Tìm hiểu bộ khuếch đại quang sợi pha trộn ERBIUM (EDFA)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Môn Thông Tin Quang Đề tài: Tìm hiểu khuếch đại quang sợi pha trộn ERBIUM (EDFA) LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, thông tin quang ứng dụng phát triển mạnh Việt Nam hầu hết quốc gia giới Để tuyến cáp quang phát huy hiệu truyền cự ly xa phải có khuếch đại phù hợp Bộ khuếch đại quang sợi đời thay trạm lặp Bộ khuếch đại quang sợi EDFA thực khuếch đại trực tiếp tín hiệu quang mà thông qua trình biến đổi tín hiệu điện Nó khắc phục nhiều hạn chế trạm lặp băng tần, cấu trúc phức tạp, ảnh hưởng nhiễu điện từ Chính điều nhóm chúng em lựa chọn đề tài: “Tìm hiểu khuếch đại quang sợi pha trộn Erbium (EDFA)” để làm tập lớn Trong trình tìm hiểu, chúng em tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong nhận ý kiến bảo cô toàn thể bạn để nhóm em hoàn thiện Chúng em muốn gửi lời cảm ơn chân thành tới cô TS Hoàng Phương Chi bảo giúp đỡ chúng em thực đề tài Hà Nội, ngày 31 tháng 03 năm 2016 Nhóm sinh viên MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH VẼ DANH SÁCH BẢNG BIỂU .5 PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC .6 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU KHUẾCH ĐẠI QUANG 1.1Sơ đồ khối hệ thống thông tin quang 1.2Khuếch đại quang .8 1.3Nguyên lý khuếch đại quang .9 1.4Phân loại khuếch đại quang .10 CHƯƠNG 2: KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI PHA TRỘN ERBIUM (EDFA) 12 2.2Cấu trúc .12 2.2 Nguyên lý hoạt động 14 2.3Yêu cầu nguồn 16 2.4Phổ khuếch đại 21 2.5Các tham số .23 2.6Ưu, nhược điểm 27 2.7Ứng dụng 27 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG .29 3.1 Mục đích 29 3.2 Mô 29 KẾT LUẬN – ĐÁNH GIÁ .34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống thông tin quang Hình 1.2: Sơ đồ khối trạm lặp .8 Hình 1.3: Các tượng biến đổi quang điện Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc khuếch đại EDFA 12 Hình 2.2: Cấu trúc hình học lõi sợi pha tạp Erbium 13 Hình 2.3: Giản đồ mức lượng ion Er3+ 14 Hình 2.4: Nguyên lý khuếch đại EDFA 15 Hình 2.5: Cấu hình bơm thuận 19 Hình 2.6: Đồ thị phụ thuộc cường độ tín hiệu theo chiều dài sợi 19 Hình 2.7: Cấu hình bơm ngược 19 Hình 2.8: Đồ thị phụ thuộc cường độ tín hiệu theo chiều dài sợi 20 Hình 2.9: Cấu hình bơm hai chiều .20 Hình 2.10: Đồ thị phụ thuộc cường độ tín hiệu theo chiều dài sợi 21 Hình 2.11: Phổ đầu quang tiêu biểu EDFA .22 Hình 2.12: Đồ thị biểu diễn công suất bão hoà tăng tuyến tính .24 Hình 3.1 Mô hình khuếch đại EDFA thiết kế phần mềm Optisystem 30 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1: So sánh SOA OFA 10 Bảng 3.1 Sự thay đổi độ khuếch đại hệ số nhiễu thay đổi công suất bơm 30 Bảng 3.2 Sự thay đổi độ khuếch đại hệ số nhiễu bước sóng bơm thay đổi .31 Bảng 3.3 Sự thay đổi độ khuếch chiều dài sợi EDF thay đổi 32 PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC Vân Anh Nhóm trưởng Giới thiệu khuếch đại quang Nguyên lý khuếch đại quang EDFA Lan Anh Cấu trúc khuếch đại EDFA Ứng dụng EDFA Tâm Yêu cầu nguồn bơm EDFA Ưu, nhược điểm EDFA Minh Các tham số EDFA Hoàng Phổ khuếch đại Mô CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU KHUẾCH ĐẠI QUANG 1.1 Sơ đồ khối hệ thống thông tin quang Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống thông tin quang Cấu trúc hệ thống thông tin quang mô tả qua thành phần • Bộ phát quang • Bộ thu quang • Môi trường truyền dẫn (cáp sợi quang) Tín hiệu điện từ thiết bị đầu cuối đưa đến E/O để chuyển đổi thành tín hiệu quang, sau vào cáp quang Khi truyền qua sợi quang, công suất tín hiệu bị suy hao giãn rộng xung Tới đầu bên sợi quang, tín hiệu đưa vào O/E để tạo lại tín hiệu điện, khôi phục lại nguyên dạng ban đầu mà thiết bị đầu cuối gửi • Khối E/O : phát quang hay nguồn quang, có nhiệm vụ nhận tín hiệu điện đưa đến, biến tín hiệu thành tín hiệu quang, đưa tín hiệu quang lên đường truyền (sợi quang) • Khối O/E : thu quang, tín hiệu quang truyền đến đầu thu, tín hiệu quang nhận biến trở lại thành tín hiệu điện đầu phát • Trạm lặp : truyền sợi quang, công suất tín hiệu quang bị suy hao dần Nếu cự ly xa đầu thu không nhận không nhận biết tín hiệu ban đầu Lúc ta phải sử dụng đến trạm lặp (trạm tiếp vận) với chức khuếch đại tín hiệu để sau tín hiệu hồi phục tiếp tục truyền tới đầu thu Trạm lặp có vai trò quan trọng hệ thống thông tin quang Báo cáo tập trung vào việc giới thiệu vấn đề đặc trưng khuếch đại quang nói chung EDFA nói riêng 1.2 Khuếch đại quang Như đề cập đến trên, suy hao sợi quang hệ thống truyền dẫn quang cự ly dài khắc phục việc sử dụng trạm lặp Trạm lặp quang điện nhằm khuếch đại tín hiệu quang qua nhiều bước Cụ thể thể hình vẽ sau Hình 1.2: Sơ đồ khối trạm lặp Tuy nhiên sử dụng hệ thống truyền dẫn truyền dẫn đa bước song hệ thống WDM, nhiều trạm lặp cần sử dụng để khuếch đại tái tạo kênh quang có bước sóng khác Việc làm hệ thống WDM phức tạp lên nhiều Vậy thay sử dụng khuếch đại điện, khuếch đại miền quang đáp ứng yêu cầu tang chất lượng tín hiệu, đồng thời phức tạp hệ thống giảm thiểu nhiều Đây khuếch đại quang, tín hiệu ánh sáng khuếch đại trực tiếp miền quang mà chuyển đổi sang miền điện So với trạm lặp thông thường, khuếch đại quang có ưu điểm sau: • Khuếch đại trực tiếp tín hiệu quang, mạch tái tạo thời gian hay mạch phục hồi (bộ biến đổi E/O, O/E) • Nâng cấp hệ thống đơn giản không phụ thuộc vào tốc độ bit phương thức điều chế tín hiệu • Có khả khuếch đại nhiều tín hiệu có bước sóng khác đường truyền sợi quang 1.3 Nguyên lý khuếch đại quang Dựa tượng phát xạ kích thích cộng hưởng xảy trình khuếch đại Hình 1.3: Các tượng biến đổi quang điện Hiện tượng phát xạ kích thích xảy điện tử trạng thái lượng cao E2 bị kích thích photon có lượng hv 12 với độ chênh lệch lượng trạng thái lượng cao trạng thái lượng thấp điện tử (Eg = E2 – E1) Khi đó, điện tử chuyển từ mức lượng cao xuống mức lượng thấp tạo photon có lượng lượng kích thích ban đầu Như từ photon ban đầu tạo hai photon có phương truyền, phân cực, pha tần số (tính kết hợp ánh sáng), hay nói cách khác việc khuếch đại ánh sáng thực Hiện tượng hấp thụ xảy photon có lượng hf bị hấp thụ điện tử trạng thái lượng thấp Quá trình xảy lượng hf 12 photon độ chênh lệch hai mức lượng E g = E2 – E1 Khi đó, điện tử nhận lượng từ photon chuyển lên trạng thái cao Đồng nghĩa với tin hiệu ánh sáng bị suy hao bớt Quá trình xảy đồng thời với tượng phát xạ tự phát phát xạ kích thích môi trường tích cực khuếch đại Hiện tượng phát xạ tự phát xảy điện tử chuyển trạng thái lượng từ mức cao xuống mức thấp phát lượng dạng photon ánh sáng Quá trình xảy tự nhiên trạng thái lượng cao trạng thái lượng bền vững điện tử Sau thời gian sống (lifetime) điện tử mức lượng cao, điện tử tự động chuyển trạng thái lượng thấp Mặc dù tượng phát xạ tự phát tạo photon ánh sáng không tạo độ lợi khuếch đại khuếch đại quang Do xảy tự phát không phụ thuộc vào ánh sáng đưa vào, không thiết cần ánh sáng vào mà có lượng ánh sáng ngõ Ngoài ánh sáng tượng phát xạ tự phát tính kết hợp tượng phát xạ kích thích Do mà xem nguyên nhân gây nhiễu khuếch đại quang 1.4 Phân loại khuếch đại quang Quá trình khuếch đại ánh sáng diễn môi trường gọi vùng tích cực (active medium) Tín hiệu quang khuếch đại với độ lợi tùy thuộc vào lượng cung cấp từ nguồn bơm bên (Pump Source) Tính chất nguồn bơm phụ thuộc vào cấu tạo vùng tích cực Người ta phân loại khuếch đại quang dựa cấu tạo vùng tích cực sau: Bảng 1: So sánh SOA OFA Khuếch đại quang bán dẫn SOA Khuếch đại quang sợi OFA Vùng tích cực Vật liệu bán dẫn Sợi quang pha đất Nguồn bơm Năng lượng ánh sáng (laser) Dòng điện có bước sóng nhỏ bước sóng tín hiệu Trong tập lớn này, khuếch đại quang sợi OFA đề cập Tùy theo loại đất pha lõi sợi quang, bước sóng nguồn bơm vùng ánh sáng đầu khuếch đại OFA thay đổi: Hình 2.10: Đồ thị phụ thuộc cường độ tín hiệu theo chiều dài sợi Với yêu cầu cho trước mức tín hiệu, mức tăng ích, yêu cầu tạp âm, dòng bơm… ta cần có chiều dài sợi tối ưu để đạt hệ số khuếch đại tốt theo yêu cầu Hệ số khuếch đại phụ thuộc vào chiều dài L khuếch đại: với dòng bơm cố định, đoạn sợi pha tạp thừa không bơm đủ, đoạn hấp thụ mạnh tín hiệu, làm yếu hệ số khuếch đại nhiều, Giá trị tối ưu L phụ thuộc vào công suất bơm nồng độ Er3+ pha tạp cao hay thấp 2.4Phổ khuếch đại Phổ khuếch đại EDFA tham số quan trọng băng tần khuếch đại yếu tố để xác định băng tần truyền dẫn Hình dạng phổ khuếch đại phụ thuộc vào chất sợi quang, loại tạp chất (Ge, Al) nồng độ tạp chất pha lõi sợi quang Kết thực nghiệm cho thấy việc pha tạp Al P lõi sợi thủy tinh trộn Er3+ có tác dụng mở rộng phổ khuếch đại Người ta chứng minh việc pha tạp Al thu mức khuếch đại cao mặt phẳng trải vùng bước sóng từ 1540nm đến 1560nm Đặc biệt sợi EDF gốc Frouride cho ta vùng khuếch đại phẳng dải bước sóng từ 1530nm đến 1560nm Phổ đầu tín hiệu đầu vào Phổ đầu có tín hiệu đầu vào Hình 2.11: Phổ đầu quang tiêu biểu EDFA Phổ sợi pha tạp Ge/Er có mặt cắt gồm hai đỉnh 1536nm 1552nm, phổ khuếch đại rộng không phẳng dẫn đến việc hệ số khuếch đại khác với bước sóng khác Nếu độ lợi kênh không đồng nhất, dẫn đến qua nhiều tầng EDFA, sai số độ lợi tích lũy tuyến tính đến mức tới đầu thu kênh bước sóng có độ lợi cao làm cho đầu vào máy thu tải Ngược lại, kênh tín hiệu có độ lợi nhỏ tỉ số SNR không đạt yêu cầu Biện pháp khắc phục: • Chọn lựa bước sóng có độ lợi gần Trong dải 1530nm-1565nm chọn 40 bước sóng làm bước sóng công tác WDM • Công nghệ cân độ lợi: dùng cân (equalizer) hấp thụ bớt công suất bước sóng có độ lợi lớn khuếch tăng công suất bước sóng có độ lợi nhỏ • Thay đổi thành phần trộn sợi quang: trộn thêm AL/P/Er hay AL/F/Er Phổ khuếch đại sợi pha tạp Al/P/Er có vùng khuếch đại rộng nằm khoảng từ 1545nm đến 1560nm có đỉnh khuếch đại nhô lên vùng xung quanh 1530nm khuếch đại có băng tần mở rộng phổ khuếch đại phẳng Ge/Er Ngoài ra, phổ khuếch đại EDFA phụ thuộc vào chiều dài sợi EDF Vì trạng thái nghịch đảo nồng độ thay đổi dọc theo chiều tài sợi quang công suất bơm thay đổi Khi tăng độ dài EDF phổ khuếch đại thu khoảng bước sóng từ 1570nm đến 1620nm Tại vùng bước sóng lớn 1620nm, hệ số khuếch đại tín hiệu giảm trình ASE Thông thường phổ khuếch đại đo việc quét bước sóng tín hiệu với nguồn tín hiệu đơn, phổ thay đổi công suất tín hiệu đầu vào thay đổi trở nên phẳng công suất tín hiệu đầu vào cao Đầu quang EDFA phụ thuộc vào bước sóng độ khuếch đại thay đổi theo đặc tính bước sóng sợi pha tạp EDF 2.5Các tham số a Độ lợi (Gain) Độ lợi EDFA tính theo phương trình sau: G= exp[ ] Trong đó: • N2(z), N1(z): mật độ ion erbium trạng thái kích thích trạng thái vị trí z đoạn sợi quang pha erbium • L: chiều dài sợi pha erbium • σs(e) , σs (a) : tiết diện ngang hấp thụ phát xạ ion erbium bước sóng tín hiệu Phương trình cho thấy độ lợi liên quan đến nghịch đảo nồng độ trung bình Gọi N1, N2 nồng độ ion Erbium mức lượng mức lượng kích thích trung bình Khi N1, N2 tính theo công thức: N1= N2= b Công suất bão hòa (Output saturation Power) Sự bão hoà xảy công suất tín hiệu vào EDFA lớn gây giảm hệ số khuếch đại Vì vậy, giới hạn công suất khuếch đại Sự bão hoà hệ số khuếch đại xuất công suất tín hiệu tăng cao gây phát xạ kích thích tỷ lệ cao làm giảm nghịch đảo nồng độ Điều có nghĩa số ion erbium trạng thái kích thích giảm cách đáng kể Hệ là, công suất tín hiệu ngõ bị hạn chế bão hoà công suất Công suất bảo hòa P out, sat định nghĩa tín hiệu mà hệ số khuếch đại bị giảm 3dB so với khuếch đại tín hiệu nhỏ Hình 2.12: Đồ thị biểu diễn công suất bão hoà tăng tuyến tính Công suất bão hoà số mà tăng lên tuyến tính với công suất bơm (xem hình vẽ trên) Công suất bão hoà xác định công suất tín hiệu ngõ mà độ lợi độ lợi tín hiệu nhỏ trừ dB Như cách xác định độ lợi tín hiệu nhỏ ta suy điểm bão hoà từ xác định công suất bão hoà Công suất bão hoà thay đổi tùy theo bước sóng tín hiệu mật độ ion Er3+ phân bố vùng lượng giả bền không Hình 2.16 cho thấy công suất bảo hòa 1.55 μm cao 1.53 μm với công suất bơm c Nhiễu khuếch đại Nhiễu khuếch đại yếu tố giới hạn quan trọng hệ thống truyền dẫn Đối với EDFA, ảnh hưởng nhiễu ASE tính thông qua thông số hệ số nhiễu NF cho công thức: NF = 2nsp Trong đó: nsp = N2/(N2 - N1): hệ số phát xạ tự phát N1, N2 nồng độ ion Erbium mức lượng mức lượng kích thích Như trình bày công thức phần Độ lợi, N 1, N2 thay đổi dọc theo chiều dài sợi quang phụ thuộc vào công suất nguồn bơm công suất tín hiệu Do đó, hệ số nhiễu NF EDFA phụ thuộc vào chiều dài sợi quang L công suất bơm PP, giống độ lợi tín hiệu EDFA Hình vẽ bên biểu diễn thay đổi NF độ lợi tín hiệu theo chiều dài sợi quang với số giá trị P P/Psat công suất tín hiệu ngõ vào 1mW bước sóng 1,53 μm Kết cho thấy FN đạt gần 3dB công suất nguồn bơm P P >> Pp,sat Với mức nhiễu tương đối thấp, EDFA lựa chọn lý tưởng cho hệ thống thông tin quang WDM Dù vậy, nhiễu khuếch đại làm giới hạn chất lượng hệ thống thông tin quang đường dài sử dụng nhiều khuếch đại EDFA Vấn đề nhiễu trở nên nghiêm trọng hệ thống hoạt động vùng tán sắc không sợi quang Khi hiệu ứng phi tuyến làm tăng nhiễu khuếch đại giảm phổ tín hiệu Ngoài ra, nhiễu khuếch đại gây nên rung pha định thời Không giới hạn tỉ lệ SNR hệ thống sử dụng khuếch đại quang, nhiễu ASE mà đặt giới hạn khác lên ứng dụng khác khuếch đại quang tuyến thông tin sợi quang Chẳng hạn, xem xét vài khuếch đại quang ghép tầng dọc theo khoảng truyền dẫn lặp tuyến tính để bù suy hao sợi quang Công suất nhiễu ASE Pnoise phần công suất đầu Pout khuếch đại chuỗi khuếch đại trở thành đầu vào khuếch đại Do P noise khuếch đại khuếch đại Do bão hoà độ lợi phụ thuộc vào tổng công suất đầu vào, nhiễu ASE từ đầu tầng trước chuỗi khuếch đại lớn đến mức làm bão hoà khuếch đại phía sau Nếu phản xạ đầu đầu vào khuếch đại thấp, ASE phát xạ theo hướng ngược đầu vào từ khuếch đại thuộc tầng sau vào khuếch đại phía trước, làm tăng bão hoà gây ASE Với khuếch đại quang sợi, tạo thành nhiễu ASE dẫn đến tự dao động dọc theo tuyến truyền dẫn sợi quang không liên tục phản xạ có mặt dọc theo đường truyền Mặc dù phản xạ ngược nhỏ, khoảng truyền dài với số lượng lớn khuếch đại lặp tuyến tính, công suất ASE tích tụ dọc theo chuỗi khuếch đại kích hoạt dao động Để tối thiểu hoá ảnh hưởng này, cách ly quang nối dọc theo liên kết sợi quang để giảm ASE hướng ngược, điều ngăn cản hệ thống sử dụng cho truyền dẫn song hướng Thêm vào suy giảm hoạt động mặt công suất, lẫn tạp pha tín hiệu phát xạ tự phát gây ảnh hưởng nhiễu tần số nhiễu biên độ, đặc biệt nhiễu pha phản xạ giao diện quang Vì tín hiệu đến khuếch đại quang có lượng nhiễu pha trải rộng phổ nguồn laser làm tăng cao nhiễu khuếch đại Điều làm suy giảm hoạt động hệ thống thông tin quang 2.6Ưu, nhược điểm a Ưu điểm: Nguồn laser bơm bán dẫn có độ tin cậy cao, gọn công suất cao • Cấu hình đơn giản làm giảm giá thành hệ thống • Cấu trúc nhỏ gọn: lắp đặt nhiều EDFA trạm, dễ vận chuyển thay • Công suất nguồn nuôi nhỏ: thuận lợi áp dụng cho tuyến thông tin quang vượt biển • Không có nhiễu xuyên kênh khuếch đại tín hiệu WDM khuếch đại quang bán dẫn • Hầu không phụ thuộc vào phân cực tín hiệu b Nhược điểm: • Phổ độ lợi EDFA không phẳng • Băng tần bị giới hạn băng C băng L • Nhiễu tích lũy qua nhiều chặng khuếch đại gây hạn chế cự ly truyền dẫn 2.7Ứng dụng EDFA có ba ứng dụng bao gồm: Khuếch đại công suất (BA), khuếch đại đường truyền (LA) tiền khuếch đại (PA) • BA thiết bị EDFA có công suất bão hòa lớn, sử dụng sau T x để tăng mức công suất tín hiệu Do mức công suất tín hiệu cao nên bỏ qua tạp âm ASE Vì vậy, BA không đòi hỏi phải có yêu cầu nghiêm ngặt việc sử dụng lọc tạp âm Tuy nhiên với mức công suất cao, BA gây số hiệu ứng phi tuyến Các chức OA&M BA tách riêng chung với Tx • LA thiết bị EDFA có mức tạp âm thấp, sử dụng đường truyền (giữa hai đoạn sợi quan) để tăng chiều dài khoảng lặp Tùy thuộc vào chiều dài tuyến mà LA dùng để thay số hay tất trạm lặp tuyến Tuy nhiên sử dụng LA cách hợp lí để giảm bớt tác động tạp âm ASE • PA thiết bị EDFA có mức tạp âm thấp, sử dụng trước R x để tăng độ nhạy thu Để đạt mức tạp âm ASE thấp, người ta thường sử dụng lọc quang băng hẹp có thêm chức điều chỉnh bước sóng trung tâm theo bước sóng nguồn phát CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG 3.1 Mục đích Trong chương tìm hiểu cách dùng phần mềm optiwave mô hệ thống khuếch đại quang sợi pha tạp Tiến trình mô tập trung chủ yếu vào thay đổi công suất nguồn bơm, bước sóng bơm, chiều dài EDFA để tìm giá trị mà EDFA hoạt động tốt nhất, hiệu 3.2 Mô Mô hình khuếch đại EDFA thiết kế Optisystem Thông số khuếch đại mô phỏng: • Bước sóng tín hiệu quang: 1565 nm • Công suất: -18 dBm • Công suất bơm: 20 dBm • Bước sóng bơm: 980 nm • Chiều dài sợi: 10 m Hình 3.1 Mô hình khuếch đại EDFA thiết kế phần mềm Optisystem Cấu trúc EDFA gồm có: • Lazer bơm:  Tần số 1565nm  Công suất= -18dBm • Bộ cách ly quang (isolator) • Bộ ghép tín hiệu vào sợi quang (WDM coupler) • Sợi quang có pha tạp chất Er3+ • Bộ trễ quang a Thay đổi công suất bơm Bảng 3.1 Sự thay đổi độ khuếch đại hệ số nhiễu thay đổi công suất bơm Công suất bơm(dBm) Độ khuếch đại(Gain) (dB) Hệ số nhiễu( Noise figure NF) (dB) -30,541 30,552 10 -4,486 3,817 15 22,661 3,35 20 29,985 4,03 25 34,771 4.191 30 38,741 4,304 35 42,09 4,378 39 44,929 4,422 40 47,433 4,444 60 54,106 4,443 64 55,802 4,433 65 -100 100 Nhận xét: • Khi ta tăng công suất bơm có nhiều ion Er3+ bị kích thích để trao đổi lượng với tín hiệu cần khuếch đại làm cho hệ số khuếch đại tăng lên Tuy nhiên, hệ số khuếch đại tăng theo công suất bơm số lượng ion Er3+ cấy vào sợi có giới hạn dẫn đến độ khuếch đại = -100 • Khi công suất bơm tăng lên hệ số nhiễu có xu hướng giảm Nhưng đến giá trị hệ số nhiễu tăng vọt cho sau b Thay đổi bước sóng bơm Bảng 3.2 Sự thay đổi độ khuếch đại hệ số nhiễu bước sóng bơm thay đổi Bước sóng bơm(nm) Độ khuếch đại(dBm) Hệ số nhiễu (dB) 650 23,056 5,094 800 24,822 4,972 980 29,985 4,029 1480 33,766 4,557 Nhận xét: • Với bước sóng khác ta thấy độ khuếch đại, hệ số nhiễu khác Khi bước sóng bơm ngắn ion Er 3+ phải trải qua nhiều giai đoạn chuyển đổi lượng trước trở vùng phát xạ photon ánh sáng nên hiệu suất bơm không cao, lượng bơm bị hao phí hệ số nhiễu cao Vì vậy, thực tế, ánh sáng bơm sử dụng cho EDFA sử dụng hai bước sóng 980nm 1480nm • Tại bước sóng 980nm có hệ số nhiễu nhỏ hiệu bơm cao so với 1480 nm nên thực tế bước sóng 980nm sử dụng rộng rãi so với 1480nm c Thay đổi chiều dài sợi EDF Bảng 3.3 Sự thay đổi độ khuếch chiều dài sợi EDF thay đổi Chiều dài sợi (m) Độ khuếch đại (dB) Hệ số nhiễu (dB) 8,067 2,746 15,982 3,102 22,463 3,306 25,818 3,6 27,647 3,814 28,85 3,933 29,597 3,993 29,95 4,018 30,039 4,028 10 29,985 4,03 11 29,865 4,028 12 29,71 4,025 13 29,536 4,02 14 29,346 4,015 15 29,142 4,009 20 27,917 3,976 25 26,22 3,941 Nhận xét: Khi ta tăng chiều dài EDFA độ khuếch đại hệ số nhiều tăng Khi chiều dài sợi ngắn tín hiệu không khuếch đại nhiều độ khuếch đại tín hiệu nhỏ Ngược lại, chiều dài tăng lên tín hiệu khuếch đại nhiều hơn, độ khuếch đại lớn Tuy nhiên, sợi dài so với công suất bơm độ khuếch đại tín hiệu bị giảm chiều dài lớn mà công suất bơm lại không đáp ứng hết chiều dài sợi tín hiệu bị suy hao dần làm giảm độ khuếch đại Trong mô này, sợi EDFA khuếch đại tốt có chiều dài 9m KẾT LUẬN – ĐÁNH GIÁ Qua tập lớn này, chúng em hiểu rõ nguyên lý khuếch đại quang nói chung khuếch đại EDFA nói riêng Kỹ thuật khuếch đại quang giúp nâng cao chất lượng mạng giảm chi phí lắp đặt, khai thác vận hành bảo dưỡng nhờ vào việc kỹ thuật khuếch đại tăng quỹ công suất hệ thống lên nhiều lần, dẫn đến tiết kiệm số lượng thiết bị hệ thống kéo dài khoảng cách trạm lặp Đặc biệt kĩ thuật khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium EDFA EDFA kỹ thuật thông tin liên quan tiên tiến quan trọng hệ thống thông tin quang Do có nhiều ưu điểm trội mà khuếch đại quang sợi nhanh chóng đưa vào sử dụng mạng lưới Viễn Thông Chúng cho phép kéo dài cự ly truyền dẫn nhiều, làm tăng tốc độ bit đường truyền Một khuếch đại quang sợi thay hàng loại trạm lặp, làm giảm trạm thiết bị tuyến, đơn giản hóa cấu trúc hệ thống làm giảm giá thành đầu tư toàn tuyến Với khả thời gian có hạn, phạm vi tập lớn nhóm tìm hiểu chưa hoàn toàn đầy đủ, song nắm rõ nét tổng quan đề tài Mặc dù chúng em cố gắng hoàn thành công việc chắn tránh thiếu sót Chúng em mong đóng góp ý kiến cô toàn thể bạn để chúng em hoàn thiện Nhóm em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kỹ thuật thông tin quang – Học viện công nghệ bưu viễn thông [2] Kĩ thuật thông tin sợi quang – Vũ Văn San [3] Khuếch đại quang sợi khả ứng dụng mạng viễn thông – Nguyễn Duy Dương [4] google.com ... khuếch đại quang sợi EDFA trình bày chương CHƯƠNG 2: KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI PHA TRỘN ERBIUM (EDFA) 2.2Cấu trúc EDFA loại khuếch đại quang sợi OFA (Opical Fiber Amplifier) Cấu trúc khuếch đại quang. .. trúc nên khuếch đại EDFA • Sợi pha tạp Erbium: Đâu thành phần quan trọng khuếch đại EDFA, cấu tạo sợ quang có pha tạp Erbium, chiều dài sợi quang dài từ vài mét đến vài chục mét Sợi gọi sợi tích... GIỚI THIỆU KHUẾCH ĐẠI QUANG 1.1Sơ đồ khối hệ thống thông tin quang 1. 2Khuếch đại quang .8 1.3Nguyên lý khuếch đại quang .9 1.4Phân loại khuếch đại quang