Tài liệu Kỹ thuật thông tin quang - Bài 3: Các thông số của sợi quang pptx

KYế THUAT THONG TIN QUANGKYế THUAT THONG TIN QUANG Baứi 3: CA CTHO NG SO CU ASễIQUANG CAC THONG SO CUA Sễ ẽ I QUANG NỘI DUNG  Suy hao (Attenuation)  Tán sắc ( Dis p ersion ) (p )  Thiết kế tuyến truyền dẫn quang  Ba ø itập  Bai tập SUY HAO (ATTENUATION)  Đònh nghóa: P 2 = P(L) P 1 = P(0) L L ⋅ α P( 0 ) : co â ng sua á t ơ û đa à u sơi (z = 0 ) ; ( W, mW , μ m … ) 10 10)0()( L PLP − ×= α P( 0 ) : cong suat ơ đau sơ ï i (z 0 ) ; ( W, mW , μ m … ) P(L): công suất ở cự ly z=L tính từ đầu sợi; ( W, mW, μm…) α : hệ số su y hao trun g bình; ( dB/km ) SUY HAO (ATTENUATION) - ẹoọ suy hao cuỷa sụùi quang: A dB P ( ) l 10 1 ( mW ) A( dB )=P ( dBm ) P ( dBm ) A dB P ( ) l g = 10 1 2 ( mW ) ( mW ) A ( dB ) = P 1 ( dBm ) - P 2 ( dBm ) - Heọ soỏ suy hao hay suy hao trung bỡnh: (/ ) () () dB Km A d B LKm = SUY HAO (ATTENUATION) - Coâng thöùc logarit: l g l g l g l g l g l g ab a b a ab b = + = − ggg lg lg b b aba= - Ñôn vò tính coân g suaát (dBW, dBm, …) P(dBW) = 10.lgP(W) P(dB )10lP( W) P(dB m ) = 10 . lgP( m W) P(dBμ) = 10.lgP(μW) … SUY HAO (ATTENUATION)  Các nguyên nhân gây ra suy hao: − Suy hao do hấp thụ (Absorption) + Hấp thụ tạp chất kim loại: độ suy hao phụ thuộc vào o Loại tạp chất: Cu, Fe, Mn, … o Nồn g đo ä ta p chất Ỉ g iá tr ò cho p hé p <10 -9 gä ï p gò pp o Bước sóng ánh sáng 600 α (dB/Km) 300 400 500 600 Cu nồng độ độ tạp chất 10 -6 0 100 200 Fe Mn 500 600 800 1000 1200 1400 1600 λ(nm) SUY HAO (ATTENUATION) + Hấp thụ ion OH - : độ suy hao phụ thuộc vào o Nồng độ ion OH - Ỉ giá trò cho phép <10 -9 o Bươ ù cso ù ng a ù nh sa ù ng: đỉnh suy hao tai bươ ù cso ù ng ga à n 950nm o Bươc song anh sang: đỉnh suy hao ta ï i bươc song gan 950nm , 1240nm và 1400nm Ỉ Độ ẩm là một nguyên nhân gây ra suy hao trong sợi quang 3 α (dB/Km) nồng độ ion OH - 10 -6 2 1 0 0 600 800 1000 1200 1400 1600 λ(nm) SUY HAO (ATTENUATION) + Hấp thụ tử ngoại và hồng ngoại: o Suy hao do bản chất của vật liệu chế tạïo (thủy tinh) o Phụ thuộc bước són g ánh sán g : su y hao thấ p nhất tại bước són g ggyp g 1550nm đối với sợi q uan g bằn g thủ y tinh (khoản g 0.2 dB/km) Ỉ Giới hạn hệ số suy hao tối thiểu của sợi quang Ỉ Làm cách nào để có thể chế tạo sợi quang có suy hao nhỏ hơn 0 2dB/km (ví du 0 001dB/km)? 0 , 2dB/km (ví du ï 0 , 001dB/km)? 100 α (dB/Km) Hấp thụ hồng ngoại 100 10 1 Hấp thụ cực tím 0.1 0.01 600 800 1000 1200 1400 1600 λ(nm) SUY HAO (ATTENUATION) − Suy hao do uoán cong + Uoán cong (macro bend) + Vi uoán cong (micro bend) SUY HAO (ATTENUATION) − Suy hao do tán xạ Rayleigh (Rayleigh Scattering) + Khi són g điện từ tru y ền tron g môi trườn g điện môi g ặp nhữn g chỗ khôn g đồn g nhất (có kích thước của khoản g 1/10 bước sóng) sẽ xảy ra hiện tượng tán xạ. + Như õ ng cho ã kho â ng đo à ng nha á t: + Nhưng cho khong đong nhat: o Do cách sắp xếp không đồng nhất của nguyên tử thủy tinh o Botï không khí Vá ù o V e á t nư ù t … [...]... chấát liệu; wg: dẫãn sóng) trên một đoạn chiều dài L (ns) dx : tán sắc đơn vò (ns/km) M : tán sắc chất liệu đơn vò (ns/km.nm) Δλ: độ rộng phổ của nguồn quang (nm) TÁN SẮC (DISPERSION) nh hưởng của tán sắc đến tốc độ bit truyền tối đa của sợi quang: 1 = Brmax Br ≤ 4 Dt Dt max 1 = 4 Br Trong đó: Dt: tán sắéc tổång cộng của sợi quang có chiềàu dài L (ns) Dtmax: tán sắc tổng cộng tối đa cho phép của sợi quang. .. truyền dẫn và đặc tính của các phần tử trong tuyen tuyến xác đònh số lượng và vò trí các trạm lặp trên tuyến − Tính giới han đặc tính cua các phần tử khi biết tốc độ giơi hạn của cac phan tư biet toc và cự ly cần truyền chọn loại sợi quang, thiết bò thu phát quang THIET KẾ THIẾT KE TUYẾN TRUYỀN DẪN QUANG Khoảng cách có thể lắp đặt giữa hai trạm phụ thuộc vào: − Loại thiết bò truyền dẫn quang + + + + Bước... Độ nhạy, dải động thu quang Độ rộng phổ nguồn quang − Loại sợi quang, cáp sợi quang được sử dụng − Các mối hàn, nối − D phòøng côâng suấát Dự h THIET KẾ THIẾT KE TUYẾN TRUYỀN DẪN QUANG Mô hình một tuyến truyền dẫn quang: Connector May phat Máy phát Phát quang Connector Adaptor Connector Adaptor ODF Thu quang ODF Điểm tham chiếu S Điểm tham chiếu R LD APD Cắ C ém Day nhay Dây nhảy quang FC/FC Cắ C ém... Mối hàn Day noi Dây nối quang Mối hàn Cap đương truc Cáp đường trục Cam C é Cắ C ém Day noi Dây nối quang Day nhảy Dây nhay quang FC/FC THIET KẾ THIẾT KE TUYẾN TRUYỀN DẪN QUANG Phân bố suy hao trên tuyến: P(dBm) Công suất nguồn quang phóng vào sợi Suy hao của connector Suy hao của mối hàn Tổng suy hao ổ Suy hao của sợi Suy hao của connector Công suất thu Độ dự phòng Độ nhạy của máy thu 1(km) Cự ly... khoảng cách lắp đặt cho phép số lượng và vò trí lắp đặt trạm BÀI TẬP 1 Một tuyến quang dài L=15km, dùng sợi quang SI (50/125μm) có độ chênh lệch chiết suất tương đối Δ=1%, chiết suất lõi n1=1.48 Sợi quang có suy hao trung bình α=4dB/km (tai λ=850nm) hoặëc α=2,4dB/km (tai y g ( ï ) , ( ï λ=1300nm), hệ số tán sắc chất liệu M=130ps/nm.km (tại λ=850nm) hoặc M=10ps/nm.km (tại λ=1300nm) g q g ï ï g p Nguồn quang. .. ù h ù hẹ ø đau sợi quang lại nhận được một xung ánh sáng rộng hơn ở cuối sợi Pi Po Pi /2 τi L − Độ tán sắc tổng cộng của sợi quang: 2 D = τ o − τ i2 Po /2 τo TÁN SẮC (DISPERSION) Nguyên nhân gây ra tán sắc: − Do sự chênh lệch về thời gian truyền của các tia sáng (cá ( ùc mode sóùng) t ùn sắéc do đườøng truyềàn hay t ùn d ) tá d đư t h tá sắc mode (modal dispersion) − Ánh sáng do nguồn quang phát ra... tối đa có thể truyền qua sợi quang dài L (Gb/s) Br : tốc độ bit truyền thực tế qua sợi quang dài L (Gb/s) Br = R × (hệ số mã hoá) R: toc độ bit danh đònh (tín hiệu chưa qua mã hoá) tốc ma hoa) Hệ số mã hoá: phụ thuộc vào loại mã đường truyền THIET KẾ THIẾT KE TUYẾN TRUYỀN DẪN QUANG Tính toán một tuyến truyền dẫn quang có thể được tiến hành theo hai hướng sau: − Tính khoảng cách có thể lắp đặt giữa... công suất phát quang 4mW, độ rộng phổ Δλ=35nm Bộ thu quang sử dụng PIN có độ nhạy -4 5dBm Biet rang cư Biết rằng cứ 2km có một mối hàn có suy hao 0 1dB/mối hàn co moi han co 0,1dB/moi han Suy hao ghép quang ở đầu phát là 13dB, đầu thu là 10dB BÀI TẬP 1 a b c d e Tính công suất quang tại điểm 1km, 7km và 12km kể từ đầu phát Tuyến quang trên có cần trạm lặp hay không? Nếu có hãy tính so trạm số tram lặp... dung khoảng cách giữa các tram lặp Vẽ hình can sư dụng, khoang cach giưa cac trạm Ve minh hoạ và chú thích Với chiều dài trên, tốc đô bit cực đại có thể truyền được của tuyen tuyến quang là bao nhiêu? Bỏ qua ảnh hưởng của tán sắc ống la nhieu? Bo anh hương cua tan sac ong dẫn sóng Mã đường truyền là NRZ Thay nguồn quang LED phát ra ánh sáng có bước sóng 1300nm, cong suat phat công suất phát quang 1mW...SUY HAO (ATTENUATION) + Các tia sáng truyền qua những chổ không đồng nhất sẽ tỏa ra nhiều hướng: Một phần nang lượng ánh sang bò phân tan ra nhiều phan năng lương anh sáng phan tán nhieu hướng khác nhau không truyền đi xa được (khúc xạ ra ngòai lớp bọc, truyền ngược về đầu sợi quang ) Gay Gây ra suy hao cho sợi quang sơi + Ứng dụng trong máy đo quang dội OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) . q uan g bằn g thủ y tinh (khoản g 0.2 dB/km) Ỉ Giới hạn hệ số suy hao tối thiểu của sợi quang Ỉ Làm cách nào để có thể chế tạo sợi quang có suy hao nhỏ. KYế THUAT THONG TIN QUANGKYế THUAT THONG TIN QUANG Baứi 3: CA CTHO NG SO CU ASễIQUANG CAC THONG SO CUA Sễ ẽ I QUANG NỘI DUNG  Suy hao