật sửa lỗi trước Reed-Solomon tỉ số SNR tăng khoảng 5dB.
Thí nghiệm của B. A. Puc lần đầu tiên đã chứng minh khả năng của khuyếch đại Raman tập trung. Các thử nghiệm sau này tiếp tục được nghiên cứu đã khẳng định SLRA là công nghệ chìa khoá cho sự mở rộng băng tần hoạt động của mạng thông tin quang sang dải băng S.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2. Ứng dụng SRS khuyếch đại tín hiệu quang