TIEU LUAN TIM HIEU VE KHUECH DAI QUANG

TIỂU LUẬN MÔN THÔNG TIN QUANG Tìm hiểu khuếch đại quang Giới thiệu hệ thống thông tin quang 1.1 Sự phát triển hệ thống thông tin quang Thông tin quang có tổ chức hệ thống hệ thống thông tin khác, thành phần hệ thống thông tin quang tuân thủ theo hệ thống thông tin chung Đây nguyên lý mà loài người sử dụng từ thời kỳ khai sinh hình thức thông tin Tín hiệu cần truyền phát vào môi trường truyền dẫn tương ứng đầu thu thu lại tín hiệu cần truyền Đối với hệ thống thông tin quang môi trường truyền dẫn sợi quang Sợi quang thực truyền ánh sáng mang tín hiệu thông tin từ phía phát tới phía thu Vào năm 1960, việc phát minh laser làm nguồn phát quang mở thời kỳ có ý nghĩa to lớn lịch sử kỹ thuật thông tin sử dụng dải tần ánh sáng Thông tin tia laser xuyên qua không trung xuất chịu ảnh hưởng thời tiết, máy phát phải nhìn thấy nhau, tia laser nguy hiểm cho mắt người…nên việc sử dụng bị hạn chế Laser bán dẫn xuất vào năm 1962 với sợi quang giá thành hạ lần chế tạo vào năm 1970 làm cho thông tin quang trở thành thực Ánh sáng ghép từ laser bán dẫn vào sợi quang truyền sợi quang theo nguyên lý phản xạ nội toàn phần nên khắc phục nhược điểm thông tin tia laser Trong năm 1970 laser bán dẫn GaAs/GaAlAs phát vùng hồng ngoại gần 0.8μm chế tạo sử dụng cho thông tin quang sợi Năm 1980 hệ thống thông tin quang sợi hệ đưa vào hoạt động (tốc độ 45Mb/s khoảng cách lặp 10km) Đầu năm 80, hệ thống thông tin quang hệ thứ hai sử dụng laser 1310nm bắt đầu sử dụng Thời gian đầu, tốc độ bít đạt 100Mb/s tán sắc sợi đa mode Khi sợi đơn mode đưa vào sử dụng, tốc độ bít tăng lên cao Năm 1987, hệ thống thông tin quang 1310nm có tốc độ bít 1.7Gb/s với khoảng cách lặp 50km có mặt thị trường Thế hệ thứ ba hệ thống thông tin quang sợi hoạt động vùng sóng 1.55μm với tốc độ bít 2.5Gb/s khoảng cách lặp 60 ÷ 70km Khi sử dụng loại sợi quang bù tán sắc làm phẳng tán sắc, khoảng cách lặp tăng lên Thế hệ thứ tư thông tin cáp quang sử dụng khuyếch đại quang để tăng khoảng cách lặp ghép nhiều bước sóng sợi quang để tăng tốc độ bít sợi quang Khuyếch đại quang sợi pha tạp Erbium (EDFA) có khả bù công suất cho suy hao quang khoảng cách lớn 100km Năm 1991 lần hệ Học viên: Vũ Trọng Trường TIỂU LUẬN MÔN THÔNG TIN QUANG thống thông tin quang có EDFA thử nghiệm truyền tín hiệu số tốc độ 2.5Gb/s khoảng cách 21000km 5Gb/s khoảng cách 14300km Năm 1996 hệ thống thông tin quang quốc tế biển lặp đặt, năm 1997 đường cáp quang vòng quanh thê giới biển dài 27300km đưa vào hoạt động kết nối nhiều nước châu Âu, châu Á với tốc độ 5Gb/s vài nơi tới 10Gb/s Sử dụng công nghệ ghép nhiều bước sóng sợi quang (WDM) làm tăng dung lượng thông tin quang cách đáng kể Trong năm 1996 thử nghiệm tuyến truyền dẫn 20 bước sóng quang với tốc độ bít bước sóng 5Gb/s khoảng cách 9100km, tốc độ bít tuyến đạt 100Gb/s Năm 2000 hệ thống TPC-6 xuyên Đại Tây Dương có tốc độ bít 100Gb/s đưa vào hoạt động Thế hệ thứ năm hệ thống thông tin quang dựa sở giải vấn đề tán sắc sợi quang Khuyếch đại quang giải hoàn hảo suy hao sợi không giải vấn đề tán sắc Giải pháp tốt để giải vấn đề tán sắc sử dụng hiệu ứng Soliton quang Hiệu ứng Soliton quang hiệu ứng phi tuyến sợi quang Chúng dựa sở tương tác bù trừ tán sắc thành phần quang xung quang cực ngắn truyền sợi quang suy hao Năm 1994 hệ Soliton thử nghiệm truyền tín hiệu 10Gb/s khoảng cách 35000km 15Gb/s khoảng cách 24000km Năm 1996 hệ thống WDM có bước sóng truyền Soliton khoảng cách 9400km với tốc độ bít 70Gb/s Ngày nay, mạng thông tin hoàn toàn quang nghiên cứu mạnh mẽ nhằm tăng tốc độ thông tin Các hệ thống thông tin quang ứng dụng rộng rãi giới Chúng đáp ứng tín hiệu tương tự số Chúng cho phép truyền dẫn tất tín hiệu dịch vụ băng hẹp băng rộng, đáp ứng nhu cầu mạng số hoá liên kết đa dịch vụ (ISDN) Số lượng cáp quang lắp đặt giới với số lượng lớn, đủ tốc độ truyền dẫn với cự ly khác nhau, cấu trúc mạng đa dạng Nhiều nước lấy cáp quang làm môi trường truyền dẫn cho mạng viễn thông Các hệ thống thông tin quang mũi đột phá tốc độ, cự ly truyền dẫn cấu trúc linh hoạt cho dịch vụ viễn thông cấp cao 1.2 Các thành phần hệ thống thông tin quang Hệ thống thông tin quang sợi giống hệ thống thông tin quang khác bao gồm bốn thành phần máy phát quang, máy thu quang, môi trường truyền tín hiệu thông tin (tín hiệu lối vào, tín hiệu lối hình 1.1) Học viên: Vũ Trọng Trường TIỂU LUẬN MÔN THÔNG TIN QUANG Tín hiệu lối vào Máy phát quang Môi trường truyền Máy thu quang Tín hiệu lối Hình 1.1 Các thành phần hệ thống thông tin quang Vai trò phát quang biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang đưa tín hiệu quang vào sợi quang Linh kiện phát quang nguồn phát quang: hệ thống thông tin quang sợi thường sử dụng nguồn phát quang bán dẫn diốt phát quang (LED) laser bán dẫn Môi trường truyền dẫn quang chia làm hai loại: truyền sợi quang truyền không gian Để tăng khoảng cách truyền bị giới hạn suy hao sợi quang người ta sử dụng lặp khuyếch đại quang sợi Bộ lặp có nhiệm vụ thu tín hiệu quang, biến đổi quang - điện (O/E), sửa lại xung điện, khuyếch đại tín hiệu biến đổi điện - quang (E/O) trở lại Những hệ thống thông tin quang đại chủ yếu sử dụng khuyếch đại quang sợi pha Erbium (EDFA),bộ khuếch đại Raman khuyếch đại Raman khuyếch đại trực tiếp tín hiệu quang có nhiều ưu việt so với lặp Tín hiệu quang đầu phía bên hệ thống thu máy thu quang Vai trò thu quang chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện phục hồi số liệu truyền qua hệ thông thông tin quang Linh kiện chủ yếu thu quang photodiode có cấu trúc vật liệu chế tạo thích hợp cho băng tần bước sóng cần thu 1.3 Ưu điểm hệ thống thông tin quang - Dung lượng lớn: Các sợi quang có khả truyền lượng lớn thông tin Với công nghệ hai sợi quang truyền đồng thời 60.000 đàm thoại Một cáp sợi quang (có đường kính cm) chứa khoảng 200 sợi quang, tăng dung lượng đường truyền lên 6.000.000 đàm thoại So với phương tiện truyền dẫn dây thông thường, cáp lớn gồm nhiều đôi dây truyền 500 đàm thoại Một cáp đồng trục có khả với 10.000 đàm thoại tuyến viba hay vệ tinh mang 2000 gọi đồng thời - Kích thước trọng lượng nhỏ: So với cáp đông có dung lượng, cáp sợi quang có đường kính nhỏ khối lượng nhẹ nhiều Do dễ lắp đặt hơn, đặc biệt vị trí có sẵn dành cho cáp - Không bị nhiễu điện: Truyền dẫn sợi quang không bị ảnh hưởng nhiễu điện từ (EMI) hay nhiễu tần số vô tuyến (RFI) không tạo nhiễu nội Sợi quang cung cấp đường truyền “sạch” môi trường khắc nghiệt Các công ty điện lực sử dụng cáp quang, dọc theo đường Học viên: Vũ Trọng Trường TIỂU LUẬN MÔN THÔNG TIN QUANG dây điện cao để cung cấp đường thông tin rõ ràng trạm biến áp Cáp sợi quang không bị xuyên âm Thậm chí dù ánh sáng bị xạ từ sợi quang thâm nhập vào sợi quang khác - Tính cách điện: Sợi quang vật cách điện Sợi thủy tinh loại bỏ nhu cầu dòng điện cho đường thông tin Cáp sợi quang làm chất điện môi thích hợp không chứa vật dẫn điện cho phép cách điện hoàn toàn cho nhiều ứng dụng Nó loại bỏ nhiễu gây dòng điện chạy vòng đất hay trường hợp nguy hiểm gây phóng điện đường dây thông tin sét hay trục trặc điện Đây thực phương tiện an toàn thường dùng nơi cần cách điện - Tính bảo mật: Sợi quang cung cấp độ bảo mật thông tin cao Một sợi quang bị trích để lấy trộm thông tin phương tiện điện thông thường dẫn điện bề mặt hay cảm ứng điện từ, khó trích để lấy thông tin dạng tín hiệu quang Các tia sáng truyền lan tâm sợi quang tia thoát khỏi sợi quang Thậm chí trích vào sợi quang bị phát nhờ kiểm tra công suất ánh sáng thu đầu cuối Trong tín hiệu thông tin vệ tinh viba dễ dàng thu để giải mã - Độ tin cậy cao dễ bảo dưỡng: Sợi quang phương tiện truyền dẫn đồng không gây tượng pha-đinh Những tuyến cáp quang thiết kế thích hợp chịu đựng điều kiện nhiệt độ độ ẩm khắc nghiệt chí hoạt động nước Sợi quang có thời gian hoạt động lâu, khoảng 20 – 30 năm Yêu cầu bảo dưỡng hệ thống cáp quang so với yêu cầu hệ thống thông thường cần lặp điện tuyến thông tin - Tính linh hoạt: Các hệ thống thông tin quang khả dụng cho hầu hết dạng thông tin số liệu, thoại video Các hệ thống tương thích với chuẩn RS.232, RS422, V.35, Ethernet, FDDI, T1, T2, T3, Sonet, thoại 2/4 dây, tín hiệu E/M, video tổng hợp nhiều - Tính mở rộng: Các hệ thống sợi quang thiết kế thích hợp dễ dàng mở rộng cần thiết Một hệ thống dùng cho tốc độ số liệu thấp, ví dụ T1 (I 544 Mb/s) nâng cấp trở thành hệ thống tốc độ số liệu cao hơn, OC-12 (622 Mb/s), cách thay đổi thiết bị điện tử Hệ thống cáp sợi quang giữ nguyên cũ - Sự tái tạo tín hiệu: Công nghệ ngày cho phép thực đường truyền thông cáp quang dài 70 km trước cần tái tạo tín hiệu, khoảng cách tăng lên tới 150 km nhờ sử dụng khuếch đại laze Trong tương Học viên: Vũ Trọng Trường TIỂU LUẬN MÔN THÔNG TIN QUANG lai, công nghệ mở rộng khoảng cách lên tới 200 km 1000 km Chi phí tiết kiệm sử dụng lắp trung gian việc bảo dưỡng chúng lớn Ngược lại, hệ thống cáp điện thông thường vài km cần có lặp - Suy hao thấp: phát triển sợi quang qua nhiều năm đạt đươck kết việc chế tạo sợi quang có độ suy hao thấp Sợi quang chế tạo với độ suy hao 0.2dB/km đặc tính trở thành lợi thông tin quang Điều thuận lợi cho việc đặt khuyếch đại cho khoảng cách đường truyền mà không cần chuyển sang tín hiệu điện bước trung gian, giảm giá thành độ phức tạp hệ thống Tổng quan khuếch đại quang Đối với tín hiệu quang, khoảng cách truyền dẫn lớn, suy giảm tín hiệu tránh khỏi Suy hao sợi quang nguyên nhân giới hạn cự ly truyền hệ thống thông tin quang Giới hạn suy hao khắc phục cách sử dụng trạm lặp quang điện (optoelectronic repeater) Trong trạm lặp quang điện này, trình khuyếch đại tín hiệu quang thực qua nhiều bước Đầu tiên tín hiệu quang biến đổi thành dòng điện thu quang (optical receiver) sử dụng linh kiện tách sóng quang PIN hay PAD Dòng quang điện thu tái tạo lại dạng xung, định thời khuyếch đại mạch phục hồi tín hiệu mạch khuyếch đại Sau đó, tín hiệu điện biến đổi thành tín hiệu quang thông qua nguồn quang phát quang (optical transmitter) truyền sợi quang Như vậy, trình khuyếch đại tín hiệu thực miền điện Hình 2.1 Bộ lặp quang điện Các trạm lặp quang điện sử dụng phổ biến hệ thống truyền dẫn quang bước sóng hệ thống truyền dẫn quang SDH Tuy nhiên, sử dụng cho hệ thống truyền dẫn đa bước song hệ thống WDM, nhiều trạm lặp quang điện cần sử dụng để khuyếch đại tái tạo kênh quang có bước sóng khác Điều làm tăng độ phức tạp tăng giá thành hệ thống truyền dẫn quang WDM Học viên: Vũ Trọng Trường TIỂU LUẬN MÔN THÔNG TIN QUANG Cùng với phát triển khoa học công nghệ, người ta thực trình khuyếch đại trực tiếp tín hiệu quang mà không cần phải thông qua trình biến đổi tín hiệu điện, gọi kỹ thuật khuyếch đại quang (Optical Amplifier) Kỹ thuật khuyếch đại quang đời khắc phục nhiều hạn chế trạm lặp So với trạm lặp, khuyếch đại quang có ưu điểm sau: - Khuyếch đại trực tiếp tín hiệu quang, mạch tái tạo thời gian hay mạch phục hồi (các biến đổi E/O O/E) Do khuyếch đại quang trở nên linh hoạt - Không phụ thuộc vào tốc độ bít phương pháp điều chế tín hiệu nên nâng cấp hệ thống đơn giản - Khuyếch đại nhiều tín hiệu có bước sóng khác truyền sợi quang - Việc nghiên cứu khuyếch đại quang ngày phát triển ứng dụng rộng rãi Có nhiều xu hướng nghiên cứu khuyếch đại quang, thời gian qua nghiên cứu thành công chủ yếu tập trung vào hai loại chính: - Khuyếch đại quang bán dẫn SOA (Optical Semiconductor Amplifier) - Khuyếch đại quang sợi pha tạp Erbium (Erbium Doped Fiber Amplifier) Tuy nhiên, yêu cầu nâng cấp mạng thông tin quang DWDM lên hàng trăm kênh, việc nghiên cứu phát triển loại khuếch đại quang khác đẩy mạnh, khuếch đại quang sở hiệu ứng tán xạ Raman cưỡng (ROA) đặc biệt quan tâm giới 2.1 Vai trò khuếch đại quang hệ thống thông tin quang Như ta biết tuyến thông tin quang truyền thống cự li truyền dẫn dài dẫn đến suy hao lớn Khi suy hao truyền dẫn vượt giới hạn cho phép phải có trạm lặp để khuếch đại tín hiệu thông qua trình biến đổi quang - điện, điện - quang Điều có nghĩa tí hiệu quang yếu truyền xa trạm lặp thu lại biến đổi thành tín hiệu điện sau tiến hành khuếch đại, chuẩn lại thời gian, tái tạo lại dagnj tín hiệu điện lại biến đổi trở lại dạng tín hiệu quang để tiếp tục truyền Các trạm lặp đẫ ứng dụng rộng rãi lắp đặt nhiều nơi giới Gần Với phát triển khoa học công nghệ thông tin quang, người ta thực trình khuếch địa trực tiếp tín hiệu ánh sáng mà không cần phải qua trình biến đổi quang điện Điều có nhờ kỹ thuật khuếch đại quang đời khắc phục hạn chế trạm lặp như: Băng tần, cấu trúc phức tạp, tính phụ thuộc vào dòng tín hệu, cấp nguồn, ảnh hưởng nhiễu điện…Nhờ việc áp dụng khuếch đại quang vào hệ thống thông tin quang mở nhiều ý tưởng lớn cho trình phát Học viên: Vũ Trọng Trường TIỂU LUẬN MÔN THÔNG TIN QUANG triển hệ thống thông tin dùng khuếch đại quang từ tiến tới cách mạng quang hoá hoàn toàn, cho phép mở rộng dịch vụ đa truy nhập với tốc độ cao 2.2 Nguyên lý khuếch đại quang Nguyên lý khuếch đại quang dựa nguyên lý phát xạ kích thích cộng hưởng khuếch đại Hiện tượng phát xạ kích thích ba tượng biến đổi quang điện ứng dụng thông tin quang.Các tượng minh hoạ hình: Hình 2.2 Các tượng biến đổi quang điện Hiện tượng hấp thụ xảy có ánh sáng tới có lượng E v =hf12 tác động vào vật liệu có độ rộng vùng cấm E g =E2-E1 nhauEv=Eg) Khi đó, điện tử nhận lượng nhẩy lên mức lượng cao Đây nguyên nhân gây tượng suy hao cho tín hiệu quang Hiện tượng phát xạ tự phát xảy điện tử mức lượng cao chuyển xuống mức lượng thấp, đồng thời phát photon có mức lượng Ev độ lớn dải cấm Eg Mỗi vật liệu có thời gian sống khác nhau, hết thời gian sống thực xạ tự phát Đây nguyên nhân gây nhiễu khuếch đại Hiện tượng phát xạ kích thích xảy có ánh sáng có lượng photon Ev lượng dải cấm Eg Khi đó, điện tử mức lượng cao bị chuyển xuống mức lượng thấp phát photon có pha với ánh sáng kích thích Đây nguyên lý khuếch đại khuếch đại quang Có thể dễ dàng nhận thấy rằng, tượng xạ tự phát xảy bất ký lúc nào, gây nhiễu cho khuếch đại, gọi nhiễu tự phát(ASE) Hiện tượng hấp thụ gây suy yếu khuếch đại Như vậy, mật độ lượng vật liệu khuếch đại thấp gây tượng hấp thụ lớn Điều dẫn đến, muốn khuếch đại lớn phải thực đảo mật độ hạt Học viên: Vũ Trọng Trường TIỂU LUẬN MÔN THÔNG TIN QUANG 2.3 Ứng dụng khuyếch đại quang Hình 2.3 Các ứng dụng khuếch đại a) Khuếch đại công suất(Booster Amplifier) b) Khuếch đại tuyến (in-line amplifỉer) c) Bộ tiền khuếch đại(Preamplifier) Khuếch đại quang ứng dụng hệ thống truyền dẫn quang khuếch đại nhằm làm tăng công suất tín hiệu quang đường truyền, khắc phục suy hao sợi quang mối hàn, nối xảy đường truyền Tuỳ theo vị trí lắp đặt, khuếch đại tuyến truyền dẫn quang chia làm ba loại: Khuếch đại công suất (Booster Amplifier): khuếch đại quang đặt sau thiết bị phát nhằm mục đích làm tăng công suất quang đến mức cao để làm cho khoảng cách truyền cực đại Yêu cầu khuếch đại công suất tạo công suất đầu cực đại độ lợi cực đại công suất tín hiệu ngõ vào lớn Khuếch đại tuyến (In-line Amplifier): khuếch đại quang đặt tuyến quang nhằm mục đích bù mát công suất gây suy hao sợi, suy hao kết nối suy hao việc phân phối tín hiệu quang mạng Các khuếch đại đường dây lắp đặt nối tiếp đường truyền để làm gia tăng khoảng cách lắp đặt Tuy nhiên, việc lắp đặt nối tiếp khuếch đại quang làm giảm hệ số SNR ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống truyền dẫn quang Tiền khuếch đại (Preamplifier): khuếch đại quang đặt trước thiết bị thu quang nhằm khuếch đại tín hiệu trước tin hiệu đưa vào thiết bị Điều làm giảm yêu cầu nghiêm ngặt nhạy thiết bị thu cho phép hệ thống truyền dẫn quang hoạt động với tốc độ bit cao Do vị trí lắp đặt, tiền Học viên: Vũ Trọng Trường TIỂU LUẬN MÔN THÔNG TIN QUANG khuếch đại hoạt động với công suất tín hiệu vào yếu mức nhiễu đầu thu cao Do vậy, yêu cầu tiền khuếch đại độ nhạy lớn, hệ số G trung bình thông số nhiễu phải thấp Khuếch đại quang Raman có thông số nhiễu nhỏ, chúng sử dụng cho tiền khuếch quang Tuy nhiên khuyếch đại quang bù công suất quang bị suy hao tuyến truyền dẫn Do khuyếch đại quang không cải thiện tạp âm, tán sắc hiệu ứng quang phi tuyến, tuyến thông tin quang sử dụng khuyếch đại quang bị hạn chế khoảng cách hiệu ứng nêu tạo Sử dụng khuyếch đại quang hệ thống thông tin quang đa bước sóng WDM có ý nghĩa công nghệ quan trọng khuyếch đại quang khuyếch đại tất bước sóng tới băng tần khuyếch đại 2.4 Các thông số sợi quang 2.4.1 Hệ số độ lợi, hệ số khuếch đại Hầu hết khuếch đại quang thực thông qua hiệu ứng xạ kích thích Khuếch đại đạt khuếch đại quang thực bơm quang, hay bơm điện để đảo lộn mật độ Nhìn chung khuếch đại quang không phụ thuộc vào bước sóng truyền mà phụ thuộc vào cường độ bơm,mật độ hạt có vật liệu Chúng ta coi vật liệu đồng nhất, ta có phương trình sau: (1.1) Trong g0 giá trị đỉnh độ lợi, ω tần số tín hiệu quang tới, ω0 tần số truyền trung tâm, P công suất tín hiệu khuếch đại P s công suất bão hoà Công suất bão hoà P s phụ thuộc vào tham số môi trường khuếch đại Hệ số T2 phương trình 1.1 gọi thời gian hồi phục phân cực, thường nhỏ ps Phương trình 1.1 dùng mô tả đặc tính quan trọng khuếch đại băng tần độ lợi, hệ số khuếch đại công suất đầu bão hoà Ở chế dộ chưa bão hoà, coi P/Ps [...]... tin quang 2 Tổng quan về khuếch đại quang 2.1 Vai trò của khuếch đại quang trong hệ thống thông tin quang 2.2 Nguyên lý bộ khuếch đại quang 2.3 Ứng dụng của khuyếch đại quang 2.4 Các thông số chính của sợi quang 2.4.1 Hệ số độ lợi, hệ số khuếch đại 2.4.2 Băng thông độ lợi 2.4.3 Công suất ngõ ra bão hoà 2.4.4 Hệ số nhiễu 3 Phân loại khuếch đại quang 3.1 Khuyếch đại quang bán dẫn 3.2 Khuếch đại quang. .. đến vài chục kilômét Khuếch đại quang Raman sử dụng trong hệ thống thông tin quang chủ yếu dựa vào sóng Stoke phát ra từ tán xạ Raman trên các phân tử trong sợi quang Do sóng Stoke từ tán xạ Raman yếu, vì vậy sợi quang cần phải có độ dài lớn (hàng chục kilômét) để tích luỹ sóng Stoke dọc theo sợi quang Đây là điều khác biệt rất cơ bản giữa ROA và EDFA 3.3 Bộ khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium (EDFA)1.1... Trọng Trường 17 TIỂU LUẬN MÔN THÔNG TIN QUANG - WDM coupler ghép tín hiệu quang cần khuếch đại và ánh sáng từ laser bơm vào trong sợi quang Loại coupler được sử dụng làWDM coupler cho phép ghép các tín hiệu có bước sóng 980/1550nm hoặc 1480/1550nm - Bộ cách ly quang ngăn không cho tín hiệu quang được khếch đại phản xạ ngược về phía đầu phát hoặc các tín hiệu quang trênđường truyền phản xạ ngược về... loại khuếch đại quang Trong một bộ khuếch đại quang ,quá trình khuếch dại ánh sáng được thực hiện trong vùng tích cực Các tín hiệu quang được khuếch đại trong vùng tích cực với độ lớn hay nhỏ thì phụ thuộc vào năng lượng được cung cấp từ nguồn bơm bên ngoài Tuỳ theo cấu tạo của vùng tích cực, có thể chia khuếch đại quang thành hai loại chính là: Khuếch đại quang bán dẫn SOA và khuếch đại quang sợi OFA... nguyên lý khuếch đại quang của thủy tinh pha tạp Er3+ Khuếch đại quang của thủy tinh pha tạp ion Er 3+ đã góp phần rất lớn trong phát triển thông tin quang sợi vì vùng bước sóng khuếch đại phù hợp với cửa sổ thông tin thứ 3 (1530 nm – 1610 nm) đang được sử dụng, hiện nay có rất nhiều các nghiên cứu cơ bản về tính chất quang của thủy tinh pha tạp Er 3+ nhằm chế tạo được các hệ khuếch đại quang có chất lượng... Khuếch đại quang Raman (Raman Optical Amplifier:ROA): dựa trên cơ sở tán xạ Raman cưỡng bức trong môi trường có tán xạ Raman mạnh Môi trường tán xạ Raman là sợi quang có pha tạp Ge với nồng độ cao và có cấu trúc dẫn sóng phức tạp (sợi quang bù tán sắc –DCF) Khác với khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium, yêu cầu đối với ROA là nguồn bơm có công suất cao (vài trăm miliwatt trở lên) và sợi quang có độ... cũng sử dụng sợi quang làm vùng tích cực để khuếch đại ánh sáng SOA và EDFA đều hoạt động dựa trên phát xạ kích thích còn khuếch đại Raman dựa trên ảnh hưởng phi tuyến của sợi quang( hiện tượng tán xạ Raman kích thích SRS) hơn là hiện tượng phát xạ kích thích Học viên: Vũ Trọng Trường 13 TIỂU LUẬN MÔN THÔNG TIN QUANG 3.1 Khuyếch đại quang bán dẫn Hình 3.1 Sơ đồ khối một SOA Khuếch đại quang bán dẫn (Semiconductor... vậy tín hiệu quang đã được khuếch đại Các hệ khuếch đại quang bán dẫn được làm từ hợp chất bán dẫn như GaAs/AlGaAs, InP/InGaAs, InP/InGaAsP, các vật liệu này có thể khuếch đại quang trong vùng bước sóng từ 0.85 µm đến 1.6 µm Bước sóng khuếch đại của SOA phụ thuộc vào độ rộng vùng cấm và có thể thay đổi tùy theo loại vật liệu bán dẫn Các loại khuếch đại quang bán dẫn dùng trong thông tin quang sợi là... THÔNG TIN QUANG - Bộ tiền khuếch đại (P r e A m p l i f i e r ) để tăng độ nhạy ở phía máy phát - Bộ khuếch đại trên tuyến( In-line Amplifer) để bù suy hao đã bị mất mát trên đường truyền Học viên: Vũ Trọng Trường 20 TIỂU LUẬN MÔN THÔNG TIN QUANG MỤC LỤC 1 Giới thiệu về hệ thống thông tin quang 1.1 Sự phát triển của hệ thống thông tin quang 1.2 Các thành phần cơ bản của hệ thống thông tin quang 1.3... thông tin quang có thể phân thành ba loại: khuếch đại công suất để tăng công suất phát của laser, khuếch đại đường truyền để bù suy hao truyền dẫn của sợi quang và tiền khuếch đại để cải thiện độ nhậy thu 3.2 Khuếch đại quang sợi OFA (EDFA) Nguyên lý khuếch đại quang của thủy tinh pha tạp Er3+, có thể tóm tắt như sau: - Ion Er3+ có sơ đồ các mức năng lượng như hình 1.9, quá trình khuếch đại quang của