Hệ thống thông tin sợi quang

CHƯƠNG 1:TỔNG QUANG HỆ THÔNG THÔNG TIN SỢI QUANG Luận văn Hệ thống thông tin sợi quang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 1:TỔNG QUANG HỆ THÔNG THÔNG TIN SỢI QUANG Lời núi đầu Ngày phỏt triển xó hội ngày nõng cao thỡ nhu cầu người trao đổi thụng tin ngày cao Để đỏp ứng nhu cầu đú, đũi hỏi mạng lưới viễn thụng phải cú tốc độ cao, dung lượng lớn Chớnh vỡ thế,em chọn đề tài “ Hệ thống thụng tin sợi quang “ làm đề tài cho đồ ỏn tốt nghiệp Đồ ỏn gồm cú phần: Phần Lý thuyết CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THễNG TIN QUANG CHƯƠNG 2: SỢI QUANG VÀ CÁP QUANG CHƯƠNG 3: THIẾT BỊ PHÁT VÀ THU QUANG CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT GHẫP KấNH PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN Phần Tớnh toỏn Thiết kế CHƯƠNG5:TÍNH TỐN THIẾT KẾ TUYẾN CÁP QUANG THEO QUỸ CễNG SUẤT VÀ THỜI GIAN LấN Do thời gian kiến thức cũn hạn chế nờn cú nhiều thiếu sút cần bổ sung phỏt triển mong quý thầy cụ, bạn đọc bảo Em Xin chõn thành cảm ơn quý thầy cụ khoa Điện tử viễn thụng, cựng Thầy giỏo T.s Tăng Tấn Chiến hướng dẫn cho em hoàn thành đề tài Đà Nẵng, thỏng 06 năm 2007 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 1:TỔNG QUANG HỆ THÔNG THÔNG TIN SỢI QUANG Phần lý thuyết CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THễNG TIN SỢI QUANG 1.1 Giới thiệu chương Trong chương nhằm trỡnh bày cỏch chung hệ thống thụng tin sợi quang Nguồn phỏt quang thiết bị phỏt cú thể LD hay LED, hai nguồn phù hợp với hệ thống thông tin quang Bên cạnh đó, tín hiệu ánh sáng sau điều chế nguồn phát thỡ lan truyền dọc theo sợi dẫn quang để đến phần thu Sợi quang sợi đơn mode hay sợi đa mode Khi truyền ánh sáng sợi quang ánh sáng thường bị suy hao méo yếu tố hấp thụ, tán xạ, tán sắc gây nên Phía thu, tách sóng quang thực việc tiếp nhận ánh sáng tách lấy tín hiệu từ bên phát đến thường dùng photodiode PIN hay APD Độ nhạy thu quang bên thu đóng vai trũ quan trọng Khi khoảng cỏch truyền dẫn khỏ dài tới cự ly thỡ tớn hiệu quang sợi quang bị suy hao nhiều lỳc thiết phải có trạm lặp quang lắp đặt dọc theo tuyến 1.2 Tổng quan Cựng với phỏt triển xó hội thỡ nhu cầu người thông tin ngày cao Để đáp ứng nhu cầu đó, đũi hỏi mạng viễn thụng phải cú dung lượng lớn, tốc độ cao Các mạng lưới bộc lộ yếu điểm tốc độ, dung lượng, băng thông Mặt khác, năm gần dịch vụ thông tin phỏt triển nhanh chóng, để thích ứng với phát triển không ngừng dung lượng truyền dẫn thông tin, thỡ hệ thống thụng tin quang đời tự khẳng định mỡnh Như vậy, với việc phát minh Laser để làm nguồn phát quang mở thời kỳ cú ý nghĩa to lớn vào năm 1960 khuyến nghị Kao Hockham năm 1966 việc chế tạo sợi quang có độ tổn thất thấp năm sau, Kapron chế tạo sợi quang suốt có độ suy hao truyền dẫn khoảng 20dB/km Cho tới đầu năm 1980, hệ thống thơng tin sợi quang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 1:TỔNG QUANG HỆ THÔNG THÔNG TIN SỢI QUANG phổ biến rộng rói với vựng bước sóng làm việc 1300nm 1500nm cho thấy phỏt triển mạnh mẽ thụng tin sợi quang thập niên qua Ngày nay, cáp sợi quang tạo triển vọng cho cụng nghệ truyền thụng tốc độ cao việc đại hóa mạng thơng tin nhu cầu kết nối thông tin Sự kết hợp sợi quang vào bên dây chống sét dây dẫn đem lại giải pháp tối ưu cho nhà thiết kế Với gia tăng dây chống sét dây dẫn điện kết hợp với sợi quang truyền dẫn phân phối điện mà cũn đem lại lợi ích to lớn thơng tin Điều làm giảm giá thành hệ thống chớnh vỡ lý trờn mà cỏp quang ứng dụng rộng rói trờn giới Với giỏ trị suy hao gần đạt giá trị suy hao 0.14dB/km sợi đơn mode, từ đó cho ta thấy hệ thống thụng tin quang cú cỏc đặc điểm bật hệ thống cỏp kim loại là:  Suy hao truyền dẫn nhỏ  Băng tần truyền dẫn lớn  Không bị ảnh hưởng nhiễu điện từ  Cú tớnh bảo mật tốt  Có kích thước trọng tải nhỏ  Sợi có tính cách điện tốt chế tạo từ vật liệu có sẵn Với ưu điểm mà hệ thống thông tin quang áp dụng rộng rói trờn mạng lưới Chúng xây dựng làm tuyến đường trục, trung kế, liên tỉnh, thuê bao kéo dài việc truy nhập vào mạng thuê bao linh hoạt đáp ứng môi trường lắp đặt từ nhà, cấu hỡnh thiết bị cỏc hệ thống truyền dẫn xuyờn lục địa, vượt đại dương Các hệ thống thông tin quang phù hợp cho hệ thống truyền dẫn số không loại trừ tín hiệu dạng ghép kênh nào, tiêu chuẩn Bắc Mỹ, Chõu Âu hay Nhật Bản 1.3 Hệ thống truyền dẫn quang Tín hiệu điện từ thiết bị đầu cuối như: điện thoại, điện báo, fax số liệu sau mó húa đưa đến thiết bị phát quang Tại đây, tín hiệu điện chuyển đổi sang tớn hiệu quang Tớn hiệu suốt quỏ trỡnh truyền sợi quang thi bị suy hao đường truyền người ta đặt trạm lặp nhằm khôi phục lại tớn hiệu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 1:TỔNG QUANG HỆ THÔNG THÔNG TIN SỢI QUANG Hỡnh 1.1: Sự phỏt triển cỏc hệ thống thụng tin quang tín hiệu quang ban đầu để tiếp tục truyền Khi đến thiết bị thu quang thỡ tớn hiệu quang chuyển đổi thành tín hiệu điện, khơi phục lại tín hiệu ban đầu để đưa đến thiết bị đầu cuối Mó húa Phỏt Thiết bị phỏt quang Bộ Lặp Sợi quang Sợi quang Thiết bị thu quang Giải Mó Thu Hỡnh 1.2: Cấu hỡnh hệ thống thụng tin quang Hiện nay, hệ thống thơng tin quang ứng dụng rộng rói trờn giới, chúng đáp ứng tín hiệu tương tự tín hiệu số, chúng cho phép truyền dẫn tất tín hiệu dịch vụ băng hẹp băng rộng, đáp ứng đầy đủ yêu cầu mạng số hóa đa dịch vụ (ISDN) Số lượng cáp quang lắp đặt giới với số lượng ngày lớn, tốc độ truyền dẫn cự ly Nhiều nước lấy môi trường truyền dẫn cáp quang mơi trường truyền dẫn mạng lưới viễn thông họ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 1:TỔNG QUANG HỆ THÔNG THÔNG TIN SỢI QUANG 1.4 Kết luận chương Qua chương 1: tổng quan hệ thống thông tin quang Ta thấy hệ thông thông tin quang ngày sử dụng rộng rói với ưu bật mà hệ thống khác khơng có đặc tính kỹ thuật hiệu kinh tế Tuy nhiên, để đánh giá thành công hệ thống không nói đến vai trũ sợi quang cỏp quang, vấn đề trỡnh bày cụ thể chương sau CHƯƠNG 2: SỢI QUANG VÀ CÁP QUANG 2.1 Giới thiệu chương Cựng với phỏt triển khoa hoc kỹ thuật thỡ cỏp quang sợi quang ngày phát triển nhằm phù hợp với môi trường khác nước, đất liền, treo không, đặc biệt gần cáp quang treo đường dây điện cao thế, đâu thỡ cỏp quang sợi quang thể tin cậy tuyệt đối 2.2 Sợi quang 2.2.1 Đặc tính ánh sáng Để hiểu lan truyền ánh sáng sợi quang thỡ trước hết ta phải tỡm hiểu đặc tính ánh sáng Sự truyền thẳng, khúc xạ, phản xạ đặc tính ánh sáng (được trỡnh bày hỡnh 2.1) Như ta biết, ỏnh sỏng truyền thẳng mụi trường chiết suất khúc xạ đồng Cũn tượng phản xạ khúc xạ ánh sáng xem xét trường hợp có hai mơi trường khác số chiết suất, tia sáng truyền từ mơi trường có số chiết suất lớn vào mơi trường có số chiết suất nhỏ thỡ thay đổi hướng truyền chúng ranh giới phân cách hai môi trường Các tia sáng qua vùng ranh giới bị đổi hướng tiếp tục vào môi trường chiết suất thỡ gọi tia khúc xạ cũn ngược lại, tia sáng trở lại môi trường ban đầu thỡ gọi tia phản xạ Theo định luật Snell ta có quan hệ: n1 Sin1  n2 Sin (2.1) với 1 gúc tới  gúc khỳc xạ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 1:TỔNG QUANG HỆ THÔNG THƠNG TIN SỢI QUANG 2.2.2 Đặc tính học sợi dẫn quang Sợi dẫn quang nhỏ, vật liệu chế tạo chủ yếu thuỷ tinh cho ta cảm giác dễ vỡ Tuy nhiên, thực tế lại ngược lại hồn tồn, sợi quang lại chịu ứng suất lực căng trỡnh bọc cỏp Điều chứng tỏ rằng, ngồi đặc tính truyền dẫn sợi quang thỡ cỏc đặc tính học đóng vai trũ quan trọng quỏ trỡnh đưa sợi quang vào khai thác hệ thống thông tin quang Phỏp tuyến Phỏp tuyến Tia khỳc xạ Tia khỳc xạ n2 2 n  n1 Ө2 n1 Ө1 1 a) Tia tới Tia phản xạ b Tia tới Phỏp tuyến Phỏp tuyến n2 n2 n  n1 n1 n1 1   Tia tới c) Tia phản xạ Tia tới d) Hỡnh 2.1: Mô tả tượng phản xạ khúc xạ ánh sáng 2.2.2.1 Sợi quang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 1:TỔNG QUANG HỆ THÔNG THÔNG TIN SỢI QUANG Sợi quang sợi mảnh dẫn ánh sáng, gồm hai chất điện môi suốt khác chiết suất Lừi sợi cho ỏnh sỏng truyền qua cũn lớp vỏ bao quanh lừi cú đường kính tựy thuộc vào yờu cầu cụ thể Sợi quang phân loại cách khác trỡnh bày sau: Sợi quang thạch anh Phân loại theo vật liệu điện môi Sơi quang thủy tinh đa vật liệu Sợi quang nhựa liệu Sợi quang đơn mode Phõn loại theo mode truyễn dẫn Sợi quang đa mode Sợi quang chiết suất phõn bậc Phõn loại theo phõn bố chiết suất khỳc xạ Sợi quang chiết suất biến đổi Cấu trỳc tổng thể sợi quang gồm: Lừi thủy tinh hỡnh trụ trũn vỏ thủy tinh bao quanh lừi Lừi thủy tinh dựng để truyền ánh sáng, cũn vỏ thủy tinh cú tỏc dụng tạo phản xạ toàn phần lớp tiếp giỏp lừi vỏ Muốn thỡ chi số chiết suất lừi phải lớn chiết suất vỏ vỏ sợi Lừi sợi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 1:TỔNG QUANG HỆ THÔNG THÔNG TIN SỢI QUANG Hỡnh 2.2: Cấu trỳc tổng thể sợi 2.2.3 Suy giảm tớn hiệu sợi quang Suy hao tín hiệu sợi quang đặc tính quan trọng sợi quang vỡ nú định khoảng cách lặp tối đa máy phát máy thu Mặt khác, việc khó lắp đăt, chế tạo bảo dưỡng lặp nên suy hao tín hiệu sợi quang có ảnh hưởng lớn việc định giá thành hệ thống Suy hao tớn hiệu sợi quang ghép nối nguồn phát quang với sợi quang, sợi quang với sợi quang sợi quang với đầu thu quang, bên cạnh trỡnh sợi bị uốn cong quỏ giới hạn cho phộp tạo suy hao Cỏc suy hao suy hao chất sợi, làm giảm chúng nhiều biện pháp khác Tuy nhiên, vấn đề ta xét đến suy hao chất bên sợi quang 2.2.3.1 Suy hao tớn hiệu Suy hao tín hiệu định nghĩa tỷ số cơng suất quang lối Pout sợi có chiều dài L công suất quang đầu vào Pin Tỷ số cơng suất hàm bước sóng Người ta thường sử dụng  để biểu thị suy hao tính theo dB/km  10  Pin log L  Pout    (2.2) Các sợi dẫn quang thường có suy hao nhỏ độ dài ngắn thỡ gần khơng có suy hao, Pout  Pin 2.2.3.2 Hấp thụ tớn hiệu sợi dẫn quang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 1:TỔNG QUANG HỆ THÔNG THÔNG TIN SỢI QUANG Hấp thụ ánh sáng sợi dẫn quang yếu tố quan trong việc tạo nên chất suy hao sợi dẫn quang Hấp thụ nảy sinh ba chế khác gây  Hấp thụ tạp chất: Nhõn tố hấp thụ trội sợi quang có vật liệu sợi Trong thủy tinh, tạp chất nước ion kim loại chuyển tiếp làm tăng đặc tính suy hao, ion sắt, crom, đồng ion OH Sự có mặt tạp chất làm cho suy hao đạt tới giá trị lớn Các sợi dẫn quang trước có suy hao khoảng từ đến 10dB/km Sự có mặt phân tử nước làm cho suy hao tăng hẳn lên Liên kết OH hấp thụ ỏnh sỏng bước sóng khoảng 2700nm tác động qua lại cộng hưởng với Silic, tạo khoảng hấp thụ 1400nm, 950nm 750nm Giữa đỉnh có vùng suy hao thấp, gọi cửa sổ truyền dẫn 850nm, 1300nm, 1550nm mà hệ thống thơng tin sử dụng để truyền ánh sáng hỡnh vẽ đây: Hỡnh 2.3 Đặc tính suy hao theo bước sóng sợi dẫn quang quy chế suy hao  Hấp thụ vật liệu: Ta thấy bước sóng dài thỡ suy hao nhỏ liên kết nguyên tử lại có liên quan tới vật liệu hấp thụ ánh sáng có bước sóng dài, trường hợp gọi hấp thụ vật liệu Mặc dù bước sóng liên kết hấp thụ nằm bên 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 1:TỔNG QUANG HỆ THÔNG THÔNG TIN SỢI QUANG  Khẩu độ hay bán kính trường mode Nguồn phỏt LD hay LED  Bước sóng phát  Độ rộng phổ  Cụng suất phỏt  Vựng phỏt xạ cú hiệu Thiết bị thu quang sử dụng PIN hay APD  Hệ số chuyển đổi  Bước sóng làm việc  Tốc độ làm việc  Độ nhạy thu Để lựa chọn thành phần cho đảm bao kỹ thuật ta phải xét đến quỹ công suất lên quỹ thời gian lên tín hiệu hệ thống Quỹ cụng suất cú cụng suất phát, độ nhạy thu, cơng suất dự phũng, từ ta thiết lập tỷ số BER Công suất dự phũng cho suy hao sợi, suy hao mối nối Khi lựa chọn cỏc thành phần tuyến mà khụng đảm bảo khoảng cách đường truyền thỡ cú thể thay đổi thành phần hay ghép trạm lặp vào tuyến để thoả yờu cầu cụng suất Khi quỹ cụng suất cõn ta kiểm tra quỹ thời gian lờn tớn hiệu Các bước thiết kế: Chọn bước sóng làm việc tuyến Lựa chọn thành phần thiết bị hoạt động bước sóng Chọn thiết bị thoả yờu cầu đặt 5.3 Quỹ cụng suất Ta xét phương trỡnh cõn quỹ cụng suất Đó điều kiện cơng suất để tuyến hoạt động bỡnh thường Giả sử bờn phỏt bờn thu khụng cú suy hao cụng suất thỡ: Ps  Pr  (5.1) đó, Ps : Cụng suất phỏt Pr : Cụng suất thu 39 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 1:TỔNG QUANG HỆ THÔNG THÔNG TIN SỢI QUANG Suy hao trờn tuyến bao gồm suy hao sợi dẫn quang, nối mối hàn Suy hao phần xác định theo công thức: A = -10log pout pin (5.2) Ngồi suy hao nói cần phải có lượng công suất dự phũng cho tuổi thọ cỏc thành phần, cho thay đổi nhiệt độ Giá trị công suất dự phũng cú giỏ trị khoảng 6dB đến 8dB  Phương trỡnh cõn quỹ cụng suất (điểm-điểm) là: 10 logPs hs   MDP     cap L  n. c  m. S   d   device (5.3) Trong đó: Ps cụng suất phỏt [mW] hs: Hiệu suất ghộp quang [%] MDP: Độ nhạy máy thu MDP=-27,5dBm [7]  , cap : Hệ số suy hao cỏp dự phũng cho cỏp [dB/km] L: Khoảng cỏch phớa phỏt thu [km]  c , s : Suy hao connector suy hao mối hàn [dB] n, m: Số connector số mối hàn  d : Suy hao ghộp sợi quang-bộ thu[dB]  device : Suy hao dự phũng cho thiết bị [dB]  Cụng suất quang tới Pd [dB]:  Pd  10 logPs hs     cap .L  n. c  m. s   d   device  (5.4) Khi cụng suất quang tới nằm khoảng [MDP đến (MDP+Over)] với Over hệ số tải máy thu Lúc tỷ số lỗi bit BER nhỏ mong muốn không bị tải máy thu 5.4 Quỹ thời gian lờn Trong hệ thống thụng tin quang, tín hiệu truyền từ thiết bị phát đến thiết bị thu thông qua môi trường truyền dẫn sợi quang Trong trỡnh đó, độ rộng xung tín hiệu bị gión Do đó, ta xem tín hiệu qua hệ thống qua lọc thơng thấp Khi đó, thời gian lên hệ thống định 40 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 1:TỔNG QUANG HỆ THÔNG THÔNG TIN SỢI QUANG nghĩa khoảng thời gian t cho biên độ tín hiệu xung tăng từ 10% đến 90% biên độ cực đại Ta tính thời gian lên tín hiệu xung vng qua mạch lọc thông thấp RC: Hỡnh 5.1: Đáp ứng xung lọc thông thấp Tớn hiệu vào xung vuụng nờn cú dạng: Vin  V0 1t   Vin  p   Hàm truyền: H p  1  p V0 p với   RC (5.6) V0 p 1  p  (5.7)    (5.8)  Vout  p   H  p .Vin  p     Vout t   V0  exp  t t1 : (5.5)  t 0,1V0  V0 1  exp        exp  t1   0,9    t :  t 0,9V0  V0 1  exp     exp  t   0,1    Từ (5.9) (5.10) ta cú: Từ (5.6) ta cú: t  t1  ln 9 .  t  ln 9 RC  2,2 RC Hf   1  jfRC    (5.9) (5.10) (5.11) (5.12) 41 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 1:TỔNG QUANG HỆ THƠNG THƠNG TIN SỢI QUANG Do băng thông mạch: B 2RC (5.13) Từ (5.11) (5.13) ta được: t 2,2 0,35  2B B (5.14) Băng thông tối thiểu lọc phải băng thông tớn hiệu thỡ ta cú thể thu tín hiệu, điều tương ứng với thời gian lên tối đa: 0,35 Brx t max  (5.15) t rx max   0,7 Với tớn hiệu loại NRZ: R (5.16) Với loại tớn hiệu RZ: t max  0,35 R (5.17) thời gian lên tuyến: N tt  t i (5.18) i 1 -Thời gian lờn thiết bị thu Gọi B băng tần điện 3dB tính MHz thỡ thời gian lờn thiết bị thu tính t n  350 (5.19) B -Thời gian lờn tỏn sắc mode sợi quang q t mod e  440 L B0 [ns] (5.20) Trong q: tham số có giá trị từ 0,5 đến B0 : Băng tần Km cáp sợi quang [MHz] L: Chiều dài cỏp -Thời gian lờn tỏn sắc vật liệu dựng ống dẫn súng tVL  D.L. (5.21) Trong D: Hệ số tán sắc  : Độ rộng nguồn phát (5.17) viết lại: 42 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 1:TỔNG QUANG HỆ THÔNG THÔNG TIN SỢI QUANG q tt  t tx 440 L  D.L.   B0  350      Brx  (5.22) 5.5 Nhiễu hệ thống thụng tin quang Nhĩễu khái niệm để mô tả thành phần tín hiệu điện khơng mong muốn Có chiều hướng gây rối trỡnh truyền dẫn xử lý tớn hiệu hệ thống mà chỳng ta khụng kiểm soỏt đầy đủ Trong hệ thống tách sóng, độ nhạy hệ thống phụ thuộc nhiều vào loại nhiễu hai nguồn nhiễu nhiễu lượng tử nhiễu nhiệt 5.5.1 Nhiễu lượng tử Nhiễu lượng tử photodiode sinh số lượng hạt tải điện qua khe lượng hay vượt qua hàng rao có tính ngẫu nhiên theo thời gian gây Dũng chảy cỏc hạt electron qua tiếp giỏp p-n riêng rẽ ngẩu nhiên Các hạt đến không đồng thời nên phát sinh nhiễu Giá trị nhiễu lượng tử phụ thuộc vào tham số: ishot  2.e.i.B (5.23) Trong đó: B độ rộng băng thu I dũng trung bỡnh đến tách sóng Giỏ trị dũng nhiễu lượng tử ishot  2.e.i.B , từ biểu thức ta thấy dũng nhiễu lượng tử tăng theo B 5.5.2 Nhiễu nhiệt Nhiễu nhiệt xuất phát từ điện trở tải tách sóng linh kiện điện tử khuyếch đại, có xu hướng chi phối trỡnh khuyếch đại sử dụng photodiode PIN với tỷ số tín hiệu nhiểu thấp, đạt hệ số khuyếch đại tối ưu thiết kế cân nhiễu nhiệt nhiễu lương tử không phụ thuộc vào hệ số khuyếch đại Cụng thức tớnh toỏn nhiễu nhiệt: i  KTB RL (5.24) Tong đó: K số Bozman, K=1,38.10 23 43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 1:TỔNG QUANG HỆ THÔNG THÔNG TIN SỢI QUANG T nhiệt độ đơn vị kenvin, T = t(0c) + 273 R điện trở tải 5.6 Tỷ lệ tớn hiệu trờn nhiễu 5.6.1 Đối với photodiode PIN Trong hệ thống tỏch súng trực tiếp, sử dụng diode tỏch súng PIN thỡ giỏ trị dũng cụng suất tới quan hệ sau: is  e ps hv (5.25) Với:  hiệu suất lượng tử h số plank, h =6,626.10-34 Js Mặt khỏc ta cú cụng suất trờn tải: S = i2.RL S= ( e p s )2 RL hv 5.26 -Công suất nhiễu lượng tử với dũng bao gồm dũng tối: N shot  i e RL  2.eI.BRL  2e( Ps  id ).B.RL hv shot 5.27 -Dũng nhiễu nhiệt: inh  KTB RL : unh2  4KTB.RL Cụng suất nhiễu nhiệt: Nnh  4KTB RL  4KTB RL 5.28 Từ ta có tỷ số tín hiệu nhiễu máy thu sử dụng photodiode PIN: e ( ps )2 RL hv S  N 2e(e p  i )B.R  4K.B.T s d L hv 5.29 5.6.2 Đối với photodiode APD Như biết APD bao gồm lớp chuyển đổi quang điện lớp nhân điện, nhiễu xuất lớp chuyển đổi quang điện i2shot = 2.e.I.B nhân lên lớp nhân với hệ số nhân M 44 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 1:TỔNG QUANG HỆ THÔNG THÔNG TIN SỢI QUANG i 2êhot  ( e p s  id ) M  x B hv 5.30 e Nshot  i2 shot.RL  2.eI.BRL  2e( Ps  id ).M 2 x.B.RL hv 5.31 Trong biểu thức trờn trị số Mx gọi nhiễu mức Đây giá trị sinh hiệu ứng thác Với x hệ số tạp õm quỏ mức Giỏ trị x phụ thuộc vào vật liệu chế tạo photodiode APD Đối với photodiode si = 0.3 photodiode InGAs x = 0.7 photodiode Ge x = Do tỷ số tín hiệu nhiễu máy thu sử dụng photodiode APD là: S  N e ( M ps )2 RL hv (5.32) e 2e( ps  id )M 2x B.RL  4K.B.T hv exp( q Tỷ lệ lỗi bit: BER  2 ) (5.33) q 2. Với q=SN/2 Tỷ số BER nhỏ thỡ chất lượng hệ thống cao điều cũn tựy thuộc vào hệ thống Thường BER = 10 9 hay < 10 12 5.7 Cỏc giỏ trị cỏc thành phần Thiết bị phỏt quang: [7] Giỏ trị Tham số Bước sóng làm việc 1300nm hay 1550nm Dải súng làm việc  50 nm Cụng suất LED: -32 đến 15dBm LD: -12 đến 7dBm Thời gian lờn LED: 3ns(max) LD: