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: C˯ sͧ kͿ thu̵t thông tin quang Giҧng viên: viên: Trҫn ThiӋn Chính - Hӑc viӋn Công nghӋ BCVT Phҫn II II:: Thành ph̯n c˯ b̫n cͯa m̩ng quang Giҧng viên: viên: Trҫn ThiӋn Chính - Hӑc viӋn Công nghӋ BCVT Phҫn III III:: Công ngh͏ thông tin quang Giҧng viên: viên: Trҫn ThiӋn Chính - Hӑc viӋn Công nghӋ BCVT Phҫn IV IV:: Thi͇t k͇ h͏ th͙ng thông tin quang Giҧng viên viên:: Trҫn ThiӋn Chính - Hӑc viӋn Công nghӋ BCVT NӜI DUNG MÔN HӐC 5/15/2010 quang g II 8- Cách tӱ q II II 7- Sӧi quang II II 6- Module chӭc II II 5- ChuyӇn ÿәi bѭӟc sóng II II 4- ChuyӇn mҥch quang II II 3- Thành phҫn quang thө ÿӝng II II 2- KhuӃch ÿҥi quang II II 1- Bӝ phát thu quang II II/ THÀNH PHҪN CѪ BҦN CӪA MҤNG QUANG WDM: Ghép bѭӟc sóng WDM: LD:: Laser ÿi ӕt LD DFB:: Phҧn hӗi ngѭӧc phân bӕ DFB FIT:: Sӕ lҫn hѭ hӓng mӝt khoҧng thӡi gian FIT MTBF:: Thӡi gian trung bình giwac lҫn sai hӓng MTBF DBR:: Phҧn xҥ Bragg phân bӕ DBR SOA:: KhuӃch ÿҥi quang bán dүn SOA EDFA:: KhuӃch ÿҥi qquang EDFA g sӧi ppha Erbium FPA:: KhuӃch ÿҥi FabryFPA Fabry-Perot TWA:: KhuӃch ÿҥi sóng chҥy TWA FWM:: Trӝn FWM ӝ bӕn bѭӟc sóngg ((hiӋu Ӌ ӭng) g) 5/15/2010 + + + + + + + + + + + • Các tӯ viӃt Ӄ tҳt: tҳt ҳ: II/ THÀNH PHҪN CѪ BҦN CӪA MҤNG QUANG 5/15/2010 • + BER: BER: Tӹ lӋ bit lӛi ӛ + SRS SRS:: Tán xҥ kích thích Ramman + SBS SBS:: Tán xҥ kích thích Brillouin Ĉӏnh nghƭa thuұt ngӳ chuyên môn: môn: + “Chirp” “Chirp”:: Xung gӑi “Chirp” nӃu tҫn sӕ sóng mang cӫa thay ÿәi theo thӡi gian hay dӏch chuyӇn tҫn sӕ phө thuӝc vào thӡi gian, phә cӫa xung chirp rӝng hѫn phә cӫa xung không chirp + Sӧi G.651: 651: Sӧi quang ÿa mode chiӃt suҩt bұc 50/ 50/125 Pm + Sӧi G.652: 652: Sӧi quang ÿѫn mode g ÿѫn mode dӏch chuyӇn y tán sҳc + Sӧi G.653: 653: Sӧi qquang + Sӧi G.654: 654: Sӧi quang ÿѫn mode dӏch chuyӇn bѭӟc sóng cҳt + Sӧi G.655: 655: Sӧi quang ÿѫn mode dӏch chuyӇn tán sҳc không bҵng II/ THÀNH PHҪN CѪ BҦN CӪA MҤNG QUANG 5/15/2010 II 1- Bӝ phát thu quang II quang:: ĈӇ thông tin hai hѭӟng, bӝ phát thu quang ÿѭӧc kӃt hӧp mӝt bӝ truyӅn tҧi quang II 1.1- B͡ phát quang: II quang: • Laser ÿi ӕt (LD) vӟi ӭng dөng WDM WDM:: + Bӝ phát quang tҥo kênh bѭӟc sóng riêng bѭӟc sóng kӃt hӧp vӟi ӟi h nhӡ hӡ bӝ ghép kênh kê h (MUX) ÿӇ truyӅn t Ӆ ÿi t ê sӧii quang + HӋ thӕng WDM sӱ dөng LD phҧn hӗi ngѭӧc phân bӕ (DFB) ÿӇ tҥo bѭӟc sóng theo yêu cҫu, mӛi LD ÿѭӧc ÿiӅu khiӇn bӣi dòng ÿiӅu chӃ riêng, nhѭng LD lҥi ÿѭӧc tә hӧp lҥi thành mҧng LD ÿӇ phát bѭӟc sóng + Gҫn ÿây viӋc phát triӇn Laser phát xҥ bӅ mһt cӝng hѭӣng ÿӭng (VCSEL) ÿã cho phép chӃ tҥo mҧng LD 32u 32u32 32,, ÿӗng thӡi cNJng ÿã giҧi quyӃt ÿѭӧc p nӕi ánh sángg tӯ tҩt cҧ Laser tích cӵc cӫa mҧng g LD sang g sӧi vҩn ÿӅ gghép quang ÿѫn mode II/ THÀNH PHҪN CѪ BҦN CӪA MҤNG QUANG 5/15/2010 • + Hҥn chӃӃ chӫ yӃu Ӄ cӫa Laser VCSEL chӍ có thӇӇ phát ánh sáng vùng 850 nm Các yêu cҫu cӫa bӝ phát quang mҥng WDM WDM:: + Chҩt hҩ lѭӧng l cӫa ánhh sáng ÿѭӧc ÿ tҥo ra: ra: Ĉӝ rӝng ánhh sáng phát h phҧi h i hҽp h (ÿӇ ghép 40 kênh bѭӟc sóng, cҫn khoҧng cách kênh 100 GHz, vұy cҫn ÿӝ rӝng ánh sáng phҧi nhӓ hѫn GHz ÿӇ tránh xuyên âm) âm);; tӹ lӋ nén mode bên cҥnh (SMSR) phҧi cao (khoҧng 35 y 40 dB) dB);; Laser phҧi hoҥt ÿӝng mode ÿѫn theo chiӅu dӑc (nhӡ sӱ dөng cách tӱ Bragg quang) ÿӇ tránh hӗi tiӃp quang quang;; triӋt khӱ sӵ thay ÿәi ÿӝng, bӣi bѭӟc sóng trung tâm sӁ thay ÿәi Laser DFB ÿѭӧc ÿiӅu khiӇn nhӡ dòng ÿiӋn biӃn thiên (theo yêu cҫu cӫa ӫ kӻ thuұt th ұt ÿiӅu ÿiӅ chӃ); chӃ) hӃ); tͳ nhͷng hͷ yêu ê c̯u ̯ cho h th̭y th̭ ÿi͉u ÿi͉ ch͇ h͇ trc t ti͇ ti͇p không phù hͫp vͣi m̩ng WDM + Công suҩt tiêu thө: thө: Công suҩt tiêu thө cҫn tӕi thiӇu ÿӇ giҧm bӭc xҥ nhiӋt bӣi LD, LD ÿiӅu quan trӑng ÿӕi vӟi bӝ phát WDM bӣi sӁ có nhiӅu LD hoҥt ÿӝng II.1II 1- Bӝ phát thu quang II.1 5/15/2010 + Ĉӝ әn ә ÿӏnh ÿӏnh:: Nhӳng thay ÿәi ә công suҩt ҩ ÿҫu ҫ dүn ү tӟi thay ÿәi ә ÿӝ rӝng ánh sáng phát sӁ gây nên hiӋu ӭng phi tuyӃn sӧi ÿѫn mode nhѭ hiӋu ӭng trӝn bӕn bѭӟc sóng (FWM) hiӋu ӭng tán xҥ kích thích Brillouin (SBS);; ÿӇ giӳ cho khoҧng cách kênh cӕ ÿӏnh cҫn phҧi giӳ cho bѭӟc sóng (SBS) ÿӍnh không biӃn thiên, nӃu không sӁ bӏ mҩt thông tin kênh trӝn lүn gây nên xuyên âm kênh làm tăng tӹ lӋ bit lӛi (BER); (BER); phҧi tӕi thiӇu hóa nhiӉu cѭӡng ÿӝ tѭѫng ÿӕi (RIN), bӣi ÿiӅu làm mҩt әn ÿӏnh công suҩt ÿҫ ÿҫu ra;; cҫn ҫ phҧi hҧi giӳ i әn ә ÿӏnh ÿӏ h ngҳn ҳ vàà dài hҥn, h nhӳng h thay h ÿәi ngҳn hҥn biӃn thiên nhiӋt ÿӝ tác ÿӝng xung quanh, nhӳng thay ÿәi dài hҥn sӵ già hóa cӫa thành phҫn phát Laser + Ĉӝ tin cұy: cұy: Ĉӝ tin cұy thӇ hiӋn bӣi sӕ lҫn hѭ hӓng mӝt khoҧng thӡi gian FIT (vài tӹ giӡ hoҥt ÿӝng tích lNJy) hoһc thӡi gian trung bình giӳa lҫn hѭ hӓng (MTBF) (MTBF);; nhiӋt ÿӝ thay ÿәi ÿӝt ngӝt sӁ ҧnh hѭӣng ÿӃn ÿӝ tin cұy cӫa bӝ phát quang, nhiӋt ÿӝ gҩp ÿôi sӁ làm giҧm MTBF xuӕng 3,5 lҫn tăng FIT lên lҫn ҫ II.1II 1- Bӝ phát thu quang II.1 5/15/2010 • + Khҧ ÿiӅu Ӆ hѭӣng hѭӣng:: HiӋn tҥi hӋ thӕng ӕ 128 kênh ÿã ÿѭӧc thѭѫng mҥi hóa, hӋ thӕng 256 kênh cNJng ÿã ÿѭӧc chӭng minh, vұy cҫn phҧi sӱ riêng ĈiӅu sӁ rҩt tӕn tӯ góc ÿӝ dөng sӕ lѭӧng rҩt lӟn nguӗn sáng riêng sҧn xuҩt cNJng nhѭ bҧo dѭӥng, dѭӥng vұy Laser có khҧ ÿiӅu hѭӣng ÿӕi vӟi tҩt cҧ bѭӟc sóng WDM sӁ trӣ thành quan trӑng nhҩt ÿӇ thiӃt kӃ bӝ phát WDM WDM Ĉһc trѭng mҩu chӕt cӫa Laser có thӇ ÿiӅu hѭӣng tӕc ÿӝ khҧ ÿiӅu hѭӣng ÿӇ phát ÿӗng thӡi mӝt sӕ bѭӟc sóng Laser ÿiӅu hѭӣng hѭӣng:: + Laser ÿiӅu chӍnh nhiӋt ÿӝ tұn dөng sӵ phө thuӝc vào nhiӋt ÿӝ cӫa chӍ sӕ khúc xҥ vùng hoҥt ÿӝng ÿӝng Ĉһc tính sӁ làm trôi bѭӟc sóng ÿӍnh bӭc xҥ bӣi LD LD Phҥm Ph vii ÿiӅu ÿiӅ hѭӣng h ӣ (lên (lê tӟi 10 nm)) vàà tӕc tӕ ÿӝ ÿiӅu ÿiӅ hѭӣng h ӣ (vài ( ài ms) cӫa Laser chѭ chѭa ÿáp ӭng ÿѭӧc yêu cҫu cҫu Tuy nhiên, tác ÿӝng ÿiӅu chӍnh nhiӋt ÿӝ sӱ dөng ÿӇ ÿiӅu hѭӣng bѭӟc sóng bӭc xҥ cӫa mӝt sӕ loҥi ӧ thѭѫngg mҥi ҥ hóa Laser ÿiӅu hѭӣngg ÿã ÿѭӧc II.1II 1- Bӝ phát thu quang II.1 5/15/2010 • 10 + Laser có khҧ ÿiӅu Ӆ hѭӣng cӝng hѭӣng bên làm thay ÿәi ә bѭӟc sóng nhӡ thay ÿәi ÿiӅu kiӋn cӝng hѭӣng ÿӕi vӟi bѭӟc sóng Laser Laser Phҥm vi ÿiӅu cѫ sӣ sӱ dөng cách tӱ nhiӉu xҥ nhѭ mӝt bӝ phҧn xҥ Laser hѭӣng 1500 y 1580 nm, nm ÿӝ phân giҧi bѭӟc sóng pm, pm ÿӝ xác 0,1 nm + Laser có khҧ ÿiӅu hѭӣng phҧn xҥ Bragg phân bӕ (DBR) cөc bӝ ÿiӅu hѭӣng tӕc ÿӝ 10 ns cao hѫn nhiӅu so vӟi tӕc ÿӝ ÿiӅu hѭӣng cӫa Laser có g khҧ năngg ÿiӅu hѭӣngg cӝngg hѭӣngg bên + Laser cӝng hѭӣng bên hӭa hҽn sӁ trӣ thành nguӗn sáng lӵa chӑn cho WDM bӣi chúng kӃt hӧp nhӳng lӧi thӃ nhѭ tӕc ÿӝ cao khҧ phát ÿӗng thӡi nhiӅu bѭӟc sóng sóng Ĉһc trѭng rҩt quan trӑng ÿӕi vӟi mҥng WDM chuyӇn h Ӈ mҥchh gói ói tӕc tӕ ÿӝ cao Nhѭ vұy, Laser có khҧ ÿiӅu hѭӣng nguӗn phát sáng hӭa hҽn nhҩt cho mҥng WDM, tҩt nhiên kӇ cҧ nguӗn sáng cӝng hѭӣng bên trong, cӝng hѭӣng bên ngoài, ÿiӅu chӍnh nhiӋt ÿӝ, ÿӝ mҧng Laser II.1II 1- Bӝ phát thu quang II.1 5/15/2010 • 72 + ChuyӇn Ӈ ÿәi ә bѭӟc sóng toàn quang sӱ dөng hiӋu ӭng phi tuyӃn Ӄ nhѭ ÿiӅu chӃ pha chéo (XPM) trӝn bӕn bѭӟc sóng (FWM) ÿӇ thay ÿәi bѭӟc sóng hoҥt ÿӝng, cho ÿӃn chuyӇn mҥch toàn quang vүn chѭa thӇ thѭѫng mҥi ҥ hóa,, mà mӟi chӍ ÿѭӧc ӧ nghiên g cӭu trongg pphòng g thӱ nghiӋm g Ӌ Nguyên lý hoҥt ÿӝng cӫa chuyӇn ÿәi FWM nhѭ sau sau:: + Tín hiӋu tin tӭc có bѭӟc sóng Os vӟi tín hiӋu dò bѭӟc sóng Op ÿѭӧc ÿѭa vào bӝ khuӃch ÿҥi quang bán dүn (SOA), viӋc sӱ dөng SOA ÿӇ gia tăng thêm hiӋu hiӋ ӭng ӭ FWM bӣi vìì bên bê SOA cѭӡng ӡ ÿӝ ánh h sáng cӫa ӫ môi ôi trѭӡng tích cӵc rҩt cao + Do hiӋu ӭng FWM, bѭӟc sóng mӟi (2Os - Op 2Op - Os) sӁ ÿѭӧc tҥo ra, sau ÿó sӁ sӱ dөng bӝ lӑc ÿӇ lӵa chӑn bѭӟc sóng mӟi, mӟi dӳ liӋu ban ÿҫu truyӅn ÿi bӣi bѭӟc sóng Os sӁ ÿѭӧc bҧo toàn truyӅn ÿi xa hѫn ӣ bѭӟc sóng mӟi Oc = 2Op - Os (nhѭ thӇ hiӋn hình vӁ II II 22c) 22c) + ChuyӇn ÿәi bѭӟc sóng FWM có thӇ truyӅn suӕt vӟi tӕc ÿӝ bit d dҥng tí hiӋu tín hiӋ bҩt kǤ, kǤ nhѭng h hiӋ quҧҧ cӫa hiӋu ӫ chuyӇn h Ӈ ÿәi rҩt ҩt thҩp thҩ II.5II 5- ChuyӇn ÿәi bѭӟc sóng II.5 5/15/2010 s p s p ĈiӋn tӱ TX p - s Bӝ lӑc c =2 p - 73 s Hình II.22b: Chuy͋n ÿ͝i b˱ͣc sóng ÿi͏n - quang RX Hình II.22c: Chuy͋n ÿ͝i b˱ͣc sóng tr͡n b͙n b˱ͣc sóng SOA Hình II.22a: Chͱc c˯ b̫n ChuyӇn ÿәi bѭӟc sóng II.5II 5- ChuyӇn ÿәi bѭӟc sóng II.5 5/15/2010 74 II 6- Các Module chӭc năng: II năng: • Nhӳng thành phҫn quang thө ÿӝng tích cӵc nhѭ ÿã mô tҧ ӣ cho phép nhà thiӃt kӃ hӋ thӕng xây dӵng Module chӭc hay gӑi phân hӋ hoһc cөm lҳp ráp • Ĉӕi vӟi mҥng quang sӧi, khӕi chӭc cѫ bҧn ÿó Module xen/rӁ quang (OADM) kӃt nӕi chéo quang (OXC) II 6.1- Module xen/rͅ qquang II g ((OADM) (OADM): ): • Chӭc cѫ bҧn cӫa OADM tách kênh chèn thêm kênh vào luӗng dӳ liӋu cӫa mҥng • OADM tƭnh hay cӕ ÿӏnh dӉ dàng xây dӵng: dӵng: ÿѫn giҧn sӱ dөng bӝ lӑc quang ÿӇ lӵa l chӑn h bѭӟc b ӟ sóng ó tách tá h vàà ghép kênh kê h ÿӇ chèn hè thêm thê kênh kê h mӟi ӟi ӣ bѭӟc sóng, bӣi mӛi bѭӟc sóng mҥng WDM ÿѭӧc kӃt hӧp mӝt kênh riêng biӋt (nhѭ hình vӁ II II 223a) 223a) HiӋn có hai công nghӋ chӫ yyӃu sӱ dөngg ÿӇ lӑc rӁ bѭӟc sóngg bӝ lӑc ggiao thoa màng g mӓng g cách tӱ quang Bragg II/ THÀNH PHҪN CѪ BҦN CӪA MҤNG QUANG 5/15/2010 75 + OADM ÿӝng gӑi OADM có khҧ cҩu ҩ hình (COADM) hoһc OADM tái sҳp xӃp (cҩu trúc thӇ hiӋn hình vӁ II II 23b, 23b, Module bao gӗm: gӗm: bӝ tách kênh WDM, chuyӇn mҥch 2u2, bӝ suy hao có khҧ biӃn ÿәi, bӝ gghép p kênh WDM WDM Luӗngg dӳ liӋu Ӌ bѭӟc sóngg (O1, O2, ,, ON) ÿѭa vào Module qua ÿҫu vào sӧi quang, lѭu lѭӧng ÿӃn bӝ tách kênh theo mӝt bѭӟc sóng riêng, chuyӇn mҥch 2u2 ӣ trҥng thái truyӅn qua cho phép kênh thông qua, ӣ trҥng thái kӃt nӕi chéo ghép tách bѭӟc sóng, bӝ suy hao có khҧ biӃn ÿәi ÿӇ cân bҵng công suҩt ánh sáng cӫa tҩt cҧ kênh II 6.1- Module k͇t n͙i chéo quang (OXC) II (OXC):: • OXC tƭnh dӵa cѫ sӣ ghép/tách bѭӟc sóng thө ÿӝng hoһc ÿӏnh tuyӃn bѭӟc sóngg nhѭ ÿã thҧo luұn ұ ӣ ((nhѭ hình vӁ II II 12) 12) • OXC ÿӝng có hai loҥi loҥi:: mӝt loҥi bӝ chuyӇn ÿәi bѭӟc sóng (hình II 24a), II 24a), mӝt loҥi khác có bӝ chuyӇn ÿәi bѭӟc sóng (hình II II 24b) 24b) • OXC bӝ chuyӇn ÿәi bѭӟc sóng: sóng: trung kӃ tӟi M phân phӕi lѭu l lѭӧng ÿ ӡ dài vàà lѭu ÿѭӡng l lѭӧng l vùng ù tӟi OXC II.6II 6- Các Module chӭc II.6 5/15/2010 76 + Mӛi ӛ trung kӃӃ mang bѭӟc sóng tӯ O1 tӟi ON ÿѭa vào tách kênh ÿӇӇ tách lѭu lѭӧng ÿӃn, mӛi bѭӟc sóng ÿѭӧc dүn tӟi chuyӇn mҥch NuN, vұy mӛi chuyӇn mҥch hoҥt ÿӝng ӣ bѭӟc sóng riêng riêng ChuyӇn mҥch ÿҫu tiên hoҥt ÿӝng vӟi tín hiӋu Ӌ tӯ tҩt cҧ trungg kӃ mangg bӣi bѭӟc sóngg O1, chuyӇn y mҥch ҥ thӭ hoҥt ÿӝng vӟi tҩt cҧ tín hiӋu vào ӣ bѭӟc sóng O2 cӭ tiӃp tөc tөc Sau chuyӇn mҥch, tҩt cҧ bѭӟc sóng ÿѭӧc dүn tӟi bӝ ghép kênh tѭѫng ӭng, tҥi ÿây chúng ÿѭӧc “ghép lѭng” vӟi luӗng dӳ liӋu riêng ӣ O1 tӟi ON, cҫn có M bӝ rӁ/ghép kênh M chuyӇn mҥch, mҥch chuyӇn mҥch có cҩu hình NuN + OXC ÿӝng có bӝ chuyӇn ÿәi bѭӟc sóng nhѭ hình vӁ II II 24b, 24b, tín hiӋu thông tin tӯ trung kӃ ÿѭӧc tách kênh dүn tӟi chuyӇn mҥch quang, lѭu ý rҵng cҫn phҧi có chuyӇn mҥch lӟn hѫn vӟi cҩu hình tӕi thiӇu MN MNu uMN, tín hiӋ ÿѭӧc hiӋu ÿ chuyӇn h Ӈ mҥchh ÿѭa ÿ vào bӝ chuyӇn h Ӈ bѭӟc b ӟ sóng ó tҥii ÿây ÿâ chúng hú ÿѭӧc ÿ chuyӇn ÿәi thành bѭӟc sóng tѭѫng ӭng tӯ O1 tӟi ON, mӛi bѭӟc sóng ÿѭӧc ghép bӣi bӝ ghép kênh truyӅn ÿi trung kӃ riêng biӋt biӋt TiӋn lӧi ӧ cӫa OXC có bӝӝ chuyӇn y ÿәi bѭӟc sóngg bҩt kǤǤ mӝt ӝ bѭӟc sóng g ÿӃn cNJng có thӇӇ ÿѭӧc chuyӇn Ӈ mҥch ÿӇӇ tӟi cәng ә ÿҫu ҫ ӣ bѭӟc sóng bҩt ҩ kǤ II.6II 6- Các Module chӭc II.6 2, 3, ., N 5/15/2010 DEMUX 2, ., N MUX Tín hiӋu giám sát Bӝ suy hao có khҧ biӃn ÿәi Lѭu lѭӧng rӁ nӝi bӝ 1, 2, , N ChuyӇn mҥch 2×2 Hình II.23b: Module xen/rͅ quang ÿ͡ng (DOADM) Lѭu lѭӧng xen nӝi bӝ 1, Vào sӧi quang 1, Ghép kênh Hình II.23a: Module xen/rͅ quang tƭnh (SOADM) Bӝ lӑc II.6II 6- Các Module chӭc II.6 2, 3, ., N Ra sӧi quang 1, 77 5/15/2010 II.6II 6- Các Module chӭc II.6 78 5/15/2010 2, 3, ., 2, 3, ., 2, 3, ., Trung kӃ M 1, Trung kӃ 1, Trung kӃ 1, N N N MUX MUX MUX Hình II.24b: K͇t n͙i chéo quang (OXC) có b͡ chuy͋n ÿ͝i quang Lѭu lѭӧng rӁ nӝi bӝ ChuyӇn mҥch quang Lѭu lѭӧng xen nӝi bӝ DEMUX DEMUX DEMUX ChuyӇn ÿәi bѭӟc sóng II.6II 6- Các Module chӭc II.6 1, 1, 1, ., N ., N ., N OXC Trung kӃ M 2, 3, Trung kӃ 2, 3, Trung kӃ 2, 3, 79 5/15/2010 80 II 7- Sӧi quang: II quang: • Ánh sáng truyӅn sӧi quang nhӡ lһp lҥi phҧn xҥ toàn phҫn bên ӣ vùng biên giӳa lõi - vӓ thӫy tinh • Sӧii quang có khҧ kh lӟn l vô ÿӇ truyӅn Ӆ thông h tin i khoҧng kh cách h rҩt ҩ xa, sӧi quang có nhӳng tiӋn lӧi nhѭ: nhѭ: + Suy hao truyӅn dүn thҩp + Dung D l lѭӧng t Ӆ thông truyӅn thô tin ti lӟn lӟ + Không bӏ ҧnh hѭӣng cӫa ÿiӋn tӯ trѭӡng + Trӑng lѭӧng nhҽ hѫn cáp ÿӗng + Không Khô phát há sinh i h tia i lӱa lӱ bӏ ngҳn ҳ mҥchh + Nguӗn vұt liӋu thô có khҧ cung cҩp vô tұn • Nhӳng bҩt lӧi cӫa sӧi quang: quang: Hàn nӕi rӁ nhánh khó khăn hѫn cáp ÿӗng, sӧii quang không khô linh li h ÿӝng ÿӝ nhѭ h sӧii cáp ÿӗng ÿӗ II/ THÀNH PHҪN CѪ BҦN CӪA MҤNG QUANG 5/15/2010 81 thông tin lӟn quan trӑng nhҩt, hiӋn suy hao cӫa sӧi quang có ÿӝ tinh khiӃt cao vào khoҧng 0,15 dB/km ӣ bѭӟc sóng 1,55 Pm II 7.1- Kẖu ÿ͡ s͙ (NA) cͯa sͫi quang II quang:: • Sӧi quang bao gӗm lõi có chiӃt suҩt khúc xҥ cao hѫn ӣ trung tâm, vӓ xung quanh sӧi có chiӃt suҩt khúc xҥ thҩp hѫn • Ҩnh sáng ÿi ngang qua lõi thӫy tinh bӏ lһp lҥi phҧn xҥ toàn phҫn bên ӣ vùng biên giӳa lõi vӓ, sӧi quang có hai ÿѭӡng truyӅn sóng, mӝt truyӅn theo ÿѭӡng Zigzag mһt phҷng chӭa trөc sӧi (nhѭ hình vӁ II 25a) II 25a) gӑi tia kinh tuyӃn, mӝt truyӅn theo ÿѭӡng xoҳn ӕc xung quanh trung tâm sӧi gӑi tia xiên (nhѭ hình vӁ II II 25b) 25b) • Do tia sáng truyӅn dӵa vào phҧn xҥ toàn phҫn bên trong, nên tӗn tҥi mӝt góc lӟn nhҩt gӑi góc phҧn xҥ toàn phҫn, nӃu nhѭ góc cӫa tia sáng tӟi vѭӧt giӟi hҥn sӁ không xҧy phҧn xҥ toàn phҫn bên sӧi • Trong sӕӕ nhӳng tiӋn lӧi cӫa sӧi quang suy hao thҩp ҩ dung lѭӧng truyӅn Ӆ II.7II 7- Sӧi quang II.7 n2 (II 17) (II 17) (II 19) (II 19) (II 18) (II 18) n12 n22 (II 20) (II 20) 5/15/2010 h 6,30 hѫn 82 • Ví dө NA = 0,11 vӟi n1 = 1,454 n2 = 1,450 có nghƭa góc tӟi không lӟn NA n0sin sin) )c gӑi khҭu ÿӝ sӕ (NA) cӫa sӧi quang • Phѭѫng trình (II (II 19) 19) chӍ rõ góc tӟi lӟn nhҩt ӣ mһt cuӕi cӫa sӧi, ÿҥi lѭӧng n12 n22 n1 sin 90 T c n0 sin) c • Tӯ (II (II 17 17)), 17), ) (II (II 18 18)) suy ra:: n0 sin) c tӟi tӟi hҥn )c ӣ ÿҫu cuӕi sӧi quang là: là: • n1, n2 chiӃt suҩt khúc xҥҥ cӫa lõi vӓ thӫyy tinh,, theo ÿӏnh ӏ luұt ұ Snell,, g góc n1 sin T c • Góc tӟi hҥn ӣ giao diӋn lõi - vӓ là:: II.7II 7- Sӧi quang II.7 5/15/2010 a Vӓ Lõi n1 n2 Hình II.25b: Tia xiên cͯa sͫi quang Hình II.25a: Tia kinh tuy͇n cͯa sͫi quang C II.7II 7- Sӧi quang II.7 n1 n2 83 5/15/2010 84 II 7.2- Suy hao truy͉n II ͉ cͯa sͫi quang: quang: • Hình vӁ II II 26 cho thҩy suy hao truyӅn cӫa sӧi thӫy tinh Silica (dB/km) ӭng vӟi bѭӟc sóng O (Pm), hình dҥng nói chung cӫa ÿѭӡng cong suy hao có dҥng V vӟi tӕi thiӇu ӣ 1,55 Pm, m vùng lân cұn 1,55 Pm ÿѭӡng cong suy hao ÿo ÿҥc cho thҩy giӟi hҥn tính toán có thӇ ÿҥt tӟi ÿѭӧc theo lý thuyӃt • Vùng ÿѭӡng cong suy hao ÿo ÿѭӧc tӯ 1,0 tӟi 1,5 Pm sai lӋch so vӟi ÿѭӡng cong tính toán tӕi thiӇu hóa cөc bӝ quan sát thҩy ӣ O = 1,15 15// 1,3 Pm • Phía bên trái cӫa ÿѭӡng cong V, tán xҥ Rayleigh (nhѭ ÿã biӃt tán xҥ tӯ phҫn nhӓ hѫn bѭӟc sóng ánh sáng) góp phҫn chӫ yӃu vào ÿѭӡng cong suy hao, tán xҥ Rayleigh gây bӣi tính không ÿӗng ÿӅu sӧi thӫy tinh nung chҧy cNJng nhѭ tính không ÿӗng ӗ ÿӅu Ӆ kӃt Ӄ hӧp vӟi chҩt ҩ pha thêm vào ÿӇӇ làm tăng chiӃt suҩt khúc xҥ cӫa lõi thӫy tinh • Tán xҥ Rayleigh tӹ lӋ vӟi O-4, vұy tәng tán xҥ Rayleigh giҧm xuӕng rҩt nhanh theo O tăng II.7II 7- Sӧi quang II.7 5/15/2010 • • • 85 trung chҩt pha thêm, thӵc tӃ sӧi quang có lõi thӫy tinh Silica tinh khiӃt vӓ pha chҩt Flo suy hao nhӓ hѫn sӧi có lõi pha GeO2 Thêm nӳa, nӳa suy hao phía bên trái ÿѭӡng cong suy hao hình V ӣ O = 0,1 Pm vùng cӵc tím ÿoҥn cuӕi dӏch chuyӇn ÿiӋn tӱ cӫa Silica nung chҧy, tәng suy hao nhӓ hѫn suy hao tán xҥ Rayleigh TiӃp theo, suy hao phía bên phҧi cӫa ÿѭӡng cong suy hao hình V thӇ hiӋn ÿoҥn cuӕi hҩp thө hӗng ngoҥi ӣ O = 10 Pm trùng khӟp vӟi dӏch chuyӇn dang ÿӝng cӫa lѭӟi tinh thӇ Si Si O thӫy tinh Cuӕi cùng, ÿӍnh xuҩt hiӋn ӣ O = 1,38 Pm ÿѭӡng cong suy hao ÿo ÿҥc sӵ có mһt cӫa ion OH, xҧy suy hao tăng ӣ O = 1,38 Pm sӵ hҩp ҩ thө rҩt mҥnh cӫa ion OH tҥi O = 2,72 Pm, ÿӇ giҧm suy hao cҫn giҧm sӕ lѭӧng ion OH xuӕng dѭӟi 0,1 ppb (parts per bilion, 10-9) • Tәng ә suy hao tán xҥ Rayleigh có thӇӇ giҧm xuӕng ӕ nhӡ giҧm bӟt mӭc ÿӝ tұp II.7II 7- Sӧi quang II.7 [...]... phát 5/15 /20 10 Sӧi quang KhuӃch ÿҥi Hình II.7a: B͡ khu͇ch ÿ̩i quang s͵ dͭng nh˱ các b͡ khu͇ch ÿ̩i ÿ˱ͥng truy͉n Máy phát Bӝ khuӃch ÿҥi ÿѭӡng truyӅn II.2II 2- KhuӃch ÿҥi quang II .2 27 5/15 /20 10 Hình II.8: Module khu͇ch ÿ̩i quang sͫi EDFA II.2II 2- KhuӃch ÿҥi quang II .2 28 5/15 /20 10 29 II.3- Thành phҫn II ҫ quang thө ÿӝng II 3.1- B͡ ghép n͙i/ tách rͅ quang II • Bӝ ghép nӕi quang: quang: + Ghép nӕi quang là... xҥ ra Photon có cùng năng lѭӧng hay cùng bѭӟc sóng vӟi tín hiӋu quang ÿҫu vào + Do ÿó, ÿó ӣ ÿҫu ra là tín hiӋu quang ÿã ÿѭӧc khuӃch ÿҥi II.2II 2- KhuӃch ÿҥi quang II .2 5/15 /20 10 21 • Hai loҥi SOA SOA:: KhuӃch ÿҥi Fabry Fabry Perot (FPA), khuӃch ÿҥi sóng chҥy (TWA) II.2II 2- KhuӃch ÿҥi quang II .2 N 5/15 /20 10 ZN 2SQ R N R 2 LN (II 3) (II 22 + N là mӝt sӕ nguyên, LR là chiӅu dài vùng cӝng hѭӣng tích cӵc,... II.2II 2- KhuӃch ÿҥi quang II .2 5/15 /20 10 24 II 2. 2- Khu͇ch II ͇ ÿ̩i quang sͫi (FOA) • Gҫn ÿây vӟi viӋc sӱ dөng các sӧi quang pha chҩt kích hoҥt (ÿҩt hiӃm) ÿӇ làm các bӝ khuӃch ÿҥi quang và ÿѭӧc xem là sӧi tích cӵc bӣi vì chúng có khҧ năng khuӃch ÿҥi tín hiӋu quang, quang hѫn nӳa lҥi có tính chҩt bӭc xҥ ánh sáng hoһc tái tҥo tín hiӋu quang nӃu nhѭ có kích thích phù hӧp • Bӝ khuӃch ÿҥi sӱ dөng sӧi quang. .. triӇn các bӝ thu phát mҥng WDM sӁ ÿѭӧc xây trӑng dӵng trên cѫ sӣ các mҥch tә hӧp quang ÿiӋn tӱ vӟi các mҧng thu phát quang có thӇ kӃt hӧp trên cùng mӝt “chip” II.1II 1- Bӝ phát và thu quang II.1 5/15 /20 10 II.1II 1- Bӝ phát và thu quang II.1 18 5/15 /20 10 19 II 2- KhuӃch II Ӄ ÿҥi quang: quang: • Tr Trên ên các tuyӃn thông tin quang truyӅn thӕng, khi cӵ ly truyӅn dүn dài tӟi mӭc phân bә suy hao không thӓa... ӣ dҧi bѭӟc sóng tӯ 0,5 y 3,5 Pm II.2II 2- KhuӃch ÿҥi quang II .2 5/15 /20 10 • 25 + Bӝ khuӃch ÿҥi quang sӧi pha Neodymium (NDFA) hoҥt ÿӝng trong vùng bѭӟc sóng 1,06 Pm và 1, 32 Pm là vùng có tán sҳc sӧi nhӓ nhҩt + Bӝ khuӃch kh Ӄ h ÿҥi ÿ i quang sӧii pha h Erbium bi ( (EDFA) ) hoҥt h ÿ ÿӝng trong vùng cӱa sә có suy hao sӧi nhӓ nhҩt ӣ 1,55 Pm và 2, 7 Pm + Bӝ khuӃch ÿҥi quang sӧi pha Praseodymium (PDFA) hoҥt... G s 1 R 2 2 ª Z Z 0 L º GFPA Z 4 RG sin (II 1) (II s « » Q P in ¬ ¼ 1 RG s 2 + Z và Z0 là tҫn sӕ góc hiӋn tҥi và trung tâm, tâm FPA cho ra các ÿӍnh khuӃch ÿҥi gӑi là gӧn sóng khuӃch ÿҥi ӣ tҫn sӕ (bѭӟc sóng) cӝng hѭӣng, bѭӟc sóng sau:: cӝng hѭӣng ON nhѭ sau 2 LR ON (II 2) ((II • HӋ sӕӕ khuӃch Ӄ ÿҥi cӫa FPA (GFPA): II.2II 2- KhuӃch ÿҥi quang II .2 P in G s Z (II 4) (II 5/15 /20 10 23 + * là... khuӃch ÿҥi và suyy hao sӧi q quang g • Các ӭng dөng ÿӕi ӕ vӟi FOA nhѭ thӇӇ hiӋn trên hình vӁ II II 7a, b, c: II.2II 2- KhuӃch ÿҥi quang II .2 KhuӃch ÿҥi Sӧi quang Máy thu KhuӃch ÿҥi Bӝ khuӃch ÿҥi công suҩt Sӧi quang Máy thu Máy phát Hình II.7c: B͡ khu͇ch ÿ̩i quang s͵ dͭng nh˱ các b͡ ti͉n khu͇ch ÿ̩i Sӧi quang KhuӃch ÿҥi Bӝ tiӅn khuӃch ÿҥi Máy thu Hình II.7b: B͡ khu͇ch ÿ̩i quang s͵ dͭng nh˱ các b͡ tăng... nghӋ, thông tin có thӇ ÿѭӧc khuӃch Ӄ ÿҥi trӵc tiӃp Ӄ tín hiӋu quang trên ÿѭӡng truyӅn Ӆ mà không cҫn ҫ phҧi qua quá trình biӃn ÿәi ÿiӋn, ÿó chính là kӻ thuұt khuӃch ÿҥi quang • Kӻ thuұt này ÿã khҳc phөc ÿѭӧc hҥn chӃ cӫa các trҥm chuyӇn ÿәi quang ÿiӋn - quang nhѭ băng tҫn, tҫn cҩu trúc, trúc cҩp nguӗn, nguӗn ҧnh hѭӣng cӫa nhiӉu ÿiӋn, ÿiӋn II/ THÀNH PHҪN CѪ BҦN CӪA MҤNG QUANG 5/15 /20 10 20 II 2. 1- Khu͇ch... hình vӁ II II 2b, trong ÿó bӝ thu ÿѭӧc ÿiӅu hѭӣng ÿӇ lӵa chӑn ÿѭӧc bѭӟc sóng mong muӕn, nhѭng bӝ phát lҥi phát ÿi bѭӟc sóng cӕ ÿӏnh • Vì hҫu hӃt các bӝ phát trong mҥng WDM ngày nay thӵc hiӋn vӟi các bӝ phát bѭӟc sóng cӕ ÿӏnh, nên cách thӭ hai FTTR sӁ sӱ dөng chӫ yӃu trong các hӋ thӕng thông tin quang II.1II 1- Bӝ phát và thu quang II.1 5/15 /20 10 II.1II 1- Bӝ phát và thu quang II.1 13 5/15 /20 10 • • 14... sӧi quang khác nhau, cҩu hình ÿѫn giҧn là 2u2 nhѭ trên hình vӁ II II 9 + Vì các loҥi sӧi quang ÿӅu cho phép ánh sáng truyӅn qua theo mӝt hѭӟng, nên ê bӝ ghép hé nӕi ӕi quang loҥi l i này à là bӝ ghép hé nӕi ӕi cóó hѭӟng h ӟ + Nhѭ vұy, bӝ ghép nӕi quang hai hѭӟng là thiӃt bӏ cho phép ánh sáng truyӅn qua theo hai hѭӟng ngѭӧc nhau + Bӝ ghép nӕi quang ÿѭӧc sҧn xuҩt bҵng cách ghép hai hoһc nhiӅu sӧi quang