HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG SỢI

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG SỢI

ĐẠI HỌC VINH Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG SỢI 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG SỢI 1.2. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 1.2.1. Phân loại theo dạng tín hiệu 1.2.2. Phân loại theo phương pháp điều biến và giải điều biến tín hiệu quang 1.2.3. Phân loại theo tốc độ và cự ly truyền dẫn 1.3. CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 1.3.1. Sợi quang 1.3.2. Thiết bị phát quang 1.3.3. Thiết bị thu quang 1.3.4 Các trạm lặp 1.3.5 Các trạm xen/rẽ kênh 1.4 CÁC THAM SỐ CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG a. Các tham số điện quang b. Các tham số quang c. Độ tổn hao của tuyến d. Độ rộng băng tần của tuyến 1.5. GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI SỢI QUANG MỚI a. Nguyên tắc tạo sợi quang mới b. Các loại sợi quang mới PHẦN 2 - CÔNG NGHỆ GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯỚC SÓNG WDM CHƯƠNG I: CƠ SỞ KỸ THUẬT WDM I.1. Giới thiệu I.2. Các công nghệ dùng trong mạng thông tin quang .2.1. TDM (Time Division Multiplexing) I.2.2. SONET/SDH I.2.3. Gigabit Ethernet I.3. Hệ thống thông tin quang nhiều kênh I.4. Nguyên lý cơ bản của hệ thống WDM I.4.1. Định nghĩa I.4.2. Giới thiệu nguyên lý ghép kênh quang theo bước sóng a. Truyền dẫn hai chiều trên hai sợi b. Truyền dẫn hai chiều trên một sợi I.4.3 Mục đích I.5 Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ WDM CHƯƠNG II: CÁC THIẾT BỊ QUANG THỤ ĐỘNG TRONG WDM I. CÁC THIẾT BỊ WDM VI QUANG I.1. Các bộ lọc trong thiết bị WDM a. Bộ tách hai bước sóng b. Bộ tách lớn hơn hai bước sóng c. Thiết bị kết hợp ghép và tách bước sóng (MUX-DMUX) I.2.Thiết bị WDM làm việc theo nguyên lý tán sắc góc I.2.1. Dùng lăng kính làm phần tử tán sắc góc I.2.2. Dùng cách tử làm phần tử tán sắc góc II. CÁC THIẾT BỊ WDM GHÉP SỢI KHOA CÔNG NGHỆ SV: Đỗ Đình Ngọc 1 ĐẠI HỌC VINH Đồ án tốt nghiệp III. MỘT SỐ KỸ THUẬT KHÁC ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG GHÉP WDM III.1. Bộ ghép bước sóng dùng công nghệ phân phối chức năng quang học SOFT III.1.1. Nguyên lý chung III.1.2. Bộ ghép nhân kênh dùng cách tử III.1.3. Ứng dụng thiết kế bộ ghép n bước sóng III.2. AWG và những nét mới về công nghệ trong thiết bị WDM CHƯƠNG 3:NHỮNG VẤN ĐỀ KỸ THUẬT CẦN QUAN TÂM ĐỐI VỚI HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM I. SỐ KÊNH ĐƯỢC SỬ DỤNG VÀ KHOẢNG CÁCH GIỮA CÁC KÊNH. a. khả năng công nghệ hiện có đối với các thành phần quang của hệ thống, cụ thể là b. khoảng cách giữa các kênh, một số yếu tố ảnh hưởng đến khoảng cách này là II. VẤN ĐỀ ỔN ĐINH BƯỚC SÓNG CỦA NGUỒN QUANG VÀ YÊU CẦU ĐỘ RỘNG PHỔ CỦA NGUỒN PHÁT a) Ổn định bước sóng của nguồn quang b) Yêu cầu độ rộng phổ của nguồn phát III. XUYÊN NHIỄU GIỮA CÁC KÊNH TÍN HIỆU QUANG IV. SUY HAO - QUỸ CÔNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG WDM V. TÁN SẮC - BÙ TÁN SẮC VI. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC HIỆU ỨNG PHI TUYẾN VI.1. Hiệu ứng SRS (Stimulated Raman Scattering) VI.2. Hiệu ứng SBS (Stilmulated Brillouin Scattering) VI.3. Hiệu ứng SPM (Self Phase Modulation) VI.4. Hiệu ứng XPM (Cross Phase Modulation) VI.5. Hiệu ứng FWM (Four Wave Mixing) VI.6. Phương hướng giải quyết ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến VII. BỘ KHUẾCH ĐẠI EDFA VÀ MỘT SỐ VẤN ĐỀ KHI SỬ DỤNG EDFA TRONG MẠNG WDM VII.1. Tăng ích động có thể điều chỉnh của EDFA VII.2. Tăng ích bằng phẳng của EDFA VII.3. Tích luỹ tạp âm khi sử dụng bộ khuếch đại EDFA PHẦN 3 - TRIỂN KHAI TRUYỀN DẪN WDM TRÊN TUYẾN CÁP QUANG TRỤC BẮC NAM 3.1. DỰ BÁO NHU CẦU VỀ DUNG LƯỢNG TUYẾN THÔNG TIN QUANG 3.1.1 Kết quả dự báo nhu cầu thoại giai đoạn 2006 – 2010 KHOA CÔNG NGHỆ SV: Đỗ Đình Ngọc 2 ĐẠI HỌC VINH Đồ án tốt nghiệp 3.1.2 Kết quả dự báo nhu cầu phi thoại giai đoạn 2006 – 2010 3.1.3. Kết luận 3.2. KHẢO SÁT CẤU HÌNH CĂP QUANG TRỤC BẮC NAM 3.2.1. Cấu hình tuyến 3.2.2 Kết nối giữa các Ring – Cấu hình dự phòng 3.3. THAM KHẢO MẠNG ĐƯỜNG TRỤC (BACK BONE NETWORK) 3.4. ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TĂNG DUNG LƯỢNG 3.4.1. Phương án 1: Tăng dung lượng bằng ghép kênh TDM 3.4.2. Phương án 2: Tăng dung lượng bằng ghép kênh TDM kết hợp với ghép 2 bước sóng WDM 3.4.3. Phương án 3: Tăng dung lượng bằng ghép kênh WDM 8 bước sóng STM – 16 3.4.4. Đánh giá và lựa chọn phương án 3.5. XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN TĂNG DUNG LƯỢNG THEO PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN 3.5.1. Khoảng cách kênh bước sóng được ghép 3.5.2. Giải pháp đói với trạm lặp khi nâng cấp tuyến 3.5.3. Mô hình tham chiếu hệ thống WDM và tính toán các thông số kỹ thuật cho thiết bị 3.5.4. Đặc điểm lưu lượng và phương án phân bổ bước sóng 3.5.5. Xây dựng cấu hình cụ thể tuyến truyền dẫn Bắc Nam a. Đề xuất b. RING 1 c. RING 2 d. RING 3 e. RING 4 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO KHOA CÔNG NGHỆ SV: Đỗ Đình Ngọc 3 ĐẠI HỌC VINH Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Dưới sự lãnh đạo của Đảng, toàn Đảng, toàn dân ta đang phấn đấu thi đua thực hiện công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước. Bằng việc đi tắt đón đầu những công nghệ mới, tiên tiến trên thế giới, công nghệ thông tin, điện tử viễn thông là những hướng phát triển tiên phong góp phần đưa đất nước ta hướng tới một xã hội thông tin. Nghĩa vụ và trách nhiệm của một sinh viên sắp ra trường thật không nhỏ, vì đối với họ vận hội, và thách thức đang mở ra ở phía trước. Với nhận thức ấy, quyển đồ án tốt nghiệp này là báo cáo tổng kết một phần kiến thức Khoa học Công nghệ về chuyên ngành Điện tử Viễn thông mà em được đào tạo sau gần 5 năm học tập tại trường Đại học. Đồ án trình bày về công nghệ mới: công nghệ ghép kênh theo bước sóng quang WDM (Wavelength Division Multiplexing) và các ứng dụng của nó trong việc phát triển mạng thông tin quang nhằm tăng dung lượng truyền dẫn của mạng, đáp ứng được nhu cầu phát triển của các dịch vụ trong tương lai. Chuẩn bị trở thành một kỹ sư, với những kiến thức bổ ích, sâu rộng về chuyên ngành điện tử - viễn thông như ngày hôm nay, đó là do em đã được sự dìu dắt, giúp đỡ của các thầy cô giáo trong khoa công nghệ, các thầy cô giáo tại Đại Học Bách Khoa Hà Nội, nhất là công lao hướng dẫn của thầy giáo TS. Phạm Văn Bình Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô và bạn bè đã giúp đỡ em rất nhiều trong qúa trình hoàn thành quyển đồ án này. Em mong rằng sẽ nhận được nhiều đóng góp của các thầy cô và bạn bè cho quyển đồ án, để các nghiên cứu sâu hơn sau này đạt kết quả tốt hơn nữa.Và em cũng rất mong rằng vẫn tiếp tục nhận được sự dìu dắt và giúp đỡ quý báu đó trong quá trình công tác và học tập sau khi tốt nghiệp. Sinh viên: Đỗ Đình ngọc PHẦN I - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG SỢI KHOA CÔNG NGHỆ SV: Đỗ Đình Ngọc 4 ĐẠI HỌC VINH Đồ án tốt nghiệp 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG SỢI. * Các hệ thống thông tin thực hiện chức năng truyền tin tức từ nơi này đến nơi khác. Thông tin thường được truyền đi nhờ các sóng mang có tần số có thể từ vài MHz đến hàng trăm THz. Với thông tin quang từ các tần số có mang tải thông tin cao cỡ 100THz, trong dải ánh sáng nhìn thấy hoặc dải hồng ngoại. * Về cơ bản tổ chức hệ thống thông tin quang cũng tương tự như hệ thống thông tin khác như vô tuyến, viba, cáp kim loại và vệ tinh chỉ khác ở các hệ thống con về phía phần quang và môi trường truyền dẫn. Một hệ thống thông tin quang bao gồm: phần phát quang, phần truyền dẫn quang, phần thu quang. Cấu hình hệ thống thông tin quang được mô tả như Hình 1.1 Phần phát quang bao gồm nguồn phát quang và các mạch điều khiển phát quang. Phần thu quang bao gồm bộ tách sóng quang, mạch khuếch đại điện và mạch khôi phục tín hiệu. Phần truyền dẫn quang bao gồm sợi quang, các bộ nối, bộ chia, các trạm lặp, các trạm tách và gộp quang. Các nguồn quang cơ bản sử dụng trong hệ thống thông tin cáp sợi quang có thể là Diode Laser (LD) hoặc Diode phát quang (LED). Tín hiệu quang phát ra từ LD hoặc LED có các tham số biến đổi tương ứng với biến đổi của tín hiệu điện vào. Tín hiệu điện vào có thể phát ở dạng số hoặc tương tự. Thiết bị phát quang sẽ thực hiện biến đổi tín hiệu điện vào thành tín hiệu quang tương ứng bằng cách biến đổi dòng vào qua các nguồn phát quang. Bước sóng ánh sáng của nguồn phát quang phụ thuộc chủ yếu vào vật liệu chế tạo phần tử phát. Ví dụ GaalAs phát ra bức xạ vùng bước sóng 800 nm đến 900 nm, InGaAsP phát ra bức xạ ở vùng 1100 nm đến 1600 nm. Tín hiệu quang sau khi đã được điều chế ở khối nguồn phát sẽ lan truyền dọc theo sợi dẫn quang. Trong quá trình lan truyền, tín hiệu quang có thể bị suy hao và méo dạng qua các bộ ghép nối, mối hàn sợi và trên sợi do các yếu tố hấp thụ, tán xạ, tán sắc. Độ dài của tuyến truyền dẫn tuỳ thuộc vào mức suy hao sợi quang theo bước sóng. Sợi quang được làm từ SiO 2 và có ba cửa sổ truyền dẫn ứng với các bước sóng 850 nm, 1300 nm và 1550 nm. Suy hao tại 3 vùng cửa sổ bước sóng trên là KHOA CÔNG NGHỆ SV: Đỗ Đình Ngọc 5 ĐẠI HỌC VINH Đồ án tốt nghiệp thấp nhất. Vì vậy truyền dẫn qua sợi quang chủ yếu là sử dụng các bước sóng ở cửa sổ này. Khi khoảng cách truyền dẫn dài, tín hiệu quang bị suy giảm nhiều thì cần phải đặt thêm các trạm lặp quang để khuếch đại tín hiệu. trạm lặp gồm các thiết bị thu, biến đổi quang - điện, khuếch đại điện và biến đổi điện - quang và tiếp tục truyền vào sợi quang. Các trạm lặp này có thể thay thế bằng các bộ khuếch đại quang. Phần thu quang gồm các bộ tách sóng quang, kênh tuyến tính và kênh phục hồi. Nó tiếp nhận tín hiệu quang, tách lấy tín hiệu thu được từ phía phát, biến đổi thành tín hiệu điện theo yêu cầu cụ thể. Trong phần này thường sử dụng các photodiode PIN hoặc APD. Yêu cầu quan trọng nhất đối với bộ thu quang là công suất quang phải nhỏ nhất (độ nhạy quang) có thể thu được ở một tốc độ truyền dẫn số nào đó ứng với tỷ lệ lỗi bít (BER) cho phép. 1.2. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG. 1.2.1. Phân loại theo dạng tín hiệu. Tuỳ theo dạng tín hiệu điện đưa vào điều biến nguồn quang là tín hiệu tương tự hay tín hiệu số mà ta có: + Hệ thống thông tin quang tương tự + Hệ thống thông tin quang số Tuy nhiên mạng thông tin hầu như đã được số hóa nên chủ yếu hiện nay sử dụng hệ thống thông tin quang số chỉ còn một số mạng đặc thù là vẫn còn dùng hệ thống thông tin quang tương tự. Ví dụ như hệ thống truyền hình cáp. 1.2.2. Phân loại theo phương pháp điều biến và giải điều biến tín hiệu quang. Theo nguyên lý điều chế quang ở đầu phát và tách tín hiệu quang ở đầu thu có thể phân chia làm 2 loại hệ thống truyền dẫn quang: + Hệ thống thông tin quang kết hợp (Coherent): hệ thống này sử dụng phương pháp điều chế gián tiếp nguồn quang, ở đầu phát luồng tín hiệu điện đưa đến điều chế nguồn bức xạ quang đơn sắc trong bộ điều chế ngoài, ở đầu thu thực hiện kỹ thuật thu đổi tần. Tín hiệu quang thu được đưa vào bộ trộn quang trộn với tín hiệu dao động nội rồi đưa đến bộ tách sóng quang để lấy ra tín hiệu IF, sau đó thực hiện giải điều chế khôi phục lại tín hiệu cần phát đi. + Hệ thống điều chế cường độ - tách sóng trực tiếp (IM/DD): ở đầu phát các tín hiệu điện thực hiện điều chế trực tiếp cường độ bức xạ quang của nguồn quang. Phía đầu thu photodiode thực hiện tách sóng trực tiếp tín hiệu quang nhận được thành tín hiệu băng gốc đã truyền đi. 1.2.3. Phân loại theo tốc độ và cự ly truyền dẫn. + Hệ thống có dung lượng truyền dẫn nhỏ tốc độ 8Mb/s hoặc hệ thống có dung lượng truyền dẫn trung bình tốc độ 34Mb/s, sử dụng trên mạng trung kế giữa các tổng đài, trên mạng thuê bao ISDN và mạng LAN. + Hệ thống có dung lượng truyền dẫn lớn với tốc độ truyền dẫn đến 140Mb/s. KHOA CÔNG NGHỆ SV: Đỗ Đình Ngọc 6 ĐẠI HỌC VINH Đồ án tốt nghiệp + Hệ thống có dung lượng truyền dẫn rất lớn, tốc độ truyền dẫn lớn hơn 140Mb/s sử dụng cho các hệ thống thông tin đường dài, trong mạng lõi. 1.3. CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG. 1.3.1. Sợi quang. a. Cấu tạo, phân loại sợi quang. Sợi quang là những sợi nhỏ trong suốt được chế tạo từ sợi thuỷ tinh hoặc sợi tổng hợp để truyền ánh sáng. Cấu trúc của các loại sợi quang cho trong Hình 1.2. Tuỳ theo cấu trúc, đặc tính truyền dẫn của sợi quang có thể phân loại sợi quang theo nhiều cách khác nhau. Hình 1.2 Cấu trúc sợi quang Phân loại theo vật liệu chế tạo sợi quang: sợi quang làm bằng thuỷ tinh thạch anh, sợi quang làm thuỷ tinh hỗn hợp, sợi quang làm bằng chất dẻo. Phân loại theo phân bố chiết suất: chiết suất nhẩy bậc, chiết suất biến đổi. Phân loại theo mode truyền lan: sợi đơn mode, sợi đa mode [6]. Trong hệ thống thông tin đường trục sợi quang thường được sử dụng là loại sợi đơn mode chiết suất bậc (SMSI). Để có được sợi đơn mode phải thoả mãn điều kiện sau: V < 2.045 Trong đó V= o d λ π . . ( ) 2 1 2 2 1 2 nn − , d là đường kính lõi sợi quang, o λ là bước sóng truyền trong sợi quang. b. Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng. KHOA CÔNG NGHỆ SV: Đỗ Đình Ngọc 7 ĐẠI HỌC VINH Đồ án tốt nghiệp Hình 1.3 Hiện tượng phản xạ toàn phần trong sợi quang Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang dựa trên hiện tượng phản xạ toàn phần của tia sáng tại mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt có chiết suất khác nhau. Khi cho một tia sáng đi từ môi trường có chiết suất n 1 vào môi trường chiết suất n 2 (n 1 >n 2 ) thì tại mặt phân cách giữa hai môi trường xảy ra hiện tượng phản xạ và khúc xạ như Hình 1.3. Dựa vào hiện tượng phản xạ toàn phần mà ta có thể truyền ánh sáng đi trong lõi sợi quang với suy hao thấp, ở đây n 1 là chiết suất của lõi sợi quang n 2 là chiết suất của phần vỏ sợi quang. Quan hệ giữa góc tới t θ , góc khúc xạ k θ với các chiết suất n 1 và n 2 tuân theo định luật khúc xạ (tia số 1) : n 1 .sin t θ =n 2 .sin k θ (1.1) Khi tăng góc tới t θ đến một giá trị 0 θ nào đó thì tia khúc xạ không đi vào môi trường có chiết suất n 2 mà đi song song với mặt phân cách hai môi trường (tia số 2), góc 0 θ được xác định tương ứng với k θ =90 0 , do vậy: n 1 .sin 0 θ = n 2 .sin k θ =n 2 .sin90 0 = n 2 ⇒ sin 0 θ =n 2 /n 1 (1.2) 0 θ =arcsin(n 2 /n 1 ) (1.3) Nếu tiếp tục tăng góc t θ > 0 θ thì chỉ còn tồn tại tia phản xạ và hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra (tia số 3), góc 0 θ gọi là góc tới hạn. Người ta ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần để truyền ánh sáng trong sợi quang khi đó ánh sáng truyền trong sợi quang phải phản xạ toàn phần liên tiếp trên mặt phân cách giữa lõi và vỏ của sợi quang. Để biểu diễn và phân tích sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang người ta có thể sử dụng phương pháp quang hình mặc dù nó chỉ mô tả một cách gần đúng hiện tượng. Chính xác nhất là sử dụng phương pháp quang sóng song rất phức tạp. Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi chiết suất nhảy bậc cho trong Hình 1.4 KHOA CÔNG NGHỆ SV: Đỗ Đình Ngọc 8 ĐẠI HỌC VINH Đồ án tốt nghiệp Hình 1.4 truyền sóng ánh sáng trong sợi SI Theo định luật khúc xạ ta có: n 0 .sin i θ = n 1 .sin r θ (1.4) Trong đó n 0 là chiết suất của không khí, i θ là góc tới, r θ là góc khúc xạ, a là bán kính lõi sợi quang. Giả sử 0 θ là góc tới hạn, nếu θ > 0 θ thì tia sáng đi vào lõi sợi quang sẽ phản xạ toàn phần và chỉ truyền trong lõi sợi quang mà không đi ra ngoài. Theo công thức 1.3 ta có 0 θ = arcsin(n 2 /n 1 ) khi đó góc khúc xạ tương ứng với góc tới hạn 0 θ là 0r θ = 90 0 - 0 θ . Do vậy góc tiếp nhận 0i θ tới hạn sẽ thoả mãn điều kiện: n 0 .sin 0i θ = n 1 .sin 0r θ = n 1 .sin(90 0 - 0 θ ) = n 1 .cos 0 θ => n 0 .sin 0i θ = n 1 .cos(arcsin(n 2 /n 1 )) = 2 2 2 1 nn − = NA (1.5) Vì chiết suất của không khí n 0 = 1, nên: NA= sin 0i θ = 2 2 2 1 nn − (1.6) NA được gọi là mặt mở số của sợi quang, góc tiếp nhận cực đại của sợi quang 0i θ sẽ tạo thành một hình nón trong đó các tia sáng đi vào tiết diện của sợi quang với góc i θ > 0i θ nằm ngoài hình nón sẽ không truyền trong lõi mà đi ra ngoài vỏ sợi quang. Như vậy chỉ các tia sáng nào nằm trong hình nón khi truyền vào sợi quang mới phản xạ toàn phần liên tiếp giữa lõi và vỏ và truyền dọc theo sợi quang theo đường dịch rắc .Gọi ∆ là độ lệch chiết suất tương đối ta có: ∆ = 1 21 n nn − (1.7) Thực tế n 1 ≅ n 2 và khi đó: ∆= − ≅ +− = − 2 )(2)).(( 2 1 211 2 1 2121 2 1 2 2 2 1 n nnn n nnnn n nn =>NA=n 1 . ∆ .2 (1.8) c. Đặc tính truyền dẫn của sợi quang. * Các mode trong sợi quang. Việc giải phương trình Maxwell cho ta xác định được các thành phần sóng ánh sáng truyền trong sợi quang. Nghiệm riêng của phương trình sóng gần đúng với các sóng ánh sáng truyền trong sợi quang và được gọi là các mode truyền trong sợi quang. Người ta chỉ quan tâm đến các mode truyền dẫn và mong KHOA CÔNG NGHỆ SV: Đỗ Đình Ngọc 9 ĐẠI HỌC VINH Đồ án tốt nghiệp muốn trong sợi quang chỉ tồn tại mode truyền dẫn. Trong một sợi quang có rất nhiều mode sóng có thể truyền lan. Số mode phụ thuộc vào đường kính lõi sợi quang, vào độ dài bước sóng và mặt mở số NA. Ta có thể xác định số cực đại mode trong sợi quang MMSI theo công thức sau [2] N mod = 2 1 .V 2 (1.9) * Tán sắc sợi quang. Khi truyền dẫn tín hiệu số qua sợi quang xuất hiện hiện tượng dãn rộng các xung ánh sáng ở đầu thu. Hiện tượng này gọi là tán sắc trong sợi quang. Độ tán sắc trên một đơn vị dài = L tt 1 2 2 2 − (1.10) Trong đó L là chiều dài sợi quang, t1 là độ rộng xung vào ở mức 2 1 công suất, t2 là độ rộng xung ra ở mức 2 1 công suất. Các nguyên nhân gây nên hiện tượng tán sắc trong sợi quang có thể liệt kê như sau: - Tán sắc vật liệu. Trong thực tế chế tạo sợi quang chiết suất vật liệu không phải là hằng số mà là hàm số theo bước sóng mà n = n( λ ). Nếu nguồn quang bức xạ phát ra ánh sáng đơn sắc với duy nhất bước sóng 0 λ thì không có sự lệch thời gian truyền dẫn giữa các phần của xung ánh sáng, chúng lan truyền cùng vận tốc ν = λ n c =const. Tuy nhiên LED và Laser diode thường bức xạ ra nhiều bước sóng khác nhau gây nên hiện tượng tán sắc vật liệu. Hình 1.5 mô tả ánh sáng bức xạ của LED và Laser diode. λ ∆ λ ∆ λ Laser 1-2 nm LED 30-40 nm P( )/Pmax 1 0.5 λ Hình 1.5 Quan hệ P( λ )/Pmax phụ thuộc vào λ Độ dãn xung vl τ bởi nguồn sáng có độ rộng phổ xác định λ ∆ với bước sóng trung tâm 0 λ là: KHOA CÔNG NGHỆ SV: Đỗ Đình Ngọc 10 [...]... thng bụ nụi vo kờnh quang la mt hờ thụng thõu kinh hụi tu co tiờu im hng tin hiu quang vo trong si cỏp quang vi hiu qua ln nht co thờ 1.3.3 Thit bi thu quang Thit bi thu quang cung la mt thanh phõn khụng thờ thiờu c trong hờ thụng thụng tin quang Nhim vu chinh cua thit bi thu quang la thu tin hiu trờn si quang va biờn i tin hiu quang ú thanh tin hiu in dang ban u Do thit bi thu quang vi tri sau cung... truyn dõn, loai in quang Ta co s khụi cua trm lp nh sau: Hỡnh 1.9 S khụi tụng quỏt trm lp in quang Tin hiu quang c a vo bụ biờn i quang in (O/E) biờn i thanh tin hiu in, tin hiu in c a vo bụ khuch i va sa meo khụi phc lai cng tin hiu, sau ú tin hiu in c a qua bụ biờn i in quang (E/O) tao lai tin hiu quang va a ra si quang Hỡnh 1.10 thờ hiờn s khụi chc nng cua mt trm lp in quang Tái sinh Tái... L hin tng si quang b un cong mt cỏch ngu nhiờn, trng hp ny hay xy ra trong lỳc si quang c bc thnh cỏp 1.3.2 Thit bi phỏt quang Thit bi phỏt quang la mt bụ phõn khụng thờ thiờu cua mt hờ thụng thụng tin quang Nhim vu chinh cua no la nhõn tin hiu u vo va biờn i thanh tin hiu quang bc song cụng tỏc phu hp S khụi may phỏt quang c mụ ta qua Hỡnh 1.7 Hỡnh 1.7 Cỏc thanh phõn cua mt may phỏt quang a Bụ iu... ngun quang c s dung phụ biờn la diode phỏt quang LED va diode laser ban dõn (LD) õy la ngun phỏt quang co nhiờu u im nh kớch thc nho gon, tin cõy cao, dai bc song phu hp, vung phỏt xa hp tng ng vi kớch thc loi si va kha nng iu chờ trc tip tai cỏc tõn sụ tng i cao Diode phỏt quang LED la mt ngun phỏt quang s dung rt phu hp vi cỏc hờ thụng thụng tin quang co tc bớt khụng qua 200 Mb/s s dung si quang. .. Multiplexer b ghộp kờnh xen/r quang) , thit bi nay cho phộp tỏch ghộp trc tip cỏc luụng tin hiu quang ma khụng cõn thụng qua qua trinh biờn i O/E va E/O nh trong thit bi ADM 1.4 CC THAM S CA H THNG THễNG TIN QUANG H thng thụng tin quang cng cú mt s cỏc tham s nht nh cho quỏ trỡnh thu cng nh phỏt tớn hiu quang c m bo Thụng thng ngi ta quan tõm ti cỏc tham s chớnh sau: a Cỏc tham s in quang + (S/N)e v (C/N)e... ngun quang va chờ cụng tỏc cua no cỏc mch nay thng kha n gian i vi cỏc thit bi phỏt quang s dung diode phỏt quang (LED) nhng lai kha phc tp i vi cỏc may phỏt quang tc cao co s dung ngun quang la ban dõn laser, bi vi ngun phỏt quang s dung ban dõn laser thi mch in iu khiờn cõn cung cp mt thiờn ỏp cụ nh va mch n nh im lam vic va n nh nhiờt cho laser b Ngun quang La thanh phõn chu yờu nht cua may phỏt quang. .. ta ch yu quan tõm ti suy hao do bn thõn si quang suy hao c xỏc nh qua h s (dB/km) d rng bng tn ca tuyn Trong ú ngi ta quan tõm n rng bng tn ca si quang; rng bng tn ca ngun quang v cỏc b kớch thớch; rng bng tn ca cỏc b thu quang v cỏc b tỏch quang 1.5 Gii thiu mt s loi si quang mi a Nguyờn tc to si quang mi Qua kho sỏt ngi ta nhn thy suy hao ca cỏc si quang nh nht l vựng bc súng 1550nm v ln vựng... cỏc h thng quang a kờnh cú th khc phc c nhng nhc im ú Cỏc phn t quang s thay th hot ng ca cỏc thit b in t, do ú s x lý tớn hiu nhanh hn Th hai, k thut ghộp kờnh quang c s dng s tn dng c ph ca laser, tn dng c bng tn rt ln ca si quang tn dng c bng tn rt ln ca si quang hin ti h thng quang a kờnh ch yu s dng hai cụng ngh: - H thng ghộp kờnh quang phõn chia theo thi gian (OTDM) - H thng ghộp kờnh quang phõn... bi thu quang thc hiờn chc nng ngc lai b Bụ tỏch song quang Co nhim vu biờn i tin hiu quang thu nhõn c t bụ nụi vo kờnh thanh tin hiu in cung dang nh tin hiu a vo u cua thit bi phỏt quang Cỏc thit bi s dung lam nhim vu trờn thụng thng la cỏc photodiode Hiờn nay c dung phụ biờn la photodiode-PIN va photodiode-thỏc APD hot ng theo nguyờn ly biờn i quang in c Khụi giai iu chờ Thng s dung hai phng phỏp... chờ kt hp gia thu va phỏt, duy tri vic ng bụ song mang quang d nhay cua thit bi thu quang La mc cụng sut quang trung binh thu c nho nht co thờ chp nhõn c tai im tham chiờu trờn si quang ngay trc bụ nụi quang phia thu ma võn duy tri c mt ty lờ lụi bớt (BER) xỏc nh trc õy la yờu tụ quan trong nht ỏnh gia kha nng va cht lng cua hờ thụng thụng tin quang 1.3.4 Cỏc trm lp Cỏc trm lp c thit kờ va s dung