THONG TIN QUANGhe cao dang dtvt

• Bä ghÐp kªnh quang: Th êng sö dông ghÐp kªnh theo b íc sãng.NhiÖm vô lµ thùc hiÖn ghÐp nhiÒu luång kªnh quang kh¸c nhau vµo thµnh mét kªnh truyÒn trªn sîi quang nh»m sö dông tèt hiÖu[r]

(1)

đài tiếng nói việt nam tr ờng cđptth1.

đài tiếng nói việt nam tr ng cptth1.

Bài giảng-powerpoint.

Thông tin quang

hệ cao đẳng đtvt.

nam định 9-2009.

(2)

Ch ơng tổng quan thông tin quang.

1.1.lịch sử phát triển thông tin quang

1.2 sơ đồ khối tuyến thông tin quang

1.3 ứng dụng thông tin quang

1.4 u nh ợc điểm thông tin quang

1.5 tham sè cđa hƯ thèng th«ng tin quang

1.5 tham sè cđa hƯ thèng th«ng tin quang 1.6

(3)

1.1.lịch sử phát truyển thông tin quang.

• 1790 : CLAUDE CHAPPE, kỹ s ng ời Pháp, xây dựng hệ thống điện báo quang (Optical Telegraph) hệ thống gồm chuỗi tháp với đèn báo hiệu di động Thời tin tức đ ợc truyền hệ thống v ợt chặng đ ờng 200 km vòng 15 phút

• 1870 : JOHN TYNDALL, nhà vật lý ng ời Anh, chứng tỏ ánh sáng dẫn đ ợc theo vịi n ớc uốn cong Thí nghiệm ơng sử dụng ngun lý phản xạ tồn phần, điều cịn áp dụng cho sợi quang ngày

(4)

lÞch sử phát truyển thông tin quang.

lịch sử phát truyển thông tin quang.

ã 1934 : NORMAN R FRENCH, kü s ng êi Mü, nhËn ® ợc sáng chế hệ thống thông tin quang Ph ơng tiện truyền dẫn ông thuỷ tinh

ã 1958 : ARTHUR SCHAWLOW CHARLES H TOWNES, xây dựng vầ phát triển laser

• 1960 : THEODOR H MAIMAN đ a laser vào hoạt động thành cơng.

• 1962 : Laser bán dẫn photodiode bán dẫn đ ợc thừa nhận Vấn đề cịn lại phải tìm mơi tr ờng truyền dẫn quang thích hợp

(5)

lịch sử phát truyển thông tin quang.

ã 1970 : HÃng Corning Glass Works chế tạo thành công sợi quang loại SI có suy hao nhỏ 20 db/km ë b íc sãng 633 nm

• 1972 : Loại sợi GI đ ợc ché tạo với độ suy hao dB/km. • 1983 : Sợi đơn mode (SM) đ ợc xuất x ởng Mỹ.

(6)

1.2.Các thành phần tuyến thông tin quang

ã Thiét bị phát ã Truyền dẫn ã Thiết bị thu.

Mạch kích thích

Nguồn quang TÝn hiƯu ®iƯn

Linh kiƯn thu quang

Phơc hồi tín hiệu

KĐ

Tín hiệu điện

Thu quang

Sửa dạng Phát quang

Tín hiệu quang TÝn hiƯu quang

(7)

1.3.C¸c øng dụng thông tin quang.

1.3.Các ứng dụng thông tin quang.

ã Mạng đ ờng trục xuyên qc gia

• Mạng riêng cơng ty đ ờng sắt, điện lực, • D ờng trung k ni cỏc tng i.

ã D ờng cáp thả biển liên quốc gia ã D ờng truyền số liệu, mạng LAN ã Mạng truyền hình cáp.

(8)

1.4.đặc điểm thông tin quang.

– Suy hao thấp: cho phép kéo dài khoảng cách tiếp vận giảm đ ợc số trạm tiếp vận (Trạm lặp)

– Dải thơng rộng: thiết lập hệ thống truyền dẫn số tốc độ cao – Trọng l ợng nhẹ, kích th ớc nhỏ

– Hoµn toàn cách điện không chịu ảnh h ởng sấm xét Không bị can nhiễu tr ờng điện tõ

– Xuyên âm giữ sợi dây không đáng kể – Vật liệu chế tạo có nhiều thiên nhiên

(9)

1.5.c¸c tham sè ttq. 1.5.các tham số ttq.

ã 1.5.1.Tham số nguồn quang.

ã +Cụng sut cc i.

ã +Công suất ghép vào sợi quang.

ã +Dải tần xạ.

ã +Dộ rộng phổ xạ.

ã 1.5.2.Tham số sợi quang.

ã +D ờng kính lõi sợi.

ã +Chiết suất, phân bố chiết suât.

ã +Hệ số mặt mở sợi quang.

ã 1.5.3.Tham số máy thu quang.

ã +Dộ nhậy.

ã +dảI tần làm việc.

(10)

1.6.các hệ thống ttq. 1.6.các hệ thống ttq.

ã 1.6.1.hệ thống TTQ –IM/DD.

+Sơ đồ khối

+đặc điểm +ng dng

ã 1.6.2.hệ thống TTQ kết hợp-coherent.

+Sơ đồ khối

(11)

16.1 cÊu tróc hƯ thèng im/dd. 16.1 cÊu tróc hƯ thèng im/dd.

ã A.S l c gin.

ã Phần điện.

ã Phần quang.

Re.st coder Demod o/e mux (o) Decoder e mod (e/O) mux (E) demux (E) demux o

(12)

16.1 cÊu tróc hƯ thống im/dd.-phần điện. 16.1 cấu trúc hệ thống im/dd.-phần điện.

• Sơ đồ khối l ợc giản.

coder

Decoder e mux

(E)

demux (E) PhÝa phát gồm:

Khối ghép kênh điện Khối mÃ hoá ® êng d©y

(13)

16.1 cÊu tróc hƯ thèng im/dd-phÇn quang 16.1 cÊu tróc hƯ thèng im/dd-phÇn quang

• Sơ đồ khối l ợc giản.

Re.st

Demod o/e mux

(o) mod

(e/O)

demux o

Phần phát gồm :

Khối ®iÒu chÕ quang -®iÒu chÕ trùc tiÕp.

Khèi ghÐp kênh quang -Ghép kênh theo b ớc sóng

Phần truyền dẫn gồm:

Sợi quang -Sợi đa mod.

Trạm lặp

Phần thu quang gồm : Khối tách kªnh quang

(14)

1.6.1.hƯ thèng ttq-im/dd. 1.6.1.hƯ thèng ttq-im/dd.

• B.đặc điểm hệ thống.

• Hệ thống có cấu trúc đơn giản.

• Phần phát điều chế trực tiếp c ờng độ dũng sỏng.

ã Phần thu thực tách sóng trùc tiÕp.

• độ ổn định nguồn quang khụng cao.

ã độ nhậy máy thu quang cịng thÊp.

• C.Sư dơng hƯ thèng TTQ-IM/DD.

ã Dùng làm hệ thống thông tin cự ly gần

(15)

16.2

16.2 cÊu tróc hƯ thèng ttq kÕt hỵp coherent. cÊu tróc hƯ thèng ttq kết hợp coherent.

ã A.S l c gin.

ã Phần điện.

ã Phần quang.

Re.st coder mux (o) Decoder (e) mod (e/O) mux (E) demux (E) demux (o)

tÝn hiƯu quang/ c¸p quang

(16)

1.6.2

1.6.2.hÖ thèng ttq kết hợp coherent..hệ thống ttq kết hợp coherent.

ã B.đặc điểm hệ thống.

• HƯ thèng cã cấu trúc phức tạp.

ã Phần phát điều chế trực tiếp ngoài.

ã Phần thu thực thu kết hợp.

ã n nh ca ngun quang cao nhờ cách ly điều chế với nguồn dao

ng quang

ã độ nhậy máy thu quang cịng cao nhê thùc hiƯn kü tht trén víi mét

(17)

Ch ¬ng kü tht trun dÉn ttq.

Ch ¬ng kü thuật truyền dẫn ttq.

2.1.kỹ thuật ghép /tách kênh

2.2 Kỹ thuật m ho¸.·

2.2 Kü thuËt m ho¸.·

2.3 kü tht ®iỊu chÕ

2.4.Kỹ thuật truyền dẫn cận đồng pdh

2.5.kỹ thuật truyền dẫn đồng sdh

(18)

2.1.Kü thuËt ghÐp kªnh quang.

2.1.1 Ghép kênh phân chia theo không gian

2.1.2 Ghép kênh phân chia theo b ớc sóng

2.1.3 Ghép kênh phân chia theo tần số

(19)

2.1.1.ghép kênh theo không gian.

ã Là ph ơng pháp ghép kênh mà số l ợng sợi quang cáp đ ợc tăng lên để cung cấp đ ợc nhiều kênh cáp

1

GhÐp kênh

(20)

2.1.2.ghép kênh phân chia theo b ớc sóng.

ã Các sóng ánh sáng có b ớc sóng khác đ ợc ghép vào sợi quang. ã Là kết hợp b ớc sóng khác vào sợi đầu vµ thùc hiƯn

tách chúng để truyền tới tách sóng quang đầu

M De

M

Tx1

Tx2

Rx1

(21)

2.1.3.ghép kênh phân chia theo tần số.

ã Trong ghép kênh FDM băng tần sóng ánh sáng đ ợc phân chia thành số dải có tần số khác để mang kênh thơng tin riêng biệt • FDM đ ợc truyền sợi, kênh quang riêng biệt có th cú

băng tần rộng

ã Tổng số luồng bít đ ợc ghép phụ thuộc vào tc ca mi lung

ã Tại đầu thu tín hiệu quang đ ợc tách ra, công suất quang đ ợc chia kênh riêng đ ợc khôi phục lại

Kết Bộ Hợp

Mix Mix

f1 f1

f2

Mix

f2 Ph¸t

(22)

2.1.4.ghép kênh phân chia theo thời gian.

ã Các kênh đ ợc truyền khe thời gian định.

• Mỗi kênh đựoc điều chế độc lập, sóng mang quang b ớc sóng

Nguồn Phát Khuyếch đại quang EDFA Bộ chia quang Bộ ghép quang KĐ quang Khối phát Clock Bộ tách kênh

Bé ®iỊu chÕ

(23)

2.2 Kỹ thuật m hoá thông tin quangÃ

ã 2.2.1.Vai trò m hoá.Ã

ã 2.2.2.Mc ớch ca m hố.ã

• 2.2.3.M nrz.·

• 2.2.4.M rz.·

• 2.2.5.M manchester.·

(24)

2.2.Kü thuËt m hoá thông tin quang.Ã

2.2.Kỹ thuật m hoá thông tin quang.Ã

2.2.1.Vai trò m hoá:Ã

ã Trong h thng thụng tin phớa thu phát phải đảm bảo khôi phục thời gian hệ thống cách xác tạo điều kiện hiệu chỉnh lỗi hệ thống • Mã hố tín hiệu tập hợp quy tắc để xắp xếp ký hiệu tín hiệu

theo mẫu đặc tr ng riêng

2.2.2.Mục đích m hố:ã

• Giảm thành phần chiều để tránh suy hao tín hiệu điện. • Dễ dàng khơi phục tín hiệu đồng bộ.

(25)

2.2.3.M· NRZ:

• Hiện nay, dạng mã NRZ khác đ ợc sử dụng khá rộng rãi hệ thống thông tin quang Dạng đơn

giản NRZ–L(NRZ- Level) nh hình vẽ d ới.Trong chuỗi liệu nối tiếp nhau, liệu đơn cực (đóng – mở) thể hiện bít “1” xung ánh sáng chiếm tồn chu kỳ bít bít “0” ứng với xung không đ ợc truyền Mã đơn giản cho việc tiến hành mã hoá nh ng lại khơng có khả tự giám sát lỗi hay hiệu chỉnh tín hiệu khơng tự đồng đ ợc.

(26)

2.2.4.m· rz.

• Trong mã này, dịch chuyển mức tín hiệu xảy vài tất chu kỳ bít để có đ ợc thông tin đồng Một số mã RZ đ ợc mơ tả nh hình • Mã RZ đơn cực, bít “1” biểu thị xung quang nửa chu kỳ,

xt hiƯn ë nưa đầu nửa sau chu kỳ bít

ã Bít đ ợc biểu tÝn hiƯu c¶ chu kú bÝt

(27)

2.2.5.M Manchester:·

• Tín hiệu Manchestrer quang thu đ ợc cách cộng Modul- trực tiếp tín hiệu băng tần sở (NRZ-L) với tín hiệu clock Trong mÃ có di chuyển mức dịch từ xuống biểu thị bít

ã Mó Manchester cho phộp quỏ trình tạo giải mã đơn giản, nh ng khơng có khả tách hiệu chỉnh lỗi

Data

Manchester Clock

(28)

2.2.6.M khối:Ã

ã Một loại mÃ nhị phân d có hiệu mÃ khối mBnB.

• Mã khối có m bít nhị phân đ ợc biến đổi thành khối có n bít nhị phân với n > m Các khối đ ợc phát vào dạng NRZ RZ có bít d thêm vào mà băng tần tăng lên xác định tỷ số n/m Cũng sử dụng băng tần cao nên mã khối mBnB chứa thông tin đồng hiệu chỉnh lỗi

(29)

2.3.kü tht ®iỊu chÕ ttq.

2.3.1.điều chế trực tiếp c ờng độ ánh sáng

• Dữ liệu(E) đ a vào điều chế trực tiếp lên c ờng độ nguồn sáng. • Nguồn sáng tạo LED,hoặc Laser.

• Dặc điểm kỹ thuật n gin, kộm n nh

ã D ợc sử dụngcho tuyến thông tin gần, hệ thóng IM/DD. 2.3.2.điều chế

ã Dữ liệu d vào điều chế nguồn sáng , có loạii điều chế lùa chän: (ASK, PSK, FSK)

• Nguồn sáng nguồn Laser,có độ ổn định cao sử dụng phần tử cách ly với điều chế

• Dặc điểm phức tạp, độ tin cậy, độ ổn định cao.

(30)

2.4.kỹ thuật truyền dẫn cận đồng -pdh

2.4.kỹ thuật truyền dẫn cận đồng b -pdh

2.4.1.kháI niệm

ã Cụng ngh PDH dùng để truyền dẫn tiếng nói có băng tần sở 3,4Khz. • Sử dụng ghép kênh theo thời gian TDMA, thời gian khung

125µs

ã Ghép 30 kênh thoại thành luồng sở cấp 1là2048Kb/s-TCchâu Âu. ã Ghép 24 kênh thoại thành luồng sở cấp 1544Kb/s-TC Bắc Mỹ

&NhËt

(31)

2.4.2 ba tiªu chn trun dẫn phân cấp PDH.

2.4.2 ba tiêu chuẩn truyền dẫn phân cấp PDH.

a.Tiêu chuẩn châu Âu:

ã Cấp1: Ghép 30 kênh thoại thành luồng 2048 Kb/s.

ã Cấp2: Ghép luồng cấp thành luồng cấp 8448Kb/s. ã Cấp3 : Ghép luồng cấp thành luồng cấp 34368Kb/s ã Cấp4 : GhÐp luång cÊp thµnh luång cÊp 239264Kb/s ã Cấp5 : Ghép luồng cấp thành luồng cấp 565128Kb/s

b.Tiêu chuẩn Nhật Bản.

ã Cấp1: Ghép 24 kênh thoại thành luồng 1544 Kb/s.

• CÊp2: GhÐp luång cÊp thành luồng cấp 6132Kb/s. ã Cấp3 : Ghép luång cÊp thµnh luång cÊp lµ 32064Kb/s • CÊp4 : GhÐp luång cÊp thµnh luång cấp 97728Kb/s ã Cấp5 : Ghép luồng cấp thành luồng cấp 400352Kb/s

c.Tiêu chuẩn Bắc Mỹ.

ã Cấp1: Ghép 24 kênh thoại thµnh luång 1544 Kb/s.

(32)

2.5.3.sơ đồ khối ghép kênh pdh.

OLTU OLTU OLTU OLTU OLTU OLTU

34 -140 34 -140 34 -140 34 -140 34 -140 34 -140

- 34 - 34 - 34 - 34 - 34 - 34

- - - - - -

Thiết bị đầu cuối đ ờng dây

Tr¹m xen/rÏ Tr¹m xen/rÏ

(33)

2.4.2.đặc điểm công nghệ pdh.

ã Ưu điểm:

ãCú kh nng tng hiu qu truyền dẫn nhờ tăng tốc độ kênh truyền lên tới 140Mb/s

ãNh ợc điểm:

ãKhả quản lý, điều hành, giám sát không linh hoạt Trong cấp ghép sở không tổ chức khe riêng biệt, không đ a vào thông tin nghiệp vụ quản lý, kiĨm tra

• Do ghép xen bit nên kiểm tra đến byte số liệu

ã Thiết bị ghép tách kênh cồng kềnh phức tạp khả tách trực tiếp luồng sở từ luồng truyền dẫn

ã Chỉ sử dơng cao nhÊt lµ 140Mb/s (Quy íc cđa qc tÕ))

(34)

2.5.kỹ thuật truyền dẫn đồng -sdh

2.5.1.kháI niệm công nghệ sdh

ã Dùng truyền dẫn nhiều loại tín hiệu khác nh :Thoại, Audio,Video, data vv

• Khác phục hạn chế công nghệ PDH : +Tốc độ truyền dẫn cao

+Truyền dẫn đ ợc nhiều loại tín hiệu khác +Dễ dàng kiểm soát hệ thống

(35)

2.5.kỹ thuật truyền dẫn đồng -sdh

2.5.2.phân cấp tốc độ cho SDH

• Khuyến ghịG707 CCIT tốc độ bit SDH nh sau: • STM-1: 155520 Kb/s.

(36)

2.5.3.kỹ thuật ghép kênh đồng -sdh

Cấu trúc ghép kênh :

• STM ( Synchronous Transport Module ) Module truyền đồng bộ • Các cấp STM - n đ ợc ghép từ STM - 1

• Các tín hiệu PDH đ ợc ghép vào SDH đ ợc truyền dẫn thông qua hệ thống này, điều giải thích CCITT đề xuất STM - tất tín hiệu PDH 1,5 Mb/s đến 140 Mb/s ghép vào trở thành tín hiệu SDH theo kiến nghị G 709.

Các ký hiệu sơ đồ ghép kênh.

• Cn : Container ( cấp n ) Đơn vị chứa thông tin • VCn : Vitualy Container ( cấp n ) Container ảo cấp n • TUn : Tributtari Unit Đơn vị luồng cấp n • TUGn : Tributtari Unit Group Nhóm đơn vị luồng • AU : Administrative Unit Đơn vị quản lý

(37)

đơn vị loại container

Ký hiƯu TÝn hiƯu ® êng trun Mbit/s

•C - 11

•C - 12

•C - 2

•C - 3

•C - 4

•1,544 •2,048 •6,312

(38)

sơ đồ khối ghép kênh cấp n cho SDH

STM - n AUG AU4 VC4 C4

AU3 VC3

TUG3 TU3 VC3

TUG2 TU2 VC2

C3

C2

TU12 VC12 C12

(39)

2.5.4.đặc điểm -sdh

u ®iĨm cđa c«ng nghƯ sdh

1 Đối với SDH u điểm bật đơn giản hoá mạng l ới, linh hoạt sử dụng khai thác

2 Trong SDH tốc độ bit lớn 140 Mbit/s lần đ ợc tiêu chuẩn hoá phạm vi toàn giới

3 Tốc độ bit cấu trúc khung cấp cao đ ợc tạo thành từ tốc độ bit cấu trúc khung luồng cấp thấp việc tách ghép lung thụng tin d dng

4 Có kênh riêng cho giám sát, quản lý, đo thử điều khiển phần mạng quản lý

(40)

2.5.4.đặc điểm -sdh

Nh ợc điểm công nghệ sdh

1 Kỹ thuật phức tạp phải ghi lại t ơng quan phase tín hiệu luång vµ overhead

2 Việc nhồi byte - byte tăng độ Jitter kiểu bit - bit PDH Đồng hồ phải cung cấp từ

(41)

2.5.5.so s¸nh pdh víi sdh

2.5.5.so s¸nh pdh với sdh

So sánh kỹ thuật t ơng quan

• PDH

• Bộ dao động nội dao động tự do • Ghép kênh khơng đồng • Cấu trúc khung đặc tr ng

ã Ghép luồng theo nguyên lý xen bit

ã Truy nhập luồng riêng lẻ sau giải ghép đến cấp t ơng đ ơng. • SDH

• Bộ dao động nội đ ợc đồng với đồng hồ ngồi • Ghép kênh đồng

• Cấu trỳc khung ng nht

ã Ghép luồng theo nguyên lý xen byte

(42)

Ch ¬ng 3: sợi cáp quang.

Ch ơng 3: sợi cáp quang.

ã 3.1 sở quang học. ã 32 Cấu trúc sợi quang.

(43)

3.1 Cơ sở quang häc trun dÉn quang.

3.1 C¬ së quang học truyền dẫn quang.

ã 3.1.1.Dải sóng thông tin quang.

ã 31.2.Khúc xạ Phản xạ toàn phần

ã 31.3.Chiết suất môi tr ờng,chiết suất sợi quang

(44)

3.1.1.DảI sóng thông tin quang.

850 1300 1550 ánh sáng thông tin quang đỏ lục lam chàm vàng tím

ánh sáng nhìn thấy

(45)

3.1.2.Khúc xạ phản xạ toàn phần.

ã Dịnh luật Snell.

n1 sin = n2 sin ~ n1/ n2 = sin/ sin n1> n2 ~ > 

• Hiện t ợng phản xạ toàn phần.

Tia khúc xạ

Tia phản xạ Tia phản xạ

Môi tr ờng 2: n2 Môi tr êng 1: n1

1’ 1’’ 2’ 3

T

Sự phản xạ khúc xạ ánh sáng

(46)

31.3.Chiết suất môi tr ờng, chiết suất sợi quang.

ã A ChiÕt suÊt m«i tr êng.

V C

n 

Trong :

n: chiÕt suÊt môi tr ờng

C: vận tốc ánh sáng chân không C = 108m/s

(47)

3.1.3.b.ChiÕt st sỵi quang.

3.1.3.b.ChiÕt suất sợi quang.

ã Chiết suấtnhẩy bậc : (SI:Step-index)

ã Chiết suất giảm dần:(GI: Graded- Index ) n2

n1

n2

n(r) n1 n2

n2

n1 n

1

n2 n1 n

(48)

3.1.4.Sù trun dÉn ¸nh s¸ng sợi quang

3.1.4.Sự truyền dẫn ánh sáng sợi quang::

Nguyªn lý chung

n1 n2 n

Líp bäc (cladding) n2

Lâi (core) n1

n2 n1 n

n2

n2 n1 > n2

Sù trun ¸nh s¸ng sợi quang có chiết suất nhảy bậc (SI)

(49)

3.2.CÊu tróc sỵi quang

3.2.1.Cấu tạo sợi quang

3.2.2 Lớp lõi &líp bäc

3.2.3 Líp phđ

(50)

3.2.1.Cấu tạo sợi quang

3.2.1.Cấu tạo sợi quang..

a.Mô hình sợi quang

Lớpvỏ Lớpphủ Lớpbọc lõi

250m 125

m 10-50m

(51)

3.2.1.CÊu tạo sợi quang.

3.2.1.Cấu tạo sợi quang.

b.Các thành phần sợi quang.

ã Thành phần sợi quang gồm lõi (core) lớp bäc (cladding)

(52)

3.2.2.líp lâi vµ líp bäc.

.a.Tác dụng Lớp lõi &lớp bọc: ã Là thành phần chính, phía cùng. ã Truyền dẫn ánh sáng líp lâi.

(53)

3.2.2.líp lâi vµ líp bäc

ã b.Cấu trúc Lớp bọc lớp lõi.

ã Làm thuỷ tinh thạch anh.

ã Cht pha tạp làm thay đổi chiết suất.

(54)

3.2.3 Líp phđ:

a.T¸c dơng cđa Líp phđ:

Lớp phủ có tác dụng bảo vệ sợi quang: ã Chống lại xâm nhập n ớc.

(55)

3.2.3 Líp phđ:

b.CÊu tróc Lớp phủ:

Lớp phủ đ ợc bọc trình kéo sợi.

ã Chit sut ca lp phủ lớn chiết suất lớp bọc để loại bỏ tia sáng truyền lớp bọc phản xạ tồn phần khơng thể xảy phân cách lớp bọc lớp phủ

• Lớp phủ đ ợc nhuộm mầu có thêm vịng đánh dấu, khi hàn nối sợi ghép ánh sáng vào sợi thiết phải tẩy sạch lớp phủ.

(56)

3.2.4.lớp vỏ.

ã a.Tác dụng Líp vá:

• Lớp vỏ có tác dụng tăng c ờng sức chịu đựng sợi quang tr ớc tác dụng học thay đổỉ nhiệt độ, lớp vỏ có dạng sau:

(57)

b CÊu tróc líp vá.

1.Dạng ống đệm lỏng

• ống đệm lỏng th ờng gồm hai lớp, lớp có hệ số ma sát nhỏ để sợi

quang di chuyển tự cáp bị kéo căng co lại, lớp bảo vệ sợi quang tr ớc ảnh h ởng lực học Đối với cáp nhà bên ống đệm lỏng không cần chất nhồi nh ng với cáp ngồi trời phải bơm thêm chất nhồi cú cỏc tớnh cht sau:

ã Có tác dụng ngăn ẩm

ã Có tính nhớt không tác dụng hoá học với thành phần khác cáp ã Dễ tẩy cần hàn nối

ã Khã ch¸y.

sợi quang lớp phủ ốngđệm

chÊt nhåi

(58)

2.Dạng đệm khít.

2.Dạng m khớt.

ã Bọc lớp vỏ ôm sát líp phđ.

• Ph ơng pháp làm giảm đ ờng kính lớp vỏ giảm kích th ớc trọng l ợng cáp, song sợi quang lại chịu ảnh h ởng trực tiếp cáp bị kéo căng

• Dể giảm ảnh h ởng ng ời ta chèn thêm lớp đệm mềm lớp phủ lớp vỏ Hình thức đ ợc gọi cấu trúc đệm tổng hợp

• Sợi quang có vỏ đệm khít đệm tổng hợp th ờng đ ợc dùng làm cáp đặt nhà, làm dây nhảy để đấu nối trạm đầu cuối

(59)

3.Dạng băng dẹt:

ã Cu trúc băng dẹt cung dạng vỏ đệm khít nh ng bọc nhiều sợi quang thay sợi

• Số sợi băng lờn n 12,

ã Bề rộng băng tuỳ thuộc vào số sợi băng

ã Nh ợc điểm cấu trúc giống nh cấu trúc đệm khít, tức sợi quang chịu ảnh h ởng trực tiếp cáp bị kéo căng

(60)

3.2.2.sợi đa mode đơn mode

3.2.2.si a mode v n mode

ã A.Sợi đa mode (MM: Multi Mode):

50 m

125

m

125

m

n1

n2 n2

n1

(61)

B.Sợi đơn mode

• Các thơng số sợi đơn mode( SingleMode ): SingleMode ):

125 m

n1

n2

9 m

D êng kÝnh lâi: d = 2a =9m  10m D êng kÝnh líp bäc: D = 2b = 125m

(62)

33.suy hao sỵi quang.

33.suy hao sợi quang.

ã 33.1.KháI niệm suy hao.

ã 3.3.2.Nguyên nhan gây suy hao.

• 3.3.3.Ba cưa sỉ suy hao thÊp.

(63)

3.3.1.KháI niệm Suy hao sợi quang.

ã Dộ suy hao đ ợc tính

bởi:A(dB)=10 lg( P1/ P2) Trong :

P1 = P0 : công suất đ a vào đầu sợi

P2 = P(L) : công suất cuối sợi ã Hệ số suy hao trung bình:

Trong đó:

A: suy hao cđa sỵi

L: chiỊu dài sợi ( )

(64)

3.3.2.Nguyên nhân suy hao.

ã Suy hao hÊp thô.

(65)

3.3.2.1.Suy hao hÊp thô.

ã Sự hấp thụ chất kim loại:

Các kim loại có sợi quang là: (Fe), (Cu), (Mn), (Cr), (Co), Nikel , chúng đ ợc gọi tạp chất Mức độ hấp thụ tạp chất phụ thuộc vào nồng độ tạp chất b ớc sóng ánh sáng truyền qua Để có sợi quang có độ suy hao d ới 1dB/Km cần phải có thuỷ tinh thật tinh khiết với nồng độ tạp chất khơng q phần tỷ

• Sù hÊp thơ cđa OH:

Sự có mặt ion OH sợi quang tạo độ suy hao hấp thụ đáng kể Đặc biệt độ hấp thụ tăng vọt b ớc sóng gần 950nm,

1240nm, 1400nm Nh độ ẩm nh ng nguyên nhân gây suy hao sợi quang Trong trình chế tạo nồng độ ion OH lõi sợi đ ợc giữ mức d ới phần tỷ (10-9) để giảm độ hấp thụ nú

ã Sự hấp thụ cực tím hồng ngoại:

(66)

3.3.2.2.Suy hao tán sắc.

ã Suy hao tán xạ Raylegh:

Núi chung súng điện từ truyền môi tr ờng điện môi gặp chỗ không đồng xảy t ợng tán xạ Các tia sáng truyền qua chỗ không đồng toả nhiều h ớng, phần l ợng ánh sáng tiếp tục truyền theo h ớng cũ phần lại truyền theo h ớng khác chí truyền ng ợc phía ngun quang

ã Suy hao tán xạ mặt phân cách lõi lớp vỏ bọc không hoàn

hảo:

(67)

3.3.4.tính suy hoa tuyÕn ttq 3.3.4.tÝnh suy hoa tuyÕn ttq

ã Suy hao toàn tuyến

LD mgh SQ1 TL SQ2 APD

Ps P1 P2 P3 Pd

L1 L2 L3 L4

(68)

34.Tán sắc sợi quang

34.Tán sắc sợi quang..

ã 3.4.1.Khái niệm tác hại tán sắc.

(69)

3.4.1.KháI niệm tác hại tán sắc.

ã Khái niệm:

Khi tín hiệu quang truyền qua sợi quang chúng bị biến dạng t ợng gọi tán sắc

ã Tác hại:

+ Sự tán sắc làm méo dạng tín hiệu analog làm xung bị chồng lấp tín hiệu digital.

(70)

3.4.2.Các nguyên nhân tán sắc.

ã Tán sắc mode ( modal dispersion):

ã Tán sắc mầu (chromatic dispesion)

ã Tán sắc chất liệu.

(71)

3.4.2.1.Tán sắc mode.

ã Tán sắc mode (dmod) ; Do l ợng ánh sáng phân tán

thành nhiều mode Mỗi mode lại truyền với vận tốc nhóm khác nhau nên thời gian truyền khác nhau.

• Sự phụ thuộc dmod vào số mũ g: dmod đạt cực tiểu g ~ 2 dmod tăng nhanh g có giá trị khác hai phía Đây yêu cầu nghiêm ngặt trình chế tạo sợi GI

2,4 2,6 2,8 2,2

2,0 1,8 1,6 0,01

0,1

g dmod

(ns/km)

(72)

3.4.2.2.Tán sác mầu.

ã Khái niệm:

Do tớn hiệu quang truyền sợi đơn sắc mà gồm khoảng b ớc sóng định Mỗi b ớc sóng lại có vận tốc truyền khác nên thời gian truyền khác nhau

ã Tán sắc mầu số sợi quang.

2

3 1300

1200 1400 1500

1600

 (nm) 12 -4 dchr (ps/nm.km)

(73)

34.2.3.Tán sắc vật liệu.

ã Chiết suất sợi quang thay đổi vật liệu nó.đây nguyên nhân gây nên tán sắc chất liệu

• Về mặt vật lý, tán sắc chất liệu cho biết mức độ nới rộng xung nm bề rộng phổ nguồn quang qua km sợi quang, đơn vị độ tán sắc chất liệu M

ps/nm.Km.

• Tại b ớc sóng 850 nm độ tán sắc chất liệu khoảng 90 

120 ps/nm.Km.

• Tại b ớc sóng 1300nm tán sắc chất liệu tán sắc ống dẫn sóng nh ng ng ợc dấu nên tán sắc thể không Do đó b ớc sóng 1300nm th ờng đ ợc chọn cho đ ờng truyền tốc độ cao.

(74)

3.4.2.4.Tán sắc ống dẫn sóng.

ã Sự phân bố l ợng ánh sáng sợi quang phụ thuộc vào b ớc sóng, phân bố gây nên t ợng tán sắc ống dẫn sóng.

(75)

3.5.Các loại cáp quang.

ã Cấu trúc cáp quang.

ã Phân loại cáp quang.

(76)

3.5.1.CÊu tróc c¸p quang.

3.5.1.CÊu tróc cáp quang.

ã Lõi cáp:

sợi quang đ ợc bọc thứ cấp, bọc chặt bọc lỏng, lõi cáp bao quanh phần tử gia c ờng

• Thành phần gia c ờng:

Phần tử gia c ờng kim loại( loại dây thép) thép phi kim( th ờng dây thuỷ tinh, plastic tăng c ờng học sợi tỏ Aramid) Nó đặt tâm phân bố lớp đồng tâm với cỏp

ã Vỏ cáp:

v cáp có chức bảo vệ, có tính chất định tuổi thọ vỏ cáp Vỏ cáp chất dẻo hay kim loại

Sỵi quang.

(77)

3.5.2.Phân loại cáp quang.

ã Phân loại theo cấu trúc.

(78)

3.2.3.Một số loại cáp quang thông dụng.

ã Cáp treo.

ã Cáp kéo ống.

ã Cáp trôn trực tiếp.

ã Cáp nhà cáp v ợt.

(79)

1a-cáp treo.

ã Dặc điểm Cáp treo:

D ợc phân loại có dây treo dây treo bên ( Tự treo).

• Cáp có dây treo ngồi khơng địi hỏi cáp căng đặc biệt mà cần có khả chịu nhiệt tốt đặc tính học tốt Loại dùng vùng có băng, gió mạnh khoảng lặp quá dài.

• Cáp loại tự treo phải có ứng suất nhiệt cao trình khai thác, phải đảm bảo chịu đ ợc lực căng lớn Loại có dây treo ngồi sử dụng loại cấu trúc, nh ng loại tự treo dùng cấu trúc đệm lỏng để sợi có khơng gian di

(80)

1b-c¸p treo.

(81)

2-cáp kéo ống.

ã Dặc điẻm cáp kéo ống:

ã Loi cỏp ny, phải chịu đ ợc lực kéo, lực xuắn, có trọng l ợng nhẹ để dễ dàng lắp đặt phải mềm dẻo để v ợt ch ớng ngại vật. • Loại cáp phải chịu đ ợc n ớc, nên cấu trúc cáp th ờng có

chất độn Jelly chống ẩm kim loại

(82)

3- cáp trôn.

• Dặc điểm: đặc điểm t ơng tự nh cáp kéo ống Nh ng cáp có bảo vệ tốt hơn, th ờng có vỏ bọc kim loại để tránh bị phá huỷ do đào bới, tác ng ca t.

ã Vỏ bọc thép bên gồm sợi thép băng thép ã Bên lớp vỏ thép lớp vỏ bọc chất dẻo Cáp chôn

(83)

4 a-cáp lắp đặt nhà.

• Dặc điểm: Cáp nhà th ờng có sợi Các đặc tính chủ yếu cáp nhà là:

• D ờng kính bên ngồi nhỏ, mềm mại, chống va đập, có độ cong cho phép nhỏ dễ nối

• Cấu trúc cáp phải đảm bảo cho sợi chịu đ ợc trọng lực đặt cáp thẳng đứng dọc t ờng nhà cao tầng

ã Cáp nhà phải chống gặm nhấm chống xây xát Cáp v ợt loại cáp nhà sử dụng loại cáp tự treo

(84)

4b- cáp láp đặt nhà.

(85)

5- c¸p biĨn.

• Dặc điểm: Loại cáp dùng để thả qua sơng biển vậy địi hỏi u cầu khắt khe.

• Tính chống ẩm chống n ớc vùng có áp suất cao. • Có khả chịu kéo lắp đặt sa cha cỏp

ã Chống lại đ ợc áp lực thống kê

ã Cho khả hàn nối, sửa chữa dễ dàng.

ã Cú cu trỳc t ơng thích với cáp đặt đất liền.

• Dây loại cáp đặc chủng, đ ợc chia thành hai loại cáp:

(86)

Ch ơng4: thành phần hệ thống

thông tin quang.

4.1.máy phát quang.

4.1.máy phát quang. –Sơ đồ khối

bộ ghép kênh điện

b bin i quang in –bộ ghép kênh quang

4.2.m¸y thu quang.

4.2.máy thu quang. –Sơ đồ khối

–Bộ tách kênh quang –bộ biến đổi quang điện –Bộ tách kênh điện

43.trạm lặp.

(87)

4.1.máy phát quang.

ã 4.1.1.S mỏy phát quang.

B é g h Ðp k ªn h sè (E

) Bộ biến đổi

m· đ ờng dây

Mạch kích thích

Điều chế c ờng độ sáng LD.

§iỊu khiĨn c«ng st ra.

B é g h Ðp k ªn h q u a n g (O )

Bộ biến đổi điện quang

(88)

M¸y ph¸t quang-

4.1.2 Các thành phần

ã Bô ghép kênh điện:th ờng dùng ghép kênh tdma, nhiệm vụ thực ghép n kênh tín hiệu điện thành kênh truyền tải

ã B biộn i in quang: Th ờng dùng ốt led lade.Nhiẹm vụ biến đổi tín hiệu điện từ khối sử lý ghép kênh điện tới, thành tín hiệu quang thích hợp với truyền dẫn sợi quang

(89)

M¸y ph¸t quang.

4.1.3.bô ghép kênh điện

(90)

4.1.4.b bin đổi điện quang.

4.1.4.bộ biến đổi điện quang.

ã đi ốt led (Light- Emitting Diode) Cấu tạo

Dặc điểm Phân loại Ưng dụng

ã đI ốt laser ( Light Amplication by Stimulate Emision of Radiation) – CÊu t¹o

(91)

®I ốt led-cấu tạo sledđI ốt led-cấu tạo sled

(Light- Emitting Diode)

• Dèi với cấu trúc phát mặt mặt phẳng vùng phát ánh sáng vuông góc với trục sợi dẫn quang nh hình vẽ

ã Vựng tích cực th ờng có dạng phiến trịn, đ ờng kính khoảng 50 m độ  dày khoảng 2,5 m.

• Mẫu phát chủ yếu đẳng h ớng với độ rộng chùm phát khoảng 120 • Cơng suất giảm xuống cịn 50% so với đỉnh  = 600.

PhiÕn táa nhiÖt

Sio2

Vật liệu bao phủ Kim loại hoá

Các lớp hạn chế

Giếng khắc hình

tròn

(92)

đI ốt led-cấu tạo eled.

ã LED phát cạnh có cấu trúc gồm vùng tiếp giáp tích cực có vai trò nguồn phát ánh sáng không kết hợp hai lớp dẫn

ã Cả hai lớp dẫn có số chiết suất thấp số chiết suất vùng tích cực nh ng lại cao số chiết suất vật liệu bao quanh

• Hình thành kênh dẫn sóng để h ớng phát xạ ánh sáng phía lõi sợi • Mẫu phát LED phát cạnh có định h ớng tốt so vi LED phỏt mt.

Giải tiếp xúcMiền hoạt

tính Kim loại Lớp Si02 cách điện Các lớp dị Lớp dẫn

(93)

đI ốt led- Nguyên lý phát xạ ánh sáng

Phát xạ ánh sáng led két trình mấu trốt sau:

ã Quá trình hấp thụ:

Khi đ ợc kích thích photon ánh sáng đủ lớn hv > điện tử hấp thu l ợng nhảy từ mức l ợng thấp lên mức l ợng cao

• Quá trình phát xạ tự nhiên:

Khi mt in tử trạng thái độ tự dịch chuyển từ mức l ợng cao nhảy xuống mức phát photon sáng Đây t ợng phát xạ tự nhiên đ ợc sử dụng để chế tạo LED Do trình tái hợp ngẫu nhiên nên ảnh h ởng phát ánh sáng không kết hp

Dòng lỗ trống Vùng tích

cực

Vùng dẫn sóng 1,51e

V

Tái hợp điện tử lỗ trống Năng L ợng điện tử số chiế t suất

Dòng điện tử

a)

1

hv=820nm

(94)

®I èt led

đI ốt led-đặc tính kỹ thuật-đặc tính kỹ thuật

. -Cơng suất sợi đơn mode SMF (250C, dòng điều khiển

150mA)

-Thêi gian lªn / xuèng

-Dé réng phỉ nưa c«ng st (250C )

-Hệ số nhiệt độ công suất đầu -Sự thay đổi b ớc sóng trung tâm theo nhiệt độ

- Dé d·n phæ

210

W 3ns max 80100

nm 1,2%/0C

0,50,8 nm/0C

0,4nm/0

(95)

®I èt

led-®I èt led-øng dơngøng dơng

Thiết bị có thị tr ờng đạt tốc độ 200Mbit/s, số thực nghiệm đ ợc tiến hành với nguồn phát ELED đạt tới 565Mbit/s chí kể tới 1,2Gbit/s

• Các loại LED phát mặt đ ợc sử dụng với sợi đơn mode Ưu điểm loại liên kết đơn giản Yếu điểm công suất phát t ơng đối thấp, khoảng 1,5W làm việc tốc độ 565Mbit/s, độ rộng phổ rộng • Các thực nghiệm đạt đ ợc độ dài tuyến lên tới 9,6 Km với tốc độ 2Gbit/s

100Km với tốc độ 16 Mbit/s Độ dài tuyến bị giới hạn qũy cơng suất tán sắc gây độ rộng phổ LED

(96)

3.1.4.1.®I èt laser.

( Light Amplication by

Stimulate Emision of

Radiation)

ã A.cấu trúc loại đI ốt lade.

Sio2 Sio2

n-GaAlAs Líp tiÕp xóc p-InP p-InP Líp giới hạn p-InP Lớp tiếp xúc

D ơng toả nhiệt

Lớp tiếp xúc âm Lớp tiếp xúc p-GaAlAs

n-InP

b)

Sio2 Sio2

(97)

điốt laser-nguyên lý phát xạ ánh sáng.

ã Các loại Laser khác nh ng nguyên lý hoạt động nh Hoạt động Laser kết qủa ba q trình mấu chốt, hấp thụ photon, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích Ba trình đ ợc mơ tả sơ đồ hai mức l ợng đơn giản

E2 E2

E1

E2

E1

Phát xạ kích thích

Phát xạ tự phát Hấp thụ

a) b)

(98)

4.1.4.2 ®I èt laser

4.1.4.2 đI ốt laser..

ã B.túm tt c tớnh kỹ thuật điốt lade. +) C ờng độ xạ cao

+) Có độ ổn định b ớc sóng xạ tốt +) Mật độ tia xạ cao

(99)

c.Bảng tóm tắt đặc tính Laser DFB

Tham sè Đặc điểm

ã B ớc sóng 1310 nm hoặc1550 nm 10nm

ã Công suất quang 3-14 mW

ã Dải tần làm việc 50-860 MHz

ã Mức RFvào(tín hiệu video) +10 tới +25 dBmV/kênh ã Hệ số điều chế quang(m) 3-4%/kênh

ã CNR(i vi 80 kờnh tải) 52 dB(với công suất đầu thu dB) • Méo CSO - 62 dBc

• MÐo CTB - 65 dBc

• Thay đổi đáp ứng tần số ± dB(50-860 MHz) • Suy hao đ ờng xuống >16dB(RF đầu vào)

(100)

.

.d.Tóm tắt đặc tính Laser DFB điều chế trực d.Tóm tắt đặc tính Laser DFB điều chế trực tiếp cho đa kờnh AM/QAM ng lờn.

tiếp cho đa kênh AM/QAM đ ờng lên.

Tham số Dặc điểm

ã B ớc sóng 1310nm 1550nm 10nm

ã Công suất quang 3- 5mW

ã Dải tần làm việc 5 42MHz

• Møc RF vao + 10 tíi +25 dBmV/kênh

ã Di ng 15dB

ã CNR(các kênh QPSK) 16 dB

ã tại BER 10-7C/(N+1)

ã kênh QPSK 20dB ≥

• tai BER ≤10-7

• Sai sè møc c«ng suÊt - 25 dBc≤

ã Tổn hao đ ờng lên >16 dB(RF vào)

ã Di nhit lm vic - 200 tới +650C

(101)

e.øng dông cđa ®I èt laser

e.øng dơng cđa ®I èt laser

• Th c xây dựng hệ thống thơng tin quang mạng viễn thơng có tốc độ cao cự ly truyền dẫn xa ,ng ời ta phải sử dụng diốt Laser có độ rộng phổ hẹp Laser đơn mode

ã Với hệ thống truyền hình cáp Laser phản hồi phân tán(bố)

(102)

4.1.5.bộ ghép kênh quang

4.1.5.bộ ghép kênh quang..

ã 4.1.5.1Cấu tróc ghÐp kªnh theo b íc sãng.

Ngn MPEG §iỊu chÕ 64/256 QAM Ngn MPEG §iỊu chÕ 64/256 QAM

Laser Tx #1 1111111 1 * 8 W D M M u x

(103)

4.2.m¸y thu quang.

ã 4.2.1.Cấu trúc máy thu quang.

B ộ tá ch k ên

h số( E)

Bộ biến đổi mã đ ờng

h đại cân bằng

xác định & tái tạo

AGC & Đinh thời. Bộ bin i quang/in

(104)

4.2.2.bộ tách kênh quang

ã Cấu trúc tách kênh quang theo b ớc sóng.

HUB

1

*

8

D

W

D

M

D

em

x

(105)

4.2.3.bộ biến đổi quang điện.

ã 4.2.3.1.đI ốt tách quang pin.

Vùng hoá trị Wv Vïng cÊm Eg Vïng dÉn Wc Vïng diÖn tÝch không gian P Điện cực vòng ánh sáng Lớp chống phản xạ R T W N a) b )

(106)

4.2.3.bộ biến đổi quang điện

• 4.2.3 cÊu tróc ®I èt th¸c apd.

x Vïng th¸c

¸nh sáng

Điện cực vòng

Điện cực N

N SP

RT

M 200

(107)

(108)

• øng dụng đI ốt pin apd.

+Vi b ớc sóng 850 nm Loại Si – PIN APD hay dùng Si – APD có u điểm hơn, có dịng dị hệ số tạp âm nhỏ, hệ số khuếch đại tăng tới 100, điện áo phân cực ng ợc 200V

+Với b ớc sóng 1300 nm đến 1500 nm b ớc sóng Ge-APD đ ợc sử dụng rộng rãi Điện áp làm việc từ 30V

(109)

4.3.bộ lặp , khuếch đại quang.

4.3.bộ lặp , khuch i quang.

ã 3.3.1.Cấu trúc lặp.

(110)

4.3.2.bộ khuyếch đại quang.

đặc điểm khuyếch đại quang • Tín hiệu vào, tín hiệu quang.

• Tín hiệu =khuyếch đại trực tiếp khơng thơng qua biến đổi quang điện. • Hiệu suất cao, tiét kiệm nguồn điện

(111)

đề c ơng ôn tập môn thông tin quang.

đề c ơng ơn tập mơn thơng tin quang.

• Câu 1:TRình bầy cấu trúc hệ thống thơng tin quang? • Câu2: đặc điểm ứng dụng thông tin quang?

ã Câu3: Trình bầy cấu trúc sợi quang?&trình bầy nguyên lý truyền sóng điện từ sợi quang?

ã Cõu4 : Trỡnh by v si quang a mod &si quang n mod?

ã Câu5 :Trình bầy t ợng tán sắc?hiện t ợng suy hao sợi quang? ã Câu 6: Trình bầy loại cáp quang?

ã Câu7: Trình bầy số máy phát quang: ã + Máy phát quang bàng ốt LED?

ã +Máy phát quang điốt lade LD?

ã Câu8: Trình bầy số máy thu quang: ã + Máy thu quang ốt PIN?

ã +Máy thu quang điốt th¸c APD ?

Định dạng
Số trang	111
Dung lượng	0,9 MB