Bài giảng kỹ thuật thông tin quang chương 1 tổng quan về kỹ thuật thông tin quang

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNGBÀI GIẢNG KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Fundamental of Optical Fiber Communications Giảng viên: Th.S Đỗ Văn Việt Em – Th.S Phạm Quốc Hợp Bộ môn: ộ Thông

Trang 1

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

BÀI GIẢNG

KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG

Fundamental of Optical Fiber Communications

Giảng viên: Th.S Đỗ Văn Việt Em – Th.S Phạm Quốc Hợp

Bộ môn: ộ Thông Tin Quang – Khoa Viễn thông 2 g Q g g

Trang 2

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ

www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP Trang 2

Trang 3

NỘI DUNG CHƯƠNG 1

• Lịch sử phát triển Lịch sử phát triển

• Mô hình chung của hệ thống TTQ

• Một số vấn đề về quang vật lý trong TTQ

Trang 4

• 1880: Alexander Graham Bell (Mỹ)

Photophone: không thành côngPhotophone: không thành công

Æ Cần phải có một môi trường dẫn ánh sáng thích hợp

Trang 5

Lịch Sử Phát Triển

• 1934: Norman R.French (Mỹ)

Nhận bằng sáng chế về hệ thống thông tin quang

Dùng thanh thủy tinh để truyền ánh sáng

Æ Môi trường truyền ánh sáng thích hợp

• 1958: A Schawlow và Charles H.Townes (Mỹ)

Xây dựng và phát triển laser

Ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: y học quân sự

Ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: y học, quân sự …

ÆNguồn quang dùng trong thông tin quang

• 1966: Charles H Kao và George A Hockham (Mỹ)

Dùng sợi thủy tinh để truyền dẫn ánh sáng

Suy hao lớn ( > 1000dB/km)Suy hao lớn ( > 1000dB/km)

Trang 6

Lịch Sử Phát Triển

• 1970: Hãng Corning Glass Work (Mỹ)

Chế tạo sợi SI có suy hao < 20dB/km, tại λ=633nm

Æ Thông tin quang ra đời

• 1972: Sợi GI được chế tạo có suy hao 4 dB/km

• 1983: Sợi đơn mode (SM) được chế tạo

Æ Sợi quang SM được sử dụng phổ biến ngày nay có suy

hao ~0.2 dB/km tại λ=1550nm

Trang 7

Mô Hình Chung Của Hê Thống TTQ

• Sơ đồ khối cơ bản, gồm có:

Bộ phát quang (E/O)

Bộ thu quang (O/E)

Môi trường truyền dẫn là cáp sợi quang

Trang 8

• Chức năng chính các khối

Khối E/O: điều chế tín hiệu điện thành tín hiệu quang

Khối O/E: tách tín hiệu quang thành tín hiệu điện

Cáp sợi quang: môi trường truyền dẫn tín hiệu quang từ đầu phát đến đầu thu

đầu phát đến đầu thu

Trang 9

• Trạm lặp (repeater)

Khuếch đại tín hiệu bị suy yếu do suy hao trên sợi quang

Trạm lặp làm việc theo nguyên lý: quang – điện – quang(O – E – O)

N ài để kh ế h đ i tí hiệ ò ó thể ử

Ngoài ra, đê khuếch đại tín hiệu quang còn có thê sư

dụng các bộ khuếch đại quang (Optical Amplifier) Bộ khuếch đại quang làm việc trong miền quang

Trang 10

• Nguyên tắc truyền tin:

Tín hiệu truyền có tần số trong miền quang

Có thể truyền hai hướng trên một sợi quang Thông

thường sử dụng 2 sợi quang cho một tuyến và chỉ

truyền một hướng trên 1 sợi quang

Trang 11

• Ưu điểm của hệ thống TTQ:

Suy hao thấp

Dải thông rộng

Trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ

H à t à á h điệ

Hoàn toàn cách điện

Không bị can nhiễu của trường điện từ

Xuyên âm giữa các sợi quang không đáng kể

Tính bảo mật cao

Vật liệu chế tạo có nhiều trong tự nhiênậ ệ ạ g ự

Trang 12

• Nhược điểm của hệ thống TTQ:

Vấn đề biến đổi quang điện

Hàn nối, đo thử sợi quang đòi hỏi thiết bị chuyên dụng đắt tiền

An toàn lao động

Trang 13

Một Số Vấn Đề Về Quang Vật Lý

• Các khái niệm chung:

Tần số:

• Ký hiệu: f

• Đơn vị: Hz (Hertz), hay cps (cycle per second)

» Theo thời gian: T - chu kỳ (s), f = 1/T - tần số (Hz)

T

t (s) z (m)

Trang 16

• Phổ sóng điện từ:

Trang 17

Ánh sáng dùng trong thông tin quang nằm trong vùng

Ánh sáng dùng trong thông tin quang nằm trong vùng cận hồng ngoại (near-infrared) (800nm-1600nm) Æ

không thấy được

3 vùng bước sóng (cửa sổ bước sóng) được sử dụng trong thông tin quang: 850 nm 1300 nm và 1550 nm

trong thông tin quang: 850 nm, 1300 nm và 1550 nm

Trang 18

• Một số định luật quang cơ bản:

 Chiết suất của môi trường: n = C/v

C: vận tốc ánh sáng trong chân không, C = 3.10 8 m/s v: vận tốc ánh sáng trong môi trường đang xét

Chiết suất của một vài môi trường thông dụng:

Trang 20

• Một số định luật quang cơ bản (tt):

Ðịnh luật khúc xạ ánh sáng:

• Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới.

• Góc khúc xạ và góc tới liên hệ nhau theo công thức Snell:

» n 1 sinθ1 = n 2 sinθ2

Tia tới

Tia phản xạ Tia tới

Trang 21

Phản xạ toàn phần (total reflection):

• Toàn bộ tia tới quay trở lại môi trường tới.

• Điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần:

» n 1 > n 2

1 2

Trang 22

Khi xảy ra hiện tượng pxtp, năng lượng ánh sáng được

bảo toàn theo hướng truyền

» Ứng dụng trong chế tạo sợi quang và truyền ánh sáng qua sợi quang

Định dạng
Số trang	22
Dung lượng	454,43 KB