Chuyn

Thng Tin Quang

ti: Cng Ngh Quang Soliton

L IM

U

---------o0o---------Trong nh ng n m g n y, cng ngh truy n thng quang c nh ng b c ti n v ng ch c, c minh h a b i nhu c u ngy cng t ng c a cc d ch v . Cc nh nghin c u thi t k h th ng quang v m ng nh n th y b n thn chng l nhu c u tr ng t n lm t ng thm dung l ng v truy n thng ng di. T t nhin c m t s c nh tranh m nh m gi a h th ng tuy n tnh v phi tuy n. L p cc h th ng truy n d n tuy n tnh NRZ-IM/DD k t h p v i cng ngh WDM bao trm trn m t di n r ng cc ng d ng, bao g m cc kho ng cch truy n d n ln n 10000km, v cc t c ln n 100Gb/s. Nh ng h th ng ny hi n t i ho t ng ph bi n, nh ng ni chung b h n ch nt c 2,5-5 Gb/s m i knh trong cc truy n d n ng di. M t s l ng l n cc sng mang quang sau c th c yu c u t o ra t c 100Gb/s. M t khc cc h th ng phi tuy n RZ, t c l cc h th ng soliton c khuy ch i t n chn c th xem xt, chnh v th l m t s l a ch n ng n i v i truy n thng dung l ng cao. Trong truy n thng ng di m i knh h th ng RZ phi tuy n c th h tr cc t c ln n 10Gb/s. M c d ang c m t cc cng ngh hon h o cc h th ng soliton c khuy ch i v n ch a c tri n khai ph bi n. L do chnh l trong cc soliton ch u nh h ng Gordon-Haus kh t khe, k t qu t s tr n l n tn hi u v nhi u s pht x t pht t pht t o ra b i cc b khuy ch i EDFA c s d ng b suy hao s i quang. S tr n l n tn hi u v nhi u t o ra m t s jitter trn cc r ng xung, chnh v th h n ch dung l ng cc soliton c khuy ch i. Vi c nghin c u h th ng truy n thng quang c ra trn nhi u kha c nh. Trong ph n trnh by c a chuyn chng em t p trung vo cc v n c b n nh t c a h th ng soliton, y u t jitter nh h ng n h th ng soliton n knh v a knh. M c d h t s c c g ng nh ng ch c ch n trong ph m vi chuyn ny ch a th hon ch nh cc v n nu ra. Chng Em r t mong s ng gp ki n c a cc th y c gio, cc b n sinh vin v cc b n c quan tm n v n ny. Chng Em xin chn thnh c m n !

H N i, thng 9 n m 2011

L p H09VT9 Nhm 5

1

Chuyn

Thng Tin Quang

ti: Cng Ngh Quang Soliton

CH

NG I: T NG QUAN V SOLITON

1.1 Khi ni m v soliton T soliton c a vo n m 1965 miu t thu c tnh phn t c a ng bao xung trong mi tr ng phi tuy n tn s c. D i i u ki n no ng bao xung khng ch lan truy n khng mo m cn t n t i s va ch m nh cc ph n t lm. V y soliton l thu t ng bi u di n cc xung lan truy n qua kho ng cch di m khng thay i hnh d ng xung do n a ra kh n ng c bi t truy n cc xung khng nh y c m v i tn s c. S t n t i c a soliton trong s i quang v s d ng chng cho truy n thng quang c ngh t nh ng n m 1973 v n n m 1980 soliton c ch ng minh b ng th c nghi m. Ti m n ng c a soliton cho truy n d n quang ng di c kh nh nh vo n m 1988 trong m t th nghi m m suy hao s i c b nh b ng k thu t khuy ch i Raman. H th ng soliton quang m c d ch a c ng d ng nhi u trong th c t song v i nh ng ti m n ng v n c, n tr thnh m t d tuy n c bi t cho h th ng truy n d n quang. 1.2 Soliton s i S t n t i c a soliton s i l k t qu c a s cn b ng gi a tn s c v n t c nhm GVD (group-veocity disperson) v t i u ch pha SPM, c hai u h n ch hi u n ng truy n thng quang s i khi ho t ng c l p trn xung quang ang lan truy n bn trong s i ngo i tr khi xung b d ch ban u theo ng h ng. c bi t h n m t xung b d ch c th c nn trong su t giai o n u c a s lan truy n b t c khi no tham s GVD F 2 v h s chirp C tri d u nhau ( F 2 .C 0. V F 2 1 d ng u vo c khi ph c t i \ ! mT / 2(m Z ) . Xung quang t ng ng v i N=1 c g i l soliton c b n. Xung quang ng v i N>1 c g i l soliton b c cao v N c g i l b c c a soliton. Chu k z0 l kho ng cch m cc soliton b c cao khi ph c l i d ng g c c a chng. z0 =T T T02 LD ! 2 2 | F2 |

(1.10)

Chu k z0 v b c N c a soliton ng m t vai tr quan tr ng trong thi t k h th ng soliton quang. Hnh v sau bi u di n ti n trnh xung c a soliton b c 1 v soliton b c 3 qua m t chu k soliton b ng vi c v th hnh d ng xung |u( \ ,X )| 2 (hng trn) v s d ch t n (hng d i) c nh ngh a nh l s d ch th i gian c a pha soliton. Ch soliton c b n v n khng c s d ch t n (chirp-free) trong su t qu trnh lan truy n trong khi duy tr hnh d ng xung c a n.

Hnh 1.2. Ti n trnh c a cc soliton b c m t (c t tri) v cc Soliton b c 3 (c t ph i) qua m t chu k soliton. Hng trn v hng d i t ng ng bi u di n hnh d ng xung v d ng chirp c a n.

L p H09VT9 Nhm 5

6

Chuyn

Thng Tin Quang

ti: Cng Ngh Quang Soliton

Ta c th gi i tr c ti p cc soliton c b n t ph ng trnh (1.9) m khng s d ng ph ng php tn x ng c. Gi thi t r ng m t soliton c d ng: u( \ ,X )=V( X )exp[i J (\ ,X ) ] (1.11) V(X ) khng ph thu c vo \ ph ng trnh (1.9) trnh by l i m t soliton c b n m duy tr hnh d ng c a n trong su t qu trnh lan truy n. Pha J c th ph thu c vo c \ v X . Thay (1.11) vo (1.9) v J (\ ,X ) =K \ v i K=const. Ta c:1 x 2V (X ) . exp(iJ ) V 3 (X ) exp(iJ ) ! 0 iV (X )iK exp(iJ ) 2 2 xX 1 x 2V V 3 ! 0 KV 2 2 xX x 2V ! 2V ( K V 2 ) 2 xX xV 2 4 ! 2 KV V C v i C=const xt 2

(1.12)

(1.13)

V ta c: LimV =0 v LimX pg X pg

xV ! 0 nn C=0. T i xX

nh soliton c V ! 1 v

xV ! 0 suy ra (2K-1)=0 suy ra K=1/2 xXJ ! 1 xV 2 4 \ ! V V 2 xX xV 1V 2 1 1 1 V 2 ln 2 1 1V 2 2

X !

V

!

V !

2e X 2 ! X ! sec h X 2X e 1 e e X

u \ , X ! sec h expi\ / 2 X

(2.14)

L p H09VT9 Nhm 5

7

Chuyn

Thng Tin Quang

ti: Cng Ngh Quang Soliton

Ph ng trnh (1.14) cho th y xung u vo thu c m t s d ch pha \ /2 khi n lan truy n trong s i nh ng bin khng thay i. y chnh l thu c tnh quan tr ng c a soliton c b n, lm cho n tr nn l t ng v i cc h th ng truy n thng quang. 1.4.2 Ti n trnh soliton M t thu c tnh quan tr ng c a soliton l chng r t n nh, ch ng l i s nhi u lo n. B i v y, th m ch qua soliton c b n yu c u m t hnh d ng ring v cng su t nh th a mn 1= K P0LD, n c ng c th c t o ra ngay c khi cng su t nh l ch kh i i u ki n l t ng. Hnh v sau m t ti n trnh c a m t xung Gauss vo v i cc gi tr : N=1, u(0, X )= exp(X2 ) 2

Hnh 1.3. Ti n trnh c a m t xung Gauss v i N=1 qua m t kho ng \ ! 0 10 . Xung ti n tri n d n thnh m t soliton c b n b ng vi c thay i hnh d ng, r ng v cng su t nh c a n. Nh v y xung s a hnh d ng v r ng c a n tr thnh m t soliton c b n v t c hnh d ng c a m t hm sech v i \ "" 1 . Soliton b c N c ng c th c hnh thnh khi n n m trong kho ng N-1/2 n N+1/2. C th , soliton c b n c th c t o ra v i N (0.5, 1.5). Hnh v sau bi u di n ti n trnh m t xung u vo c N=1.2 qua \ ! 0 p 10 b ng vi c gi i r ng ph ng trnh NSE b ng s v i i u ki n u vo u(0, X )=1,2sech( X ).

L p H09VT9 Nhm 5

8

Chuyn

Thng Tin Quang

ti: Cng Ngh Quang Soliton

xung v cng su t nh dao ng ban u nh ng cu i cng tr nn n nh sau khi xung u vo t s a th a mn i u ki n N=1 trong ph ng trnh (1.8).

Hnh 1.4. Ti n trnh xung c a m t xung sech v i N=1,2 qua kho ng \ ! 0 10 .Xung ti n tri n thnh m t soliton c b n (N=1) b ng vi c s a r ng v cng su t nh c a n. Nhn chung m t s l ch nh t i u ki n l t ng khng gy nguy h i n s lan truy n soliton v xung u vo c th s a cc tham s c a n hnh thnh siliton c b n. M t ph n n ng l ng xung b m t trong su t qu trnh thch ng pha ng d i d ng sng tn s c. Ta c th gi m thi u nh h ng c a sng tn s c n hi u n ng h th ng b ng vi c thch ng i u ki n u vo g n v i i u ki n l t ng nh t c th . 1.4.3 Soliton t i (Dark soliton) Hm NSE c th c gi i b ng ph ng php tn x ng c ngay c trong tr ng h p tn s c bnh th ng. D n c ng c a k t qu a ra m t d c trong n n ng b v d c ny khng thay i trong qu trnh lan truy n trong s i. Nh ng nghi m nh v y c a NSE c g i l soliton t i. M c d c khm ph nh ng n m 1970 song ch m i g n y n m i c nghin c u hon ton. Hm u vo u(0, X )=tanh( X ) V F 2 " 0 nn hm sng c d ng: ixu 1 x 2 u | u |2 u ! 0 2 x\ 2 xX

Gi s : u (\ ,X ) ! V (X ) exp?iJ (\ ,X )A V J (\ ,X ) ! K\ Ta c:

(1.15)

L p H09VT9 Nhm 5

9

Chuyn

Thng Tin Quang

ti: Cng Ngh Quang Soliton

1 x 2V (X ) iV (X )iK exp(iJ ) exp(iJ ) V 2 (X )V (X ) exp(iJ ) ! 0 2 2 xX KV 1 x 2V V 3! 0 2 2 xX

x 2V ! 2V ( K V 2 ) 2 xX2

xV 4 2 ! V 2 KV C xX

C=const T i nh soliton c V=0,X pg X pg

xV ! 0C ! 0. xX

V Lim V ! 2u 0 , Lim

xV 2 ! 0 ( 2u 0 ) 4 2( 2u 0 ) 2 K ! 0 K ! u 0 xX

Suy ra nghi m chung c d ng: 2 u d (\ ,X ) ! (L tanh : iO ) exp(iu 0 \ ) (1.16) (1.17) V i : ! L (X O\ ),L ! u 0 cos J , O ! u 0 sin J c a n n sng lin t c (CW: continuous wave) u 0 l bin J l gc pha trong (0< J < T / 2 ) L, O bin v v n t c c a soliton t i. Soliton t i c m t i m khc c b n v i soliton sng l v n t c O c a soliton t i ph thu c vo bin L c a n qua gc pha trong J . 2 y J ! 0 u d (\ ,X ) ! (L tanh u 0X ) exp(iu 0 \ ) u d (\ ,0) ! 0 t c l cng su t soliton gi m xu ng b ng khng trung tm c a d c (nh ng soliton nh v y g i l soliton t i). y J { 0 , c ng khng gi m xu ng 0 trung tm c a d c ( nh ng soliton nh v y g i l soliton xm) phn bi t cc soliton. Tham s en B= cos J Khc v i soliton sng c pha khng i, pha c a soliton t i thay i qua r ng c a n.

L p H09VT9 Nhm 5

10

Chuyn

Thng Tin Quang

ti: Cng Ngh Quang Soliton

1.00

Power

0.75

ud

2

0.50

0.25

0.00 -4 -2 0 Time (a)

3T 8 Phase T (rad) J! 4 J ! T /8 J!0 J! X2 4

1 .00 0

J !0 J ! T /8

-1

J !T /4 J ! 3T / 8-4 -2 0 Time (b) 2 4

X

Hnh 1.5. D ng c

ng

(a) v phase (b) c a cc soliton t i v i cc gi tr J khc nhau.

V i soliton t i ( J =0) x y ra m t s dich pha T trung tm d c. V i cc gi tr J khc, pha thay i m t l ng T -2 J . Soliton t i c ch ng minh qua th c nghi m b ng vi c s d ng cc xung quang r ng t ng i v i m t d c h p gi a xung. S m ph ng b ng s cho th y r ng trung tm d c c th lan truy n nh m t soliton t i ngay c khi n n khng ng b mi n l c ng n n ng d ng trong kho ng c a d c. Soliton t i b c cao khng cho php m t d ng ti n tri n hon ton sau m i chu k nh soliton sng b c cao. V i N>1, xung u vo hnh thnh m t soliton t i c b n b ng vi c thu h p r ng c a n trong qu trnh pht ra nhi u c p soliton t i. C th t o ra cc c p soliton t i b ng nhi u cch khc nhau nh s d ng giao thoa k Mach-Zender, chuy n i phi tuy n tn hi u beat trong s i gi m tn s c v chuy n i m t tn hi u m NRZ thnh tn hi u RZ, sau thnh cc soliton t i. N m 1995 trong m t th nghi m tn hi u 10Gb/s truy n qua 1200km b ng vi c s d ng cc soliton t i. Do tnh khng i x ng c a cc soliton t i xu t pht t p ng th i gian c a m ch i n t o ra chng lm h n ch kho ng cch truy n d n. V v y chng t c s d ng h n cc soliton sng trong cc h th ng quang th c t .

L p H09VT9 Nhm 5

11

Chuyn

Thng Tin Quang

ti: Cng Ngh Quang Soliton

CH

NG II: H TH NG TRUY N D N SOLITON

2.1 H th ng truy n d n soliton Trong nh ng n m g n y, k thu t thng tin quang c a vo khai thc trn m ng vi n thng p ng nhu c u gia t ng cc d ch v Vi n thng ngy cng phong ph v hi n i c a nhn lo i. Truy n thng soliton quang qua qu trnh nghin c u lu di c th a nh n l m t k thu t tin ti n gip t ng dung l ng v tnh m m d o c a cc c tnh truy n thng ang t n t i, p ng nhu c u truy n d n cao v ng di. Tuy nhin vi c s d ng n yu c u nh ng thay i c n thi t trong thi t k h th ng so v i h th ng khng soliton thng th ng. Trong ph n ny chng ta s tm hi u cc v n . 2.1.1 M hnh h th ng chung C ng nh h th ng thng tin quang thng th ng, h th ng soliton thng th ng bao g m ph n pht, knh truy n d n v ph n thu c m t nh sau:

u vo

B pht quang

Knh truy n d n

B thu quang

u ra

Hnh 2.1. M hnh chung c a h th ng truy n d n soliton My pht quang l m t diode laser i u ch cc xung quang tr c ti p, v v y s l ch t n u ra laser l khng ng k . Tn hi u u vo l cc bit 0 ho c 1, m i bit 1 l m t soliton c b n. Knh truy n d n l cc o n s i quang n mode, m i o n theo sau l m t b khuy ch i quang s i EDFA dng b suy hao s i, tuy nhin l i sinh ra nhi u pht x t pht c khuy ch i ASE (amplified spontaneous emission) lm nh h ng n ch t l ng truy n d n. B thu quang bao g m m t photodiode, m t b l c i n v m t b l c quang. Tn hi u quang thu th ng c chuy n i tr c ti p thnh tn hi u i n. Cc b l c quang t tr c photodiode lm gi m nhi u ASE do cc b khuy ch i a ra.

-

-

L p H09VT9 Nhm 5

12

Chuyn

Thng Tin Quang

ti: Cng Ngh Quang Soliton

2.1.2 Truy n thng tin v i cc soliton Trong h th ng thng tin quang, m NRZ th ng c s d ng truy n d n thng tin v r ng b ng t n tn hi u c a n nh h n kho ng 50% so v i m RZ. Tuy nhin trong truy n d n soliton, m NRZ khng c s d ng v r ng soliton ph i l m t ph n nh c a khe bit ch c ch n r ng cc soliton ln c n nhau c tch ring. m b o kh n ng lan truy n khng mo, cc soliton ph i c d ng sech nh hm (1.13). Tuy nhin, nghi m soliton ny ch ng khi n chi m gi ton b c a s th i gian t X p g . Gi tr ny c th c mb o g n ng cho m t dy soliton ch khi cc soliton ring c t cch ly. V v y ng i ta s d ng m RZ m ha thng tin trong truy n d n soliton. Yu c u ny c dng bi u di n m i quan h gi a r ng soliton (T0) v t c bt (B):B! 1 1 ! TB 2q0T0

(2.1)

Trong : Tb l 2q0 =

r ng khe bitTB l kho ng cch gi a 2 soliton ln c n. T0

Hnh v sau m t dy bit soliton

d ng m RZ:Soliton

TB

1

1

0

1

0

1

Hnh 2.2. Dy bit soliton m RZ. M i soliton chi m m t ph n nh c a khe bit sao cho cc soliton ln c n c t xa nhau Trong n v v t l bin c a xung l:t ) T0 F2 KT02

A(0,t)= P0 sec h( P0 l cng su t nh tha mn i u ki n:1 ! KP0 LD P0 !

(2.2)

(2.3)

r ng soliton l:

y

n a gi tr max (FWHM: full width at half maximum) c a

L p H09VT9 Nhm 5

13

Chuyn

Thng Tin Quang

ti: Cng Ngh Quang Soliton

TS=2T0ln( 1 2 ) } 1.763T0 N ng l ng xung c a soliton c b n thug

(2.4)

c l: (2.5)

ES=

g

A(0, t )

2

dt ! 2P0T0

N u gi thi t s bit 1 v 0 x y ra b ng nhau, cng su t trung bnh c a tn hi u RZ l:PS =ES( P B B )= 2 P0T0 ! 0 2 2 2q 0

(2.6)

2.1.3 T

ng tc soliton

Kho ng cch TB gi a cc xung ln c n xc nh t c bit B c a h th ng truy n thng (B=1/TB). V n t ra l cc soliton t g n nhau nh th no m khng gy ra s t ng tc l n nhau gi a chng. Nhi u nghin c u ch ng t r ng t ng tc soliton khng ch ph thu c vo kho ng cch 2q0 gi a cc soliton ln c n m cn ph thu c vo pha v bin t ng i c a 2 soliton. N u cc gi tr ny khng c l a ch n ng, m t s va ch m tu n hon gi a cc soliton s x y ra. Ta c th gi i hm NSE bao hm c s t ng tc soliton v i i u ki n xung u vo g m m t c p soliton: u (0, t ) ! sec h(X q 0 ) r sec h?r (X q 0 )Aexp(iU ) (2.7) V i r : bin t ng i c a 2 soliton U : pha t ng i gi a 2 soliton ln c n 2q0 : kho ng cch ban u c a 2 soliton - V i r=1 (Cc soliton c bin b ng nhau) yU ! 0 : Cc soliton ht nhau sao cho chng va ch m nh k theo chi u di s i. y U ! T / 4 : Ban u cc soliton hut nhau r i l i tch kh i nhau. y nhau ngy cng m nh khi kho ng cch lan y U ! T / 2 : Cc soliton truy n t ng. Khi thi t k h th ng i u ny th khng th ch p nh n c. N c th t o ra jitter th i gian n c a cc soliton v nh h ng n hi u n ng h th ng. M t cch trnh t ng tc soliton l t ng kho ng cch soliton l n l ch v v tr soliton nh sao cho cc soliton v n v tr g c trong khe bit khi truy n d n qua kho ng cch l n.

L p H09VT9 Nhm 5

14

Chuyn

Thng Tin Quang

ti: Cng Ngh Quang Soliton

Hnh 2.3. Ti n trnh m t c p soliton qua 90 l n chi u di tn s c c s t ng tc soliton v i kho ng cch b c ban u q0=3.5 trong t t c b n tr ng h p. Khi q0>>1 trong tr ng h p c bi t r=1, U =0 (t c u(0,t)=sech( X q0 )+sech( X q 0 )), kho ng cch 2qs gi a 2 soliton v tr \ a ra b i [3]: 2exp[2(qs-q0)] =1 + cos[4 \ exp(-q0)] (2.8) M i quan h ny cho th y qs( I ) thay\p ! T 2T ! exp(q 0 ) 4I exp(q 0 ) 2

l c

i tu n hon v i chu k dao (2.9)

ng l:

K t qu ny ng v i q0>>1. M t bi u th c ng h n cho m i gi tr q0 l [3]:T sinh( 2q0 ) cosh(q 0 ) 2q 0 sinh( 2q 0 ) N u \ p LD "" LT , LT l t ng kho ng cch truy n d n. T \q !

(2.10)

th khng tnh n.

ng tc soliton c n v cc soliton c th l ch m t cht so v i gi tr ban u c a "" L T2

1 2 Bq 2 T0 0 ! \P V \ p LD >> LT \ P F2 F2

L p H09VT9 Nhm 5

15

Chuyn

Thng Tin Quang 1

ti: Cng Ngh Quang Soliton T e q0 \P ! 2 2 4q0 F 2 8 q0 F 2

LT B

2

(2.11)T q0 e } 634 2

V d ch n q0=6

trnh t

ng tc soliton, suy ra: \ p !

V ch n F 2 ! 1 ps 2 / km v h u h t cc h th ng truy n thng soliton d ng s i d ch tn s c. Ta c:T Te 6 ! 4, 4( b ) 2 .km B LT s 298 T i u ki n B 2 LT 4, 4( b ) 2 .km c th s2

us

Nh v y

ng v i LT l n hng ch c

ngn kilmt. Tuy nhin, khi kho ng cch lan truy n l n th t c bit l i nh , ch ng t i u ki n ny gi i h n n kho ng cch truy n d n c ng nh t c bit c a h th ng soliton. V v y khi kho ng cch gi a cc soliton r ng h n ch t ng tc th l i h n ch t c v kho ng cch truy n d n c a h th ng. M t cch gi m q0 m v n m b o t ng tc soliton nh nh s d ng cc soliton ln c n c bin khc nhau. Nh bi u di n hnh 3.3 v i s l ch cng su t nh gi a 2 soliton ln c n l 10% (r=1.1). Lc ny kho ng cch gi a 2 soliton ln c n khng thay i nhi u h n 10% so v i kho ng cch ban u q0=3,5. L u r ng cng su t nh ch l ch kho ng 1% so v i gi tr l t ng c a n khi N=1. V s l ch nh v cng su t nh khng gy h i n b n ch t lan truy n xung nn s ny c th th c hi n trong th c t t ng dung l ng h th ng. Ngoi cc y u t trn t ng tc soliton c ng c th thay i b i cc nhn t khc nh s l ch t n ban u tc ng m nh ln xung u vo. 2.1.4 S l ch t n (frequency chirp) lan truy n nh m t soliton c b n bn trong s i quang, xung u vo khng ch c d ng sech m cn ph i khng b chirp. Tuy nhin, trong th c t , cc ngu n xung quang ng n u c s l ch t n (b chirp) tc ng ln chng. i u ny c th gy nguy h i n s lan truy n cc soliton v n lm dao ng cn b ng chnh xc gi a GVD v SPM. nh h ng s l ch t n ban u c tnh ton b ng cch gi i ph ng trnh NSE v i i u ki n u vo: u(0,t)=sech( X )exp( iCX 2 ) 2

V i C l h s chirp.

(2.12)

D ng b c hai c a s thay i pha t ng ng v i chirp t n s tuy n tnh sao cho t n s quang t ng theo th i gian v i gi tr C d ng. Hnh 2.4 bi u di n qa trnh lan truy n xung v i N=1 v C=0.5

L p H09VT9 Nhm 5

16

Chuyn

Thng Tin Quang

ti: Cng Ngh Quang Soliton

Hnh 2.4. Ti n trnh xung quang b l ch v i N=1 v C=0,5. Khi C=0 hnh d ng xung khng thay i v xung lan truy n nh m t soliton c b n. D a vo hnh v ta th y hnh d ng xung ban u c nn (do C>0). S nn ban u ny v n x y ra ngay c khi v ng m t cc hi u ng phi tuy n. Sau xung b m r ng v cu i cng c nn l n th hai. Xung s ti n tri n thnh m t soliton qua kho ng cch lan truy n \ " 15 . V i gi tr C0) m nn xung cng th i gian (ch k thu t ny t o cc xung v i s l ch t n sao cho tham s C1m) th ng c s d ng cho laser s i. Cc laser s i kha mode i u ha nh v y s d ng m t b i u ch LiNbO3 trong h c v c dng trong nhi u th nghi m truy n d n soliton. Ng i ta c ng c th s d ng m t b khuy ch i laser bn d n cho s kha mode tch c c s n xu t cc xung ng n h n 10ps t c l p 20GHz. Laser kha mode th ng s d ng m t thi t b gi ng a l ng t m ho t ng nh m t b h p th bo ha nhanh ho c s d ng tnh phi tuy n s i t o ra s d ch pha m a n m t b h p th bo ha hi u qu . T c l p c a laser s i nh v y t ng i th p v kh i u khi n, lm cho chng khng thch h p v i h th ng truy n th ng soliton. Trong m t th nghi m khc, d ng xung phi tuy n trong s i thay i tn s c c s d ng t o ra cc xung soliton c c ng n. t ng c b n l b m m t tia sng lin t c (CW: continuous wave) c s i u ch sin y u vo m t s i nh v y. S k t h p cc hi u ng GVD, SPM v s gi m tn s c chuy n i tn hi u i u ch sin thnh m t dy soliton c c ng n. T c l p c a xung th b chi ph i b i t n s i u ch sin ban u, th ng c t o ra b i vi c phch 2 tn hi u quang. Hai laser bn d n ph n h i phn b (DFB: distributed feedback) ho c m t laser s i hai mode c ng c th c s d ng cho m c ch ny. N m 1993, k thu t ny d n n s pht tri n c a ngu n s i tch h p c kh n ng s n xu t dy xung soliton t c l p cao s d ng tn s c r ng c a b ng vi c k t n i cc o n s i tn s c th p v cao. M t laser s i l ng t n c s d ng t o ra tn hi u phch v s n xu t dy xung soliton r ng 2,2ps t c l p 59GHz. Trong m t th nghi m khc, xung 3ps t c l p 40GHz c t o ra s d ng m t laser DFB n m u ra c a n c i u ch b i b i u ch Mach-Zender tr c khi t n trong s i thay i tn s c v i d ng tn s c r ng c a. M t ph ng php n gi n khc l t o dy xung i u ch pha u ra m t laser bn d n DFB t sau m t b l c b ng thng quang. S i u ch pha t o ra cc d i bin FM trn c hai bin c a t n s sng mang v b l c quang l a ch n cc gi i bin trn m t pha c a sng mang. Thi t b nh v y s t o ra m t dy xung n nh r ng 20ps t c l p c i u ch nh b i m t b i u ch pha. N c ng c th s d ng nh m t ngu n l ng b c sng b ng vi c l c cc gi i bin trn c hai bin c a t n s sng mang v i kho ng cch knh 0,8nm b c sng c kch 1,5 Qm . M t k thu t khc l i s d ng b i u ch Mach-Zender n,L p H09VT9 Nhm 519

Chuyn

Thng Tin Quang

ti: Cng Ngh Quang Soliton

thch b i m t dng d li u i n m NRZ chuy n i u ra CW c a laser DFB thnh m t dng bit quang m RZ. Nh ng xung quang ny m c d khng c d ng sech c a m t soliton nh ng chng v n c dng trong h th ng soliton v kh n ng ti n tri n thnh m t soliton c a s i nh th o lu n trong ph n trn. 2.1.6 nh h ng c a suy hao s i

Nh bi t, cc soliton s d ng tnh phi tuy n s i duy tr r ng c a chng ngay c khi c tn s c s i. Tuy nhin thu c tnh ny ch ng khi suy hao l khng ng k . Cn khi suy hao l n, cng su t nh gi m ng k v s lm suy y u cc hi u ng phi tuy n c n thi t ch ng l i nh h ng c a GVD, d n n s m r ng xung soliton. ch ng II trong khi m ph ng nh d ng m t soliton, chng ta xt ph ng trnh lan truy n sng v i gi thi t khng tnh n suy hao s i. Tuy nhin, trong th c t suy hao s i ng m t vai tr r t quan tr ng khi thi t k h th ng, l m t tham s xc nh kho ng cch gi a b thu v pht v khng th b qua. Ph ng trnh NSE khi tnh n c suy hao s i c d ng:i i xu 1 x 2 u 2 u u ! +u 2 x\ 2 xX 2

(2.13)

V i + ! EI D ! ET02 / F 2 l suy hao s i qua chi u di tn s c. Khi + 1 ta c th coi nh c m t s dao ng nh v nghi m ph (3.13) c tnh x p x [7]:

ng trnh

i u (\ ,X ) } sec h?exp(+\ )X Aexp( )? exp(2+\ )A (2.14) 1 4+

T ta th y bin soliton gi m theo hm m . V r ng soliton t l ngh ch v i bin c a n nn r ng soliton t ng theo hm m v i kho ng cch lan truy n t ng nh sau: T1 (\ ) ! T0 exp(+\ ) ! T0 exp(Ez ) (2.15) S t ng r ng nh v y khng c mong ch v th ng gy kh kh n cho truy n d n ng di. Hnh 2.5 miu t s ph thu c c a h s m r ng T1/T0 vo I khi soliton c t trong s i c + ! 0,07 .70 60 50 N=1 (2) (3)

trong T1/T0

40 30 20 10 0 0 20 40 60 Kho ng cch, z/LD

(1)

(1): S m r ng soliton khi +\ 1 (2): S m r ng xung trong tr ng h p ko c m t cc hi u ng phi tuy n. (3): S m r ng xung v i + ! 0,07100

80

L p H09VT9 Nhm 5

20

Chuyn

Thng Tin Quang

ti: Cng Ngh Quang Soliton

Hnh 25. S m r ng xung b i suy hao s i ( + =0,07) cho soliton c b n D a vo th ta th y s m r ng xung soliton khi c m t cc hi u ng phi tuy n nh h n so v i tr ng h p tuy n tnh. B i v y nh h ng c a cc hi u ng phi tuy n r t c ch trong truy n thng quang ngay c khi soliton khng th duy tr hnh d ng c a n m t cch hon h o b i suy hao s i. Trong ng d ng ng di, cc soliton c truy n qua kho ng cch l n (hng ch c nghn km ho c h n) m khng s d ng cc b l c i n. V v y ch ng l i nh h ng do suy hao s i gy ra, cc soliton c n c khuy ch i nh k khi ph c r ng xung ban u, cng su t nh v n ng l ng c a chng. 2.1.7 Khuy ch i soliton

Nh ni trn ch ng l i nh h ng c a suy hao s i, cc soliton c khuy ch i nh k b chnh xc suy hao s i, lm cho xung c duy tr hnh d ng khi lan truy n trong s i. S n gi n nh t cho khuy ch i gi ng nh trong h th ng truy n thng khng soliton (hnh 3.6a). M t b khuy ch i quang c t nh k d c theo lin k t s i v h s khuy ch i c a n c ch nh sao cho b chnh xc suy hao s i gi a hai b khuy ch i. M t tham s thi t k quan tr ng l kho ng cch LA gi a cc b khuy ch i, kho ng cch ny th ng c tnh ton t gi tr l n nh t c th , gip gi m thi u chi ph thi t b . Trong h th ng quang thng th ng, LA th ng b ng 80-100km. Nh ng v i h th ng truy n thng quang soliton, kho ng cch ny b gi i h n kho ng cch nh h n nhi u. l v cc b khuy ch i quang ch gip t ng th n ng l ng soliton n m c u vo m khng khi ph c d n soliton c b n. Cc soliton c khuy ch i s s ad n r ng c a n m t cch ng trong o n s i sau m i b khuy ch i. Tuy nhin, n c ng lm m t m t ph n n ng l ng d i d ng sng tn s c trong su t qu trnh s a pha. Ph n tn s c c th c tch l y n m t m c ng k qua m t s giai o n khuy ch i v i u ny c n ph i c trnh. M t cch gi m ph n tn s c l gi m kho ng cch b khuy ch i LA sao cho cc soliton khng b o l n nhi u qua kho ng cch . S m ph ng b ng s cho th y r ng y l tr ng h p khi LA l m t ph n nh c a chi u di tn s c (LA