Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án “Nghiên cứu về sợi quang plastic POF” gồm 4 chương: Chương 1: “Tổng quan về sợi quang POF”sẽ khải quát về lịch sử ra đời sợi quang POF, phân loại sợi quang POF, đồng thời đưa ra một số các thông số kỹ thuật, phân tích những lợi thế của sợi quang này và sự phát triển của nó trong tương lai. Chương 2: “Suy hao và tán sắc trong sợi quang POF” đưa ra khái niệm về tán sắc, suy hao trong sợi quang, từ đó phân tích những ảnh hưởng của nó trong sợi quang POF. Chương 3: “Kỹ thuật điều chế trong sợi quang POF” chủ yếu đưa ra một số kỹ thuật điều chế được sử dụng trong sợi quang chiết suất biến đổi GIPOF như điều chế OFDM, MQAM, DMT, UWB.
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG I ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: “Nghiên cứu về sợi quang plastic POF” Người hướng dẫn : TH.S TRẦN THÚY BÌNH Sinh viên thực hiện : LÝ THANH HÀ Lớp : D08VT1 Khoá : 2008 - 2013 Hệ : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Hà Nội, tháng 12/2012 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG I ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: “Nghiên cứu về sợi quang plastic POF” Người hướng dẫn : TH.S TRẦN THÚY BÌNH Sinh viên thực hiện : LÝ THANH HÀ Lớp : D08VT1 Khoá : 2008 - 2013 Hệ : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Hà Nội, tháng 12/2012 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Điểm hướng dẫn đồ án: Hà Nội, ngày…… tháng … năm 2012 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Điểm: …… (Bằng chữ: …………….) Ngày tháng năm 2012 Giáo viên phản biện [Đồ án tốt nghiệp Đại học] Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC i LỜI CẢM ƠN iii THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU viii LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỢI QUANG POF 3 1.1. Lịch sử ra đời của sợi quang POF 3 Hình 1.1: Một đầu sợi quang nhựa POF 4 1.2. Phân loại sợi quang POF 5 Hình 1.2: Cấu tạo của sợi quang POF PMMA Fluorinated 5 1.2.1. Phân loại theo chỉ số chiết suất 5 Hình 1.3 : Cấu trúc sợi quang SI-POF 5 Hình 1.4: Cấu trúc của sợi quang có phân bố chiết suất bậc kép 6 Hình 1.5: Cấu trúc của sợi phân bố chiết suất biến đổi 6 Hình 1.6: So sánh giữa phân bố chiết suất bậc và chiết suất biến đổi 7 Hình 1.7: Cấu trúc của sợi quang phân bố chiết suất đa bậc MSI-POF 7 Hình 1.8: Truyền ánh sáng trong sợi MSI-POF 8 1.2.2. Phân loại theo vật liệu chế tạo 8 1.2.2.a. Sợi quang PolyMetyMethaAcrilat PMMA 8 Hình 1.9: Cấu trúc phân tử của PMMA và PF Polymer 8 Hình 1.10: Suy hao của sợi PMMA POF theo bước sóng tương ứng 9 1.2.2.b. Sợi quang Polyme Perflourinate (PF Polymer) 9 Hình 1.11: Suy hao của sợi quang PF-POF 9 1.2.3. Tham số kỹ thuật của một số loại sợi quang trên thị trường hiện nay 9 1.3. Sợi quang nhựa POF và một số thông số kỹ thuật 10 1.3.1. Kích thước sợi quang POF 10 Hình 1.12: So sánh các thiết diện của các loại sợi quang khác nhau 11 1.3.2. Suy hao trong sợi quang POF 12 Hình 1.14: Suy hao cơ bản trong sợi quang PMMA-POF 12 Hình 1.15: Tỷ số SNR trong sợi quang SI-POF 12 1.3.3. Số lõi sợi và khẩu độ số NA trong sợi quang POF 12 Hình 1.16: Sợi quang mới MC-POF SMCK , đường kính lõi sợi 500 và 1000 13 Hình 1.17: Giá trị khẩu độ số NA tại băng thông và khoảng cách 13 truyền dẫn khác nhau 13 SVTH: Lý Thanh Hà – D08VT1 i [Đồ án tốt nghiệp Đại học] Mục lục 1.3.4. Khả năng uốn cong trong sợi quang POF 13 Hình 1.18: Suy hao với sợi quang POF có đường kính lõi sợi lớn 14 Hình 1.19: Sợi quang uốn cong trong thử nghiệm truyền dẫn 10Gbit/s 15 1.3.5. Băng thông của sợi quang 15 Hình 1.21: Băng thông phụ thuộc vào khoảng cách trong sợi quang SI-PCS 16 đường kính 200 16 1.3.7. Một số kết nối quang POF 16 Hình 1.22 : Đường dây cáp quang POF 17 Hình 1.23: Đầu nối kiểu SMI cho POF và đấu nối RJ-45 cho UTP 17 Hình 1.24: Bộ chuyển đổi từ tín hiệu ánh sáng sang tín hiệu điện 17 1.3.8. Các tiêu chuẩn của sợi quang POF 17 Bảng 1.1: Các thông số của các sợi POF khác nhau 18 1.4 . Ưu nhược điểm của sợi quang nhựa POF 18 Bảng 1.2: So sánh các thông số kỹ thuật giữa cáp quang nhựa POF, cáp quang thủy tinh và cáp đồng 20 1.5. Sự phát triển của sợi quang học POF 20 Hình 1.25: Sự phát triển của dung lượng truyền dẫn trong sợi quang SI-POF đường kính 1mm 21 1.6. Kết luận 22 CHƯƠNG 2 : SUY HAO VÀ TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG POF 24 2.1. Tán sắc trong sợi quang POF 25 2.1.1. Khái niệm tán sắc 25 2.3.Ảnh hưởng của suy hao và tán sắc lên quá trình truyền tín hiệu trong sợi quang POF. .27 2.3.1. Ảnh hưởng của suy hao 27 2.3.2. Ảnh hưởng của tán sắc 28 2.4. Kết luận 30 CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ TRONG SỢI QUANG POF 32 3.1. Điều chế OFDM trong sợi quang GI-POF 32 Hình 3.2: Sơ đồ truyền tín hiệu QAM 34 Hình 3.8: SNR trên sóng mang con của tín hiệu DMT 38 Hình 3.9: Sơ đồ truyền tín hiệu UWB trên GI-POF 39 Hình 3.11: Dạng sóng của tín hiệu UWB trước và sau khi truyền qua sợi GI-POF 40 CHƯƠNG 4: NÂNG CAO HIỆU NĂNG VÀ ỨNG DỤNG TRONG SỢI QUANG POF 41 4.1. Giải pháp nâng cao hiệu năng trong sợi quang học POF 41 SVTH: Lý Thanh Hà – D08VT1 ii [Đồ án tốt nghiệp Đại học] Mục lục 4.1.1. LED Khoang cộng hưởng (Resonant Cavity LED) 41 Hình 4.1: Bề mặt nguồn bức xạ trong RC-LED luôn hướng về phía trước 42 Hình 4.2: Sơ đồ cấu trúc của laser khoang cộng hưởng RC-LED GaInP/AlGaInP/GaAs phát xạ ở bước sóng 650nm 42 Hình 4.3: Quang phổ của LED thông thường và RC-LED ghép vào sợi quang POF 43 4.1.2. Laser điốt màu xanh dương 43 Hình 4.4: Giá trị SNR khi dùng laser xanh dương trong POF 44 4.3.3. Ứng dụng trong công nghiệp 52 4.4. Kết luận 53 TỔNG KẾT 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 SVTH: Lý Thanh Hà – D08VT1 iii [Đồ án tốt nghiệp Đại học] Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này, lời đầu tiên cho em xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo Ths. Trần Thủy Bình, người đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình viết đồ án tốt nghiệp này. Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các quý Thầy , Cô giáo trong khoa Viễn thông I, đặc biệt là các Thầy, Cô trong bộ môn Thông tin Quang, trường Học viện Bưu chính viễn thông đã tận tình truyền đạt kiến thức trong 4 năm học tập vừa qua. Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu đồ án này mà còn là hành trang quý báu cho em bước vào đời một cách vững vàng và tự tin nhất. Cuối cùng, em xin gửi lời kính chúc tới các quý Thầy, Cô giáo và gia đình dồi dào sức khỏe và luôn thành công trong sự nghiệp cao quý! Sinh viên thực hiện Lý Thanh Hà SVTH: Lý Thanh Hà – D08VT1 iii [Đồ án tốt nghiệp Đại học] Thuật ngữ viết tắt THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ đầy đủ Nghĩa tiếng Việt ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng DAI Digital Audio Interface Giao diện âm thanh số DMT Discrete Multitone Điều chế đa tần rời rạc ECOC European Conference on Optical Communication Hội nghị châu Âu về truyền thông quang học FEC Forward Error Corection Mã hóa sửa lỗi trước GI-POF Grade Index -Plastic Optical Fiber Sợi quang chất dẻo chiết suất biến đổi ICTON International Conference on Transparent Optical Networks Hội nghị quốc tế về mạng quang trong suốt IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers Tổ chức tiêu chuẩn về mạng LAN IPTV Internet Protocol Television Truyền hình giao thức Internet LAN Local Area Network Mạng nội hạt LED Light Emitting Diode Đèn Led M- QAM M-Quadrature Ampliture Modulation Điều chế cầu phương biên độ M mức MC-POF Multi Core-Plastic Optical Fiber Sợi quang chất dẻo đa lõi MMF Multi-mode Optical Fiber Cáp sợi quang đa mode NA Numerical Aperture Khẩu độ số NA OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao PMMA Poly Metyl Metha Sợi quang PMMA PROFIBUS Process Field Bus Tiêu chuẩn mạng vùng PTFEMA Poly – 2,2,2 – TriFluoroEthyl MethAcrylate Sợi quang PTFEMA RC-LED Resonat Cavity LED LED khoang cộng hưởng RF Radio Frequency Tần số vô tuyến SVTH: Lý Thanh Hà – D08VT1 vi [Đồ án tốt nghiệp Đại học] Thuật ngữ viết tắt SI-POF Step Index- Plastic Optical Fiber Sợi quang chất dẻo chiết suất bậc SMF Single Mode Fiber Cáp sợi quang đơn mode SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên nhiễu UWB Ultra Ưide Band Công nghệ truyền dẫn băng siêu rộng VCSEL Vertical-cavity Surface-Emitting Laser Khoang dọc có bề mặt phát tia laser SVTH: Lý Thanh Hà – D08VT1 vii [...]... 1: “Tổng quan về sợi quang POF sẽ khải quát về lịch sử ra đời sợi quang POF, phân loại sợi quang POF, đồng thời đưa ra một số các thông số kỹ thuật, phân tích những lợi thế của sợi quang này và sự phát triển của nó trong tương lai Chương 2: “Suy hao và tán sắc trong sợi quang POF đưa ra khái niệm về tán sắc, suy hao trong sợi quang, từ đó phân tích những ảnh hưởng của nó trong sợi quang POF Chương 3:... ngành thông tin quang nói riêng và công nghệ truyền dẫn nói chung Vậy thế nào là sợi quang POF, cấu tạo, tính chất của nó thế nào, những ứng dụng mà nó mang lại ra sao? Đồ án của em xin đi Nghiên cứu về sợi quang plastic POF nhằm trả lời những câu hỏi trên, đồng thời giúp người đọc có thể hiểu thêm phần nào về loại sợi quang đầy tiềm năng này Đồ án Nghiên cứu về sợi quang plastic POF gồm 4 chương:... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỢI QUANG POF 3 1.1 Lịch sử ra đời của sợi quang POF 3 Hình 1.1: Một đầu sợi quang nhựa POF .4 1.2 Phân loại sợi quang POF 5 Hình 1.2: Cấu tạo của sợi quang POF PMMA Fluorinated .5 1.2.1 Phân loại theo chỉ số chiết suất 5 Hình 1.3 : Cấu trúc sợi quang SI -POF 5 Hình 1.4: Cấu trúc của sợi quang có phân bố chiết suất... của POF sẽ tiếp tục được mở rộng Các dự án nghiên cứu và công bố về sợi quang nhựa POF ngày càng được phát triển Một dấu hiệu cho sự tiến bộ trong công nghệ POF này chính là sự phát triển của năng lực truyền tải Hình 1.25 tóm tắt các công bố của 2 dự án lớn về sợi quang POF là POF- ALL và POF- PLUS về dung lượng truyền tải của sợi quang SI -POF đường kính lõi 1mm Theo đó, bằng việc thực hiện dự án POF- ALL... hao của sợi PMMA POF theo bước sóng tương ứng 9 1.2.2.b Sợi quang Polyme Perflourinate (PF Polymer) 9 Hình 1.11: Suy hao của sợi quang PF -POF 9 1.2.3 Tham số kỹ thuật của một số loại sợi quang trên thị trường hiện nay .9 1.3 Sợi quang nhựa POF và một số thông số kỹ thuật .10 1.3.1 Kích thước sợi quang POF 10 Hình 1.12: So sánh các thiết diện của các loại sợi quang. .. thiết diện của các loại sợi quang khác nhau 11 1.3.2 Suy hao trong sợi quang POF 12 Hình 1.14: Suy hao cơ bản trong sợi quang PMMA -POF 12 Hình 1.15: Tỷ số SNR trong sợi quang SI -POF 12 1.3.3 Số lõi sợi và khẩu độ số NA trong sợi quang POF 12 Hình 1.16: Sợi quang mới MC -POF SMCK , đường kính lõi sợi 500 và 1000 13 Hình 1.17: Giá trị khẩu độ số NA tại băng thông và... cách 35m và 5Gbit/s ở khoảng cách 50m (theo dự án nghiên cứu của châu Âu về sợi quang nhựa POF- PLUS) Suy hao trong sợi quang PMMA -POF sẽ thấp nhất ở giữa 2 bước sóng 450nm và 530nm và quanh bước sóng 570nm Hình 1.15: Tỷ số SNR trong sợi quang SI -POF 1.3.3 Số lõi sợi và khẩu độ số NA trong sợi quang POF Các sợi quang đa lõi MC -POF được sản xuất đầu tiên vào giữa những năm 90 Với ý tưởng đưa ra là làm... quan về sợi quang POF cho phép là 0.60 Điều này thiết lập nên tham số cho phép bán kính uốn cong là 2mm cho sợi quang MC -POF đường kính lõi 1000 µ m và 1mm cho sợi quang MC -POF đường kính lõi 500 µ m tương ứng Tiếp theo đó, các nghiên cứu về sợi quang POF đã cho ra đời các ứng dụng sợi quang mới có NA đạt 0.5 và bán kính uốn cong quy định là 3mm Tuy vậy, nhược điểm lớn nhất của loại sợi chịu uốn cong... trong sợi quang POF 13 Hình 1.18: Suy hao với sợi quang POF có đường kính lõi sợi lớn 14 Hình 1.19: Sợi quang uốn cong trong thử nghiệm truyền dẫn 10Gbit/s 15 1.3.5 Băng thông của sợi quang 15 Hình 1.21: Băng thông phụ thuộc vào khoảng cách trong sợi quang SI-PCS 16 đường kính 200 16 1.3.7 Một số kết nối quang POF .16 Hình 1.22 : Đường dây cáp quang POF. .. trên sợi quang nhựa POF của tác giải E Tangdiongga tại hội nghị OFC ● “ Đề xuất về dải băng trong truyền dẫn trên sợi quang nhựa POF của tác giả J Vinogradov ● “ Tiềm năng tốc độ 10Gbit/s cho sợi quang POF của tác giả O Ziemann tại hội nghị về FTTH châu Âu ● “ Truyền dẫn Gigabit trên sợi quang nhựa POF – kết quả của dự án POF- PLUS châu Âu” của tác giả S Abrate tại hội nghị ICTON 1.6 Kết luận Sợi quang . về loại sợi quang đầy tiềm năng này. Đồ án Nghiên cứu về sợi quang plastic POF gồm 4 chương: Chương 1: “Tổng quan về sợi quang POF sẽ khải quát về lịch sử ra đời sợi quang POF, phân loại sợi. 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỢI QUANG POF 3 1.1. Lịch sử ra đời của sợi quang POF 3 Hình 1.1: Một đầu sợi quang nhựa POF 4 1.2. Phân loại sợi quang POF 5 Hình 1.2: Cấu tạo của sợi quang POF PMMA Fluorinated. 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỢI QUANG POF 3 1.1. Lịch sử ra đời của sợi quang POF 3 Hình 1.1: Một đầu sợi quang nhựa POF 4 1.2. Phân loại sợi quang POF 5 Hình 1.2: Cấu tạo của sợi quang POF PMMA Fluorinated