Ghép kênh phân chia theo bước sóng dày đặc (DWDM) hệ thống là một phần quan trọng của mạng đường trục dài hiện đại và mạng đô thị. Trong các ứng dụng truyền dẫn đường dài, sự suy giảm và phân tán của sợi quang là những yếu tố chính ảnh hưởng đến việc truyền tín hiệu quang, vì vậy các thiết bị tích cực như Bộ khuếch đại sợi quang Erbium Doped (EDFA) và Bộ bù phân tán (DCM) thường được sử dụng trong các hệ thống ghép kênh phân chia theo bước sóng dày đặc (DWDM) để đảm bảo chất lượng truyền dẫn cáp quang.
Suy hao và phân tán sợi
Tín hiệu quang trong quá trình truyền dẫn sẽ bị ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố, bao gồm loại sợi quang, ứng dụng cụ thể,… trong đó suy hao và tán sắc sợi quang là yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng truyền dẫn tín hiệu quang.
Suy hao sợi quang là quá trình truyền tín hiệu quang trong sợi quang, công suất của nó với sự gia tăng khoảng cách truyền dẫn dưới dạng phân rã theo cấp số nhân. Các yếu tố chính gây ra suy hao sợi là: nội tại, uốn cong, đùn, tạp chất, không đồng nhất, docking, v.v. Nội tại là sự mất mát vốn có của sợi, bao gồm tán xạ Rayleigh, hấp thụ vốn có, v.v ...; uốn cong là phần uốn của sợi ánh sáng sẽ bị tán xạ do mất mát; đùn là sợi bị ép lại do mất mát do vi uốn; tạp chất là các tạp chất sợi trong quá trình hấp thụ và tán xạ tín hiệu quang do suy hao; tính không đồng nhất là chiết suất vật liệu sợi của sự suy hao do không đồng đều; docking là mất kết nối sợi. Trong hệ thống DWDM, độ suy giảm của sợi quang quyết định phần lớn khoảng cách truyền dẫn của hệ thống.
Tín hiệu quang truyền trong sợi quang bao gồm các thành phần tần số khác nhau và các thành phần mode khác nhau, chúng có tốc độ lan truyền khác nhau, và những điều này sẽ gây ra những thay đổi về hình dạng của dạng sóng xung, đó là sự tán sắc, sự tán sắc của sợi quang nói chung bao gồm sự phân tán phương thức, sự phân tán vật chất và sự phân tán ống dẫn sóng. Tán sắc phương thức là sự phân tán gây ra bởi các thành phần tiếp tuyến khác nhau của các hằng số truyền dẫn và các nhóm vận tốc khác nhau của mỗi chế độ của sợi quang tại cùng một bước sóng trong quá trình truyền đa chế độ; sự phân tán vật liệu là do các đặc tính riêng của vật liệu sợi; sự phân tán ống dẫn sóng là do ống dẫn sóng quang trong sợi quang. Đối với sợi đa mode, tổng độ phân tán bằng tổng của ba; đối với sợi quang đơn mode, do chỉ có một mode truyền dẫn nên độ phân tán tổng là tổng của độ phân tán vật chất và độ phân tán ống dẫn sóng.
Như đã đề cập ở trên, sự suy giảm và tán sắc của sợi quang có tác động đáng kể đến hiệu suất của hệ thống DWDM, và để giảm thiểu những ảnh hưởng này, bộ khuếch đại sợi pha tạp erbi (EDFA) và bộ bù tán sắc (DCM) thường được sử dụng để bù cho sự mất mát và phân tán của sợi quang.
Bộ khuếch đại sợi quang pha tạp Erbium (EDFA) là thiết bị quang khuếch đại trực tiếp tín hiệu quang trong hệ thống thông tin cáp quang, với ưu điểm là độ lợi cao, băng thông rộng, nhiễu thấp và công suất đầu ra bão hòa cao, v.v. Tuy nhiên, trong hệ thống DWDM, đặc tính khuếch đại bước sóng của bộ khuếch đại sợi quang pha tạp erbi (EDFA) không bằng phẳng, điều này sẽ làm cho công suất (tỷ lệ tín hiệu quang trên tạp âm) của mỗi kênh quang của hệ thống không bằng nhau một cách nghiêm trọng và các kênh lệch khỏi hệ số khuếch đại peak will Các kênh lệch khỏi đỉnh khuếch đại sẽ bị phát hiện không chính xác, dẫn đến ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất của hệ thống. Do đó, trong các mạng DWDM đường dài, bộ khuếch đại sợi quang pha tạp erbium (EDFA) thường được lắp đặt trong các đường cáp quang ở những khoảng cách khoảng nhất định và số lượng EDFA được sử dụng trong một khu vực nhất định thường bị giới hạn bởi loại sợi quang, số kênh, khoảng cách truyền dữ liệu và giá trị tỷ số tín hiệu quang trên nhiễu cho phép.
Việc sử dụng rộng rãi bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium (EDFA) đã giải quyết phần lớn vấn đề suy hao đường truyền của hệ thống thông tin cáp quang tốc độ cao, tuy nhiên sự phân tán sợi quang cũng là một trong những yếu tố chính hạn chế khoảng cách tiếp sóng và khả năng truyền thông của hệ thống truyền dẫn cáp quang , vì thếDWDMmạng cũng sử dụng bộ bù tán sắc (DCM), bộ bù tán sắc (DCM) được sử dụng chủ yếu để bù cho sự phân tán vật chất và phân tán ống dẫn sóng trong đường cáp quang. sự phân tán. Cần lưu ý rằng bộ bù tán sắc (DCM) trong mạng DWDM cũng gây ra một số suy hao sợi quang trong đường cáp quang và phải được sử dụng cùng với bộ khuếch đại sợi quang pha tạp erbi (EDFA).
