Phan 1 thong tin quang (last)

5/15/2010 Gi̫ng viên: Tr̯n Thi͏n Chính H͕c vi͏n Công ngh͏ B˱u Vi͍n ͍ thông MÔN HӐC Ӑ THÔNG TIN Q QUANG 5/15/2010 Phҫn ҫ I: Cѫ sͧ kͿ thu̵t thông tin quang Giҧng viên: Trҫn ThiӋn Chính - Hӑc viӋn Công nghӋ BCVT Phҫn II: Thành ph̯n c˯ b̫n cͯa m̩ng quang Giҧng viên: Trҫn ThiӋn Chính - Hӑc viӋn Công nghӋ BCVT Phҫn III: H͏ th͙ng thông tin quang Giҧng viên: Trҫn ThiӋn Chính - Hӑc viӋn Công nghӋ BCVT Phҫn IV: Thi͇t k͇ m̩ng quang WDM Giҧng viên: Trҫn ThiӋn Chính - Hӑc viӋn Công nghӋ BCVT NӜI DUNG MÔN HӐC 5/15/2010 • • • Thӡi gian: gian: Tӯ 14 h 00 ÿӃn 16 h 30 ngày / / Phҫn II: Thành ph̯n c˯ b̫n cͯa m̩ng quang Thӡi gian: gian: Tӯ 08 h 00 ÿӃn 11 h 30 ngày / / Phҫ III Phҫn III: H͏ th͙ng h͙ thông hô tin i quang Thӡi gian: gian: Tӯ 08 h 00 ÿӃn 11 h 30 ngày / / Phҫn IV: Thi͇t k͇ m̩ng ̩ g qquang g WDM Thӡi gian: gian: Tӯ 08 h 00 ÿӃn 11 h 30 ngày / / • Thӡi gian: Tӯ ngày / / ÿӃn Ӄ ngày / / • Phҫn I: C˯ sͧ kͿ thu̵t thông tin quang LӎCH HӐC 5/15/2010 I.8- Các hiӋu ӭng phi tuyӃn I.7- NhiӉu bӝ khuӃch ÿҥi quang I.6- Ĉһc trѭng khuӃch ÿҥi cӫa EDFA I.5- Nguyên lý bѫm I.4- Cѫ sӣ khuӃch ÿҥi quang sӧi pha Erbium I.3- Nguyên lý khuӃch ÿҥi ba mӭc, bӕn mӭc I.2- Quy luұt chi phӕi tѭѫng tác Photon - nguyên tӱ I.1- Tәng quan hӋ thӕng thông tin quang I/ CѪ SӢ KӺ THUҰT THÔNG TIN QUANG 5/15/2010 • • • • • Hall PTR, Upper Saddle River, New Jersey 07458, 07458, 1998 Kiysoshi, M.J O’Mahoney, “Optical Frequency Division Multiplexing Technology and nd its Application Applic tion to Future Transmission Tr nsmission Network Network,” ,”” New Generation Optical Communications System - NTT - 1992 E.Desurvire, “Erbium Erbium doped Fiber Amplifiers Amplifiers:: Principles and Applications,” Applications, Applications ,,” Copyright ” 1994 by John Wiley & Sons, Inc Inc Bahaa E.A Saleh, Malvin Carl Teich, “Fundamentals of Photonics,” Photonics,” Copyright ” 1991 John Wiley & Sons, Inc Inc Djafar j K Mynbaev, y , Lowell L Scheiner,, “Fiber Fiber Optic p Communications Teechnology,” Teechnology ,” Copyright ” 2001 by Prentice Prentice Hall, Inc Inc Keigo Iizuka, “Elements of Photonics, Volume II: II: For Fiber and Integrated Optics,” Copyright ” 2002 John Wiley & Sons Inc Inc • Dennis Derickson, Editor, “Fiber Optic Test and Measurement,” Measurement,” Prentice TÀI LIӊU THAM KHҦO 5/15/2010 • • • • • • Fundamentals and Overview,” Journal of Lightwave Technol Technol , vol vol 15, 15, no no 8, Aug Aug 1997 Edited by G Prati, Prati “Coherent Optical Optic l Communications Communic tions and nd Photonic Switching”, Switching ”, Amsterdam - Oxford - New York - Tokyo, 1990 “Passive Optical Component Test”, Test”, Spring 2003 “Optical Fiber Communication Conference and Exhibit Exhibit””, March 23 23 28 28,, 2003,, Georgla World Congress Center 2003 “Fiber Fiber Optic Communications Systems Systems”” Third Edition Govind P Agrawal, py g ” 2002 John Wileyy & Sons,, Inc Inc Copyright Christi K Madsen, Jian H Zhao,“Optical Zhao,“Optical Filter Design and Analysis Analysis:: A Signal Processing Approach”, Approach”, Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Inc Inc Kevin H Liu, “IP over WDM WDM”, ”, Copyright py g ” 2002 John Wiley y & Sons, Ltd Ltd • Kenneth O Hill and Gerald Meltz, “Fiber Bragg Grating Technology TÀI LIӊU THAM KHҦO 5/15/2010 • • • • Media,” Copyright ” 2002 John Wiley & Sons Inc Inc Kjell J Gasvik, “Optical Metrology”, Metrology”, Copyright ” 2002 John Wiley & Sons Ltd Sons, Ltd Philip C D Hobbs, “Building Electro Electro Optical Systems Systems:: Making it All Work”, Work ”, Copyright ” 2000 John Wiley & Sons Inc Inc Stamatios V Kartalopoulos, Kartalopoulos “Introduction to DWDM Technology Technology””, The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc Inc., New York, 2000 Các khuyӃn nghӏ cӫa ITU: ITU: + ITU ITU T Rec Rec G681 (10 10//96 96)): Functional characteristics of interoffice and long haul line systems using optical amplifiers, including optical long multiplexing 10//98 98)): Optical p interface for multichannel system y with + ITU ITU T Rec Rec.G692 (10 optical amplifiers • Keigo Iizuka, “Elements of Photonics, Volume I: In Free Space and Special TÀI LIӊU THAM KHҦO 5/15/2010 + ITU ITU T Rec Rec.G957 (6/99) 99): Optical interface for equipments and systems relating to the synchronous digital hierarchy + ITUITU-T Rec Rec.G972 (4/97) 97): Definition of terms relevant to optical fibre submarine cable systems + ITUITU-T Rec Rec.G973 (11/ 11/96) 96): Characteristics of repeaterless optical fibre submarine cable systems + ITU ITU T Rec Rec G974 (3/93 93)): Characteristics of generative optical fibre submarine cable systems + ITU ITU T Rec Rec.G983 983.1 (6/99) 99) Corrigendum I + ITU ITU T Rec Rec G983 983 (6/99 99)) Corrigendum I: Broadband optical access systems based onon-Passive Optical Networks (PON) + ITUITU-T Rec Rec.G982 (11 11//96 96)): Optical access networks to support services up q bit rates to the ISDN Primaryy rate or equivalent TÀI LIӊU THAM KHҦO 5/15/2010 + Trҫn Ĉӭc Hân, NguyӉn Minh HiӇn , “C˯ sͧ kͿ thu̵t Laser”, Laser”, Nhà xuҩt bҧn giáo dөc, Hà Nӝi - 2001 + VNJ Văn San, “KͿ thu̵t h thông h tin quang: quang: Nguyên lý l c˯ b̫n b - Công ngh͏ h tiên ti͇n”, ti͇n”, Nhà xuҩt bҧn khoa hӑc kӻ thuұt, Hà Nӝi - 1997 + H͏ th͙ng thông tin quang/ vô tuy͇n (Optical/ Radio communication system),, Nhà xuҩt bҧn niên, system) niên Hà Nӝi - 1996 + Mӝt sӕ tài liӋu khác vӅ khuӃch ÿҥi quang, ÿһc tính dòng thu phát quang, ÿһc tính dòng cӫa LED, công nghӋ cách tӱ quang, hӋ thӕng thông g, v.v tin qquang, • Tài liӋu tiӃng Ӄ viӋt viӋt:: TÀI LIӊU THAM KHҦO 5/15/2010 10 + WDM WDM:: Ghép bѭӟc sóng + EDF EDF:: Sѫi quang pha chҩt kích hoҥt Erbium + EDFA EDFA:: Bӝ khuӃch ÿҥi quang sӱ dөng sӧi EDF làm phҫn tӱ tích cӵc ÿӇ khuӃch ÿҥi (bӝ khuӃch ÿҥi quang sӧi) + WSC WSC:: Ghép kênh lӵa chӑn bѭӟc sóng + ISO ISO:: Bӝ cách ly quang + LD LD:: Laser ÿi ӕt + ASE ASE:: Bӭc xҥ tӵ phát ÿѭӧc khuӃch ÿҥi + SNR SNR:: Tӹ sӕ tín hiӋu tҥp âm + FWM FWM:: Trӝn bӕn bѭӟc sóng (hiӋu ӭng) + XPM XPM:: ĈiӅu chӃ pha chéo + SPM SPM:: Tӵ ÿiӅu chӃ pha • Các tӯ viӃt Ӄ tҳt: tҳt ҳ: I/ CѪ SӢ KӺ THUҰT THÔNG TIN QUANG 5/15/2010 -25 -20 -15 -10 -5 1540 1550 Hình I.17: Phách giͷa nhi͍u ͍ - nhi͍u ͍ nhi͍u ͍ - tín hi͏u 1530 “Phҫn” nhiӉu I.7I 7- NhiӉu khuӃch ÿҥi quang I.7 (nm) 1560 PASE PSig 63 5/15/2010 -25 -20 -15 -10 10 -5 ^ 1530 1540 1550 Hình I.18: Các kênh WDM ÿ˱ͫc khu͇ch ÿ̩i cͯa EDFA Tҥp âm Tín hiӋu ÿѭӧc khuӃch ÿҥi I.7I 7- NhiӉu khuӃch ÿҥi quang I.7 Công su uҩt (dBm) 1560 (nm) 64 5/15/2010 65 I.7.4- Nhi͍u ͍ ASE cͯa b͡ khu͇ch ͇ ÿ̩i quang: quang: • NhiӉu ASE rѫi vào dҧi rӝng băng tín hiӋu hoҥt ÿӝng biӇu thӏ tham sӕ phù hӧp vӟi ÿһc tính chung cӫa hӋ thӕng • ASE thuұn h ASE ngѭӧc ÿѭӧc ÿ quy l công suҩt ҩ nhiӉu hiӉ mà ӣ ÿó ÿ truyӅn Ӆ sóng theo hѭӟng tín hiӋu khuӃch ÿҥi, hoһc theo hѭӟng ngѭӧc lҥi • Có thӇ thiӃt lұp thӵc nghiӋm ÿӇ ÿo ÿҥc ÿӗng thӡi ASE thuұn ngѭӧc nhѭ mӝt hàm cӫa công suҩt bѫm, bѫm thӇ hiӋn hình vӁ I.19 • Hai phә ASE kӃt hӧp bӝ ghép dB ghép nӕi sang máy phân tích phә quang quang;; mӛi phә có thӇ giám sát bҵng cách ngăn chһn mӝt hai tia g, nhѭ thӇ hiӋn Ӌ bҵngg mNJi tên hình vӁ sáng, • Thêm nӳa, bӝ lӑc nhiӉu băng hҽp (1 nm) có thӇ ÿѭa vào ÿѭӡng tia ÿӇ ÿo ÿҥc xác mұt ÿӝ công suҩt phә ASE xác ÿӏnh nhiӉu ÿҫu vào tѭѫng ÿѭѫng I.7I 7- NhiӉu khuӃch ÿҥi quang I.7 LD bѫm 1,47 m B¬m MO MO IF ASE- Hμn nèi PM Bӝ ghép lӵa chӑn bѭӟc sóng WSC EDF Hμn nèi 50% Quang phæ kÕ Hμn nèi PM Bӝ ghép lӵa chӑn bѭӟc sóng WSC MO IF MO ASE+ B¬m 5/15/2010 Hình I.19: Thi͇t l̵p th͹c nghi͏m ÿo ÿ̩c ÿ͛ng thͥi ph͝ công sṷt ASE thu̵n ng˱ͫc ML: vi th̭u kính sͫi; PM: máy ÿo công sṷt; MO: kính hi͋n vi; IF: b͡ l͕c nhi͍u ML Hμn nèi 1% PM I.7I 7- NhiӉu khuӃch ÿҥi quang I.7 66 5/15/2010 • • • • 67 tӹ sӕ P ASE / P ASE giҧm xuӕng tӟi công suҩt bѫm tăng lên lên;; ӣ bѫm công suҩt thҩp có chênh lӋch ÿáng kӇ giӳa dҥng phә ASE thuұn ngѭӧc Trong chӃ ÿӝ môi trѭӡng nghӏch ÿҧo thҩp, thҩp ӭng vӟi công suҩt bѫm thҩp, thҩp hҩp thө mӭc cѫ bҧn vѭӧt trӝi hҷn ӣ bѭӟc sóng ngҳn (O = 1,52 y 1,54 Pm), dүn tӟi triӋt tiêu ÿӍnh ӣ gҫn O = 1,53 Pm; hҩp thө ÿӍnh g ngѭӧc g trѭӡngg hӧpp hѭӟngg thuұn ÿángg kӇ hѫn trongg trѭӡngg hӧpp hѭӟng Vӟi ASE thuұn, ánh sáng bӏ hҩp thө truyӅn theo hѭӟng tách sóng; sóng; ASE ngѭӧc, ánh sáng lҥi ÿѭӧc khuӃch ÿҥi Trong chӃ ÿӝ nghӏch ÿҧo gҫn hoàn toàn ӭng vӟi bѫm cao, hai dҥng phә ASE trӣ nên ÿӗng ӗ ÿӅu, Ӆ khӱ bӓ ÿѭӧc hҩp ҩ thө mӭc cѫ bҧn Nhӳng thay ÿәi dҥng phә ASE quan sát ÿѭӧc công suҩt bѫm ÿҫu vào cNJng biӃn thiên tùy thuӝc vào chiӅu dài EDFA; EDFA; hình vӁ I.20a,b 20a,b cho thҩy kӃt quҧ thӵc nghiӋm ÿo công suҩt ASE ӭng vӟi chiӅu dài EDFA khác • Tәng ә công suҩt ҩ ASE ngѭӧc lӟn hѫn tәng ә công suҩt ҩ ASE thuұn, I.7I 7- NhiӉu khuӃch ÿҥi quang I.7 5/15/2010 10 15 20 Công suҩt bѫm ÿҫu vào (dBm) (b) Bѫm hѭӟng ngѭӧc Hình II.20a, 20a b: Quan h͏ giͷa công sṷt ASE lý thuy͇t - th͹c nghi͏m công sṷt b˯m ÿ̯u vào thu ÿ˱ͫc vͣi chi͉u dài EDFA khác -30 30 10 15 20 Công suҩt bѫm ÿҫu vào (dBm) (a) Bѫm hѭӟng thuұn -30 30 -10 10 -20 : 2,3 : 4,8 : 9,8 : 19,8 : 29,7 L(m) -20 -10 10 I.7I 7- NhiӉu khuӃch ÿҥi quang I.7 68 5/15/2010 I.8- Các hiӋu ӭng phi tuyӃn: tuyӃn Ӄ : • HiӋn tѭӧng tán sҳc: sҳc: 69 I/ CѪ SӢ KӺ THUҰT THÔNG TIN QUANG 5/15/2010 • • 70 cӫa sӧi quang; quang; nhiên, tính phi tuyӃn cӫa sӧi quang chӍ thӇ hiӋn công suҩt tín hiӋu sӧi quang ÿӫ lӟn làm thay ÿәi hoҥt ÿӝng cӫa hӋ thӕng nhѭ xuyên âm giӳa kênh, kênh suy giҧm mӭc công suҩt tín hiӋu cӫa kênh dүn ÿӃn suy giҧm tӹ sӕ SNR Phҧn ӭng cӫa ÿiӋn tӱ liên kӃt ÿӕi vӟi mӝt trѭӡng quang mҥnh g y nhân cӫa hiӋu ӭngg Kerr, hoһc chiӃt suҩt pphө thuӝc vào cѭӡng g ÿӝ nguyên ánh sáng tӟi, ÿó sӵ có mһt cӫa trҥng thái dao ÿӝng cӫa môi trѭӡng (hoһc phonon) sӁ gây hiӋn tѭӧng tán xҥ Raman Brillouin Thông thѭӡng hiӋu ӭng phi tuyӃn quan tâm tӟi ba quan ÿiӇm ÿiӇm:: + Quan ÿiӇm Ӈ thӭ nhҩt, ҩ tránh hiӋu ӭng phi tuyӃn Ӄ hoһc làm cho chúng nhӓ tӕt, ÿiӅu thӵc chҩt cҧi thiӋn ÿiӅu kiӋn cho công suҩt ÿҥt giá trӏ lӟn nhҩt có thӇ ÿѭӧc, vӟi giҧm SNR làm cho dung lѭӧng hӋ thӕng lӟn nhҩt • Ngoài ÿһc tính suy hao, tán sҳc, ҳ phi tuyӃn Ӄ cNJng mӝt ÿһc tính cѫ bҧn I.8I 8- Các hiӋu ӭng phi tuyӃn I.8 5/15/2010 • • 71 + Quan ÿiӇm Ӈ thӭ hai, hiӋn nhұn ÿѭӧc nhiӅu Ӆ sӵ ý lӧi dөng hiӋu ӭng phi tuyӃn cҧi thiӋn ÿһc tính truyӅn dүn cӫa sӧi quang; quang; chҷng hҥn nhѭ sӱ dөng bù tán sҳc phi tuyӃn, khuӃch ÿҥi tín hiӋu truyӅn dүn soliton + Mӝt quan ÿiӇm thӭ ba ÿang rҩt ÿѭӧc quan tâm cѫ chӃ hoҥt ÿӝng xӱ lý tín hiӋu quang, ÿó hiӋu ӭng phi tuyӃn mҥnh ÿѭӧc ý sӱ dөng cho viӋc mӝt tín hiӋu ánh sáng ÿiӅu khiӇn mӝt kênh dӳ liӋu khác Tѭѫng tác phi tuyӃn giӳa tín hiӋu môi trѭӡng truyӅn dүn sӧi quang Sili bҳt Silica bҳ ÿҫu ÿҫ xuҩt ҩ hiӋn hiӋ công ô suҩt ҩ tín í hiӋu hiӋ quang tăng ÿӇ ÿҥt ÿ ÿѭӧc ÿ cӵ ly l dài hѫn tӕc ÿӝ cao hѫn; hѫn; ÿó, tác ÿӝng cӫa sӧi quang phi tuyӃn thӇ hiӋn rõ xem xét cҧ hai vҩn ÿӅ quan trӑng hӋ thӕng dung lѭӧng cao ÿѭӡngg truyӅn y khôngg lһp һp khoҧngg cách lӟn Tính phi tuyӃn có thӇ phân loҥi theo tán xҥ (tán xҥ kích thích Brillouin tán xҥ kích thích Raman) hoһc hiӋu ӭng liên quan tӟi hiӋu ӭng Kerr ÿó chiӃt suҩt phө thuӝc cѭӡng ÿӝ (ÿiӅu chӃ tӵ dӏch pha, ÿiӅu chӃ pha chéo, tính không әn ÿӏnh ÿiӅu biӃn hoһc trӝn bӕn bѭӟc sóng) I.8I 8- Các hiӋu ӭng phi tuyӃn I.8 5/15/2010 • • • 72 tuyӃn, bao gӗm cҧ ÿһc tính tán sҳc sӧi, vùng lõi hiӋu dөng cӫa sӧi, sӕ lѭӧng khoҧng cách kênh hӋ thӕng, toàn bӝ ÿӝ dài hӋ thӕng không trҥm ҥ lһp һp cNJngg nhѭ cѭӡngg ÿӝӝ tín hiӋu Ӌ dҧi tҫn nguӗn g pphát Ӣ mӭc công suҩt thҩp, véctѫ phân cӵc cӫa vұt liӋu ÿiӋn môi có mӕi quan hӋ vӟi vector cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng E cho: cho: (III (III.34) 34) P = H0FE H0 hҵng sӕ ÿiӋn môi chân không, H0F hӋ sӕ phân cӵc môi trѭӡng trѭӡng;; công thӭc chӍ ÿúng trѭӡng tác dөng nhӓ so vӟi trѭӡng liên kӃt ÿiӋn tӱ nguyên tӱ tӱ;; ӣ trѭӡng quang mҥnh có mӭc lѭӧng cao hѫn, trѭӡng tác dөng gây hoҥt ÿӝng phi ÿiӅu hoà cӫa ÿiӋn tӱ liên kӃt, kӃt dүn ÿӃn quan hӋ phi tuyӃn giӳa véc tѫ phân cӵc trѭӡng tác dөng thӇ hiӋn )) P= H0(F(1)E + F(2)EE + F(3)EEE + (III 35) (III 35) Trong ÿó F(2)E F(3)E hӋ sӕӕ phi tuyӃn; tuyӃn Ӄ ; sӵ khác cӫa trѭӡng quang tác dөng tҥo nên mӝt sӕ hiӋn tѭӧng quang hӑc phi tuyӃn • Tính ÿa dҥng cӫa yӃu Ӄ tӕӕ ҧnh hѭӣng tӟi tính chһt chӁ cӫa hiӋu ӭng phi I.8I 8- Các hiӋu ӭng phi tuyӃn I.8 5/15/2010 73 I.8.1- Hi͏u ͱng tán x̩ kích thích Raman (SRS) (SRS):: • Tán xҥ kích thích Raman (SRS) mӝt hiӋu ӭng giãn băng, ÿó bao gӗm tѭѫng tác cӫa ánh sáng phonon quang hӑc, ánh sáng bӏ dӏch tҫn mӝt khoҧng 15 THz • SRS có thӇ xuҩt hiӋn cҧ hӋ thӕng ÿѫn kênh ÿa kênh; kênh; vӟi hӋ thӕng ÿѫn kênh ÿӇ hiӋu ӭng SRS có thӇ ҧnh hѭӣng ÿӃn chҩt lѭӧng mӭc công suҩt ngѭӥng phҧi > 1W; vӟi hӋ thӕng WDM mӭc công suҩt sӁ thҩp hѫn nhiӅu cӥ vài mW có hiӋn tѭӧng khuӃch ÿҥi ÿӕi vӟi bѭӟc sóng lӟn, công suҩt cӫa kênh có bѭӟc sóng nhӓ lҥi giҧm ÿi, kӃt quҧ sӁ giӟi hҥn tәng dung lѭӧng hӋ thӕng dӵa tәng sӕ kênh, khoҧng cách h giӳa iӳ kênh, kê h trung t bình bì h công ô suҩt ҩt ÿҫu ÿҫ vào vàà ÿӝ dài toàn t hӋ thӕng thӕ • Ngѭӥng SRS cho hӋ thӕng áp dөng sӧi G.653 thҩp hѫn mӝt chút so vӟi hӋ thӕng sӱ dөng G.652; 652; SRS hҫu nhѭ không làm suy giҧm hӋ thӕng ÿѫn kênh ngѭӧc lҥi có thӇ làm giӟi hҥn khҧ năng cӫa hӋ thӕng WDM kênh, I.8I 8- Các hiӋu ӭng phi tuyӃn I.8 5/15/2010 74 + Trong hӋ thӕng ÿѫn kênh, có thӇ sӱ dөng bӝ lӑc ÿӇ loҥi bӓ phә không mong muӕn, phә tҥo nên mҫm cho SRS + Chѭa có kӻ thuұt thӵc tӃ ÿӇ loҥi trӯ SRS hӋ thӕng ÿa kênh ÿѭӧc thӭc công bӕ nhiên viӋc tăng khoҧng cách kênh có thӇ làm giҧm SNR Ӌ ӭngg SRS có thӇ ggiҧm bӟt bҵngg cách ggiҧm công g suҩt ÿҫu vào + HiӋu I.8.2- Hi͏u ͱng tán x̩ kích thích Brillouin (SBS) (SBS):: • Trong hiêu ӭng SBS, ánh sáng truyӅn thuұn bӏ tán xҥ bӣi phonon âm hӑc;; nhiên, chӍ có ánh sáng tán xҥ ngѭӧc sӧi quang ÿѫn mode hӑc d ÿiӅu ÿiӅ kiӋn kiӋ phù hù hӧp h pha h cӫa ӫ véctѫ é t sóng; sóng ó ; ánh h sáng tán tá xҥ bӏ dӏch dӏ h xuӕng khoҧng 11 GHz ӣ bѭӟc sóng 1550 nm • Ngѭӥng SBS dӉ bӏ ҧnh hѭӣng dҧi tҫn mӭc công suҩt nguӗn phát cNJng phө thuӝc vào sӕ kênh • Hҥn chӃӃ ҧnh hѭӣng cӫa hiӋu ӭng Raman Raman:: I.8I 8- Các hiӋu ӭng phi tuyӃn I.8 Pth 21 gLeff 'Q B KAeff 'Q p  'Q B 5/15/2010 + Dҧi tҫn nguӗn phát nhӓ hѫn băng tҫn Brillouin + Giҧm côngg suҩt pphát • Hҥn chӃ ҧnh hѭӣng cӫa hiӋu ӭng Brillouin Brillouin:: • (III 36) (III 36) 75 SBS cho hӋ thӕng triӇn khai sӧi G.653 thҩp hѫn hӋ thӕng sӱ dөng sӧi G.652 sӧi G.653 có vùng hiӋu dөng nhӓ hѫn HiӋu ӭng SBS dүn tӟi giӟi hҥn só lѭӧng ánh sáng có thӇ truyӅn qua sӧi quang, trѭӡng hӧp tәng quát ngѭӥng SBS ÿѭӧc thӇ hiӋn hiӋn:: • Trong hiӋu ӭng phi tuyӃn, Ӄ SBS có công suҩt ҩ ngѭӥng thҩp ҩ nhҩt, ҩ ngѭӥng I.8I 8- Các hiӋu ӭng phi tuyӃn I.8 5/15/2010 • 76 thay ÿәi cѭӡng ÿӝ quang sӁ làm thay ÿәi pha; pha; phә bӏ mӣ rӝng S SPM, tín í hiӋu hiӋ mӣ ӣ rӝng ӝ hѫn h theo h chiӅu hiӅ dӑc d sӧii cóó hiӋu hiӋ ӭng ӭ tán sҳc ҳ vùng tán sҳc bình thѭӡng cӫa sӧi (ví dө dѭӟi vùng bѭӟc sóng tán sҳc = 0) Ngѭӧc lҥi vùng tán sҳc dӏ thѭӡng, tán sҳc hiӋu ӭng SPM có thӇ bù cho nhau, dүn tӟi viӋc phә bӏ trҧi rӝng rӝng;; SPM tín hiӋu ÿѭӧc ÿiӅu chӃ có mӭc chirp thҩp sӁ dүn tӟi viӋc nén xung vӟi sӧi G.652 G.653 vӟi tán sҳc dӏ thѭӡng nhѭ mӝt hàm cӫa công suҩt phát, xung sӁ làm mҩt tác dөng cӫa tán sҳc cho sӵ ÿiӅu tiӃt vӅ tán sҳc • Trong hӋ thӕng ÿѫn kênh, SPM sӁ dҫn dҫn mӣ rӝng phә tín hiӋu dүn ÿӃn I.8.3- Hi͏u ͱng t͹ ÿi͉u ͉ ch͇͇ pha (SPM) (SPM):: • HiӋu ӭng SPM thuӝc loҥi hiӋu ӭng Kerr, tӭc hiӋu ӭng ÿó chiӃt suҩt cӫa môi trѭӡng thay ÿәi theo cѭӡng ÿӝ ánh sáng truyӅn theo công thӭc thӭc:: (III 37) (III 37) N n0  'nNL n0  n2 E I.8I 8- Các hiӋu ӭng phi tuyӃn I.8 5/15/2010 +VE CHIRP BLUE SHIFT I.8I 8- Các hiӋu ӭng phi tuyӃn I.8 -VE VE CHIRP RED SHIFT 77 [...]... mӟi là sӧi tinh khiӃt có thuӝc tính suy hao nhӓ trên toàn bӝ vùng bѭӟc sóng tӯ 1, 3 -1, 65 Pm I.1I 1- Tәng quan hӋ thӕng thông tin quang I .1 5 /15 /2 010 x x x I.1I 1- Tәng quan hӋ thӕng thông tin quang I .1 Dung lѭ ѭӧng x khoҧn ng cách BL ((Gbps.km) 15 5 /15 /2 010 Dҧi băng tҫn ҫ truyӅn Ӆ dүn ү suy hao thҩp ҩ cӫa sӧi quang ÿѫn mode (hình vӁ I.2) Dl = 200 nm (< 0.25 dB/km) ; 400 nm (< 0.35 dB/km) I.1I 1- Tәng quan... I.1I 1- Tәng quan hӋ thӕng thông tin quang I .1 5 /15 /2 010 14 + HӋ thӕng ӕ thông tin quang thӃӃ hӋ thӭ tѭ sӱ dөng bӝ khuӃch Ӄ ÿҥi quang ÿӇӇ tăng khoҧng lһp và ghép kênh bѭӟc sóng (WDM) ÿӇ tăng tӕc ÿӝ bít bít Kӻ thuұt WDM phát triӇn dүn tӟi cӭ 6 tháng lҥi tăng gҩp ÿôi dung lѭӧng cӫa hӋ thӕng và cho phép hӋ thӕng hoҥt ÿӝng ӣ tӕc ÿӝ 10 Tbps vào năm 20 01 20 01; ; trong hҫu hӃt các hӋ thӕng WDM, suy hao sӧi quang. .. thôngg tin qquang g bҳt ÿҫu vào năm 19 75, 19 75, cho ÿӃn Ӄ nay ÿã trҧi qua 5 thӃӃ hӋ hӋ:: I/ CѪ SӢ KӺ THUҰT THÔNG TIN QUANG 5 /15 /2 010 13 + HӋ thӕng ӕ thông tin quang thӃӃ hӋ ÿҫu ҫ tiên hoҥt ÿӝng ӣ gҫn ҫ 0,8 Pm và sӱ dөng các Laser bán dүn GaAs hoҥt ÿӝng ӣ tӕc ÿӝ bít 34 34//45 Mbps và cho phép khoҧng lһp tӟi 10 km km Vào năm 19 70, 19 70, khoҧng lһp tăng lên ÿáng kӇ bӣi hӋ thӕng thông tin quang hoҥt ÿӝng... (4I13 13 //2) hѫn mӭc 1 ( I15 15 //2) • Thông thѭӡng có hai cách ÿӇӇ thӵc hiӋn bѫm ÿó là bѫm trӵc tiӃp Ӄ ӣ bѭӟc sóng 14 80 nm và bѫm gián tiӃp ӣ bѭӟc sóng 980 nm • Trѭӡng hӧp bѫm ӣ bѭӟc sóng 980 nm, các ion Er3+ liên tөc dӏch chuyӇn tӯ mӭc 1 lên mӭc 3 (4I 11 ) rӗi chúng phân rã không bӭc xҥ tӯ mӭc 3 tӟi mӭc 11 //2), 2, ӣ mӭc này chúng lҥi tiӃp tөc rѫi xuӕng mӭc 1 và bӭc xҥ bѭӟc sóng trong dҧi 15 0 015 00 -16 00... khuӃch ÿҥi quang sӧi pha Erbium I.4 5 /15 /2 010 4I 13 /2 4I 15 /2 4I 11 /2 4I 9/2 4F 9/2 2H 11 /2 Tù ph¸t Cѭӥng bӭc h 15 30 15 50 nm h Hình I.7: S˯ ÿ͛ mͱc năng l˱ͫng và các ÿ˱ͥng h̭p thͭ cͯa Er3+ B¬m LD InGaAsP 14 80 nm LD IInGaAs G A 980 nm LD AlGaAs 800 nm ChÊt láng Ar/mμu 650 nm ChÊt khÝ ion Ar 540 nm • Hình vӁ I.7: Sѫ ÿӗӗ mӭc năng lѭӧng và các ÿѭӡng hҩp ҩ thө cӫa ion Er3+ I.4I 4- Cѫ sӣ khuӃch ÿҥi quang sӧi... h Neodium N di (Nd) hoҥt h ÿӝng ÿӝ ӣ bѭӟc b ӟ sóng ó 1, 06 vàà 1, 32 Pm I/ CѪ SӢ KӺ THUҰT THÔNG TIN QUANG 5 /15 /2 010 I.4I 4- Nguyên lý khuӃch ÿҥi bӕn mӭc I.4 26 5 /15 /2 010 27 I.4- Cѫ sӣ khuӃch Ӄ ÿҥi quang sӧi pha Erbium (EDFA) (EDFA):: I.4 .1- C̭u trúc c˯ b̫n cͯa EDFA EDFA:: • EDFA là mӝt bӝ khuӃch ÿҥi quang sӧi, nên nó ÿѭӧc xem nhѭ có ít nhҩt hai cӱa quang và phҫn hҫ nӕi ӕi ÿiӋn ÿi ÿӇ cҩp ҩ nguӗn ӗ • Cҩu... tích í h cӵc I/ CѪ SӢ KӺ THUҰT THÔNG TIN QUANG 5 /15 /2 010 • Hình vӁ I.6: Cҩu ҩ trúc cѫ bҧn cӫa EDFA I.4I 4- Cѫ sӣ khuӃch ÿҥi quang sӧi pha Erbium I.4 28 5 /15 /2 010 • • • • 29 lѭӧng cao hѫn thӇ hiӋn bҵng mNJi tên hѭӟng lên trên Xu hѭӟng bӭc xҥ Photon khi dӏch chuyӇn tӟi mӭc năng lѭӧng thҩp hѫn 4 tăng lên theo dҧi cҩm năng lѭӧng, lѭӧng nhѭng dӏch chuyӇn 4I13 13 //2 - I15 15 //2 trong thӫy Silic là quá trình... rҩt ngҳn (fs tӟi ns), năng lѭӧng giҧi phóng sӁ chuyӇn ÿәi thành nhӳng dao ÿӝng lѭӟi tinh thӇ h һ Phonon hoһc Ph cóó năng ă lѭӧng l lѭӧng: : hQphonon = En+ n +11 - En I/ CѪ SӢ KӺ THUҰT THÔNG TIN QUANG 5 /15 /2 010 • • • 21 chuyӇn xuӕng tӯ E2 tӟi E1 gây ra phát xҥ huǤnh quang, có nghƭa rҵng dӏch chuyӇn hѭӟng xuӕng tӯ E2 tӟi E1 xҧy ra vӟi thӡi gian duy trì W2 tӯ vài ms tӟi hàngg ggiӡ giӡ;; do vұy, ұy, W2 >>... vùng quang phә hӗng ngoҥi gҫn gӑi là hӋ thӕng sóng ánh sáng • Các hӋ thӕng thông tin quang sӧi là các hӋ thӕng sóng ánh sáng sӱ dөng sӧi qquang g ÿӇ truyӅn y tҧi tin tӭc và ÿã ÿѭӧc ӧ ӭngg dөng ө g rӝng ӝ g rãi tӯ năm 19 75 • Nh Nh͝ ͝ sӱ dөng các nguӗn quang chính xác và sӧi quang có suy hao thҩp ÿã cho phép phát triӇn rӝng rãi hӋ thӕng thông tin quang sӧi • Qu Quáá trình pphát triӇn hӋ thӕngg thôngg tin. .. ÿӝng ӣ tӕc ÿӝ 1, 7 Gbps vӟi khoҧng lһp 50 km (do suy hao sӧi ӣ bѭӟc sóng 1, 3 Pm còn cao khoҧng 0,5 dB/km) + HӋ thӕng thӕ thông thô tin ti quang thӃ hӋ thӭ ba b hoҥt h t ÿӝng ÿӝ ӣ 1, 55 Pm có ó suy hao h sӧi nhӓ nhҩt (0,2 dB/km), nhѭng lҥi bӏ hҥn chӃ bӣi tán sҳc sӧi quang lӟn ӣ gҫn 1, 55 Pm; ÿӃn năm 19 90, 19 90, hӋ thӕng thông tin quang hoҥt ÿӝng ӣ tӕc ÿӝ Gbps p ; hҥn ҥ chӃ chӫ yӃu là tín hiӋu Ӌ pphҧi tái