Nguyên lý hoạt ựộng của diode APD:
Phân cực ngược cho diode, vùng tiếp giáp giữa lớp p và lớp n+ có điện trường lớn. Khi ánh sáng ựược chiếu vào diode, photon sẽ ựi qua lớp p+ và ựược hấp thụ trong lớp ị Vùng i đóng vai trị như là vùng nhận các hạt mang quang ựược phát rạ Năng lượng photon khi ựược hấp thụ sẽ taọ ra các cặp ựiện tử - lỗ trống. Dưới tác ựộng của ựiện trường, các cặp này tách ra thành ựiện tử và lỗ trống, chuyển ựộng ngược chiều nhau dưới tác động của lực hút và tạo thành dịng quang ựiện. Khi ựiện tử ựi qua vùng tiếp giáp pn+, chúng có vận tốc rất nhanh nên khi va chạm với các hạt dẫn khác sẽ tạo ra các cặp ựiện tử - lỗ trống khác, các hạt này bị tách ra do tác ựộng của ựiện trường, ựây gọi là hiệu ứng thác. Nếu điện áp q lớn, q trình này sẽ đạt ựến trạng thái thủng tức là dịng điện sẽ tăng lên giá trị rất cao ựộc lập với ánh sáng
chiếu vào (Hiệu ứng thác bị phá vỡ). để tránh hiện tượng này cần giữ ựiện áp ựặt vào từ 10% ựến 15% ựiện áp mà tại ựó hiệu ứng thác bị phá vỡ.
đối với diode APD, hệ số nhân M cho tất cả các hạt mang ựược phát ra trong diode quang ựược xác ựịnh như sau:
M = P M I I Trong đó:
IM: Giá trị trung bình của dịng đầu ra ựã ựược nhân
IP: Dòng photon ban đầu khơng được nhân (dịng ra của diode quang loại PIN), đây chắnh là số lượng hạt mang được tạo ra khi có một photon ựến.
Trong thực tế, cơ chế thác là một quá trình thống kê vì khơng phải mọi cặp hạt ựều ựược phát ra trong diode với cùng một hệ số nhân. Do đó giá trị M được tắnh như một giá trị trung bình, thường là giữa 30 và 100.
độ nhạy của APD cũng được mơ tả bằng ựáp ứng của bộ thụ đáp ứng của diode quang hiệu ứng thác APD được tắnh như sau:
1 APD R MR hv e M = = η
1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG
Qua chương này chúng ta ựã tìm hiểu tổng quan về hệ thống thông tin quang với những ưu nhược điểm của nó. đồng thời cũng giới thiệu các thành phần cơ bản của hệ thống thông tin quang: cáp sợi quang, phần phát quang, khuếch ựại quang, phần thu quang.
Khi truyền ánh sáng trong sợi quang, công suất ánh sáng giảm dần theo cự ly với quy luật của hàm số mũ nên ánh sáng bị suy haọ Các nguyên nhân gây suy hao như suy hao do hấp thụ, do tán xạ, do sợi bị uốn cong và do kết nốị đối với hệ thống thông tin quang thì hiện tượng tán sắc cũng ảnh hưởng rất lớn đến q trình truyền dẫn quang, nó gây nên giãn xung ở đầu thu, trong một số trường hợp các xung lân cận đè lên nhau, khi đó khơng phân biệt được các xung với nhau nữa, gây nên méo tắn hiệụ
Trong hệ thống thông tin quang, nguồn quang tạo ra sóng mang quang và mạch điều chế có nhiệm vụ điều chế sóng mang đó theo tắn hiệu cần truyền. Nguồn quang dùng trong thông tin quang thường là các Diode bức xạ ánh sáng LED và Diode laser LD, yêu cầu có độ rộng phổ hẹp (càng hẹp càng tốt) ựể tránh xuyên âm, có thể ựiều chỉnh được bước sóng quang phát rạ Các nguồn phát quang bán dẫn dùng trong thông tin quang như LED và Diode laser dựa trên nguyên lý bức xạ ánh sáng do sự tái hợp giữa ựiện tử và lỗ trống xảy ra trong vùng chuyển tiếp P-N của chất bán dẫn ựược ựặt dưới ựiện áp thuận. Vùng tiếp giáp P-N này được gọi là vùng hoạt tắnh của LED và LD.
Trên đường truyền tắn hiệu quang có rất nhiều nguyên nhân gây ra sự suy hao về cơng suất. Vì vậy mà ở các tuyến truyền dẫn có khoảng cách lớn, người ta mắc thêm vào hệ thống các trạm lặp, thường là các trạm lặp quang ựiện. Tuy nhiên, khi khi sử dụng cho các hệ thống truyền dẫn quang đa bước sóng như hệ thống WDM, rất nhiều trạm lặp quang ựiện cần ựược sử dụng ựể khuếch ựại và tái tạo các kênh quang có bước sóng khác nhaụ điều này làm tăng độ phức tạp cũng như giá thành của hệ thống truyền dẫn quang WDM. để khắc phục nhược ựiểm trên của các trạm lặp quang điện, đó là sử dụng các bộ khuếch ựại quang, ựiển hình là bộ khuếch ựại quang EDFẠ Trong các bộ khuếch ựại quang này ánh sáng ựược khuếch ựại trực tiếp trong miền quang mà khơng thơng qua việc biến đổi sang miền ựiện. Khuếch ựại quang khuếch đại được nhiều tắn hiệu có bước sóng khác nhau cùng truyền trên một sợi quang.
Hệ thống thông tin quang dựa vào ưu điểm vượt trội của mình đang phát triển mạnh mẽ và ựáp ứng nhu cầu thông tin băng rộng hiện naỵ
CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯỚC SÓNG (WDM) VÀ KỸ THUẬT đỊNH TUYẾN
Ngày nay với nhu cầu sử dụng thơng tin hết sức đa dạng, các mạng ngày càng mở rộng. Do vậy vấn ựề ựặt ra cho các nhà cung cấp dịch vụ là hết sức nặng nề khi phải giải quyết rất nhiều vấn ựề liên quan ựến lưu lượng truyền dẫn. Do những yêu cầu về kinh tế và những ựặc ựiểm ưu việt của sợi quang nên sợi quang ựược dùng chung cho nhiều thuê bao nên ta phải xét đến cơng nghệ ghép kênh. Hai kỹ thuật ghép kênh cơ bản có thể sử dụng độc lập hoặc kết hợp với nhau là ghép kênh theo thời gian TDM và ghép kênh theo bước sóng WDM
2.1. KỸ THUẬT GHÉP KÊNH QUANG THEO THỜI GIAN TDM (TIME DIVISION MULTIPLEXING) DIVISION MULTIPLEXING)
2.1.1. Tổng quan về hệ thống ghép kênh quang theo thời gian TDM
Hiện nay công nghệ thơng tin quang đã đạt ựược những thành tựu rất to lớn, trong đó phải kể đến kỹ thuật ghép kênh quang, nó thực hiện việc ghép các tắn hiệu ánh sáng ựể truyền trên sợi quang nhằm tăng dung lượng kênh truyền và tạo ra các tuyến thơng tin có tốc độ caọ Việc xây dựng các hệ thống thông tin quang tốc ựộ cao 10Gbit/s, 20Gbit/s và 40Gbit/s TDM cho mỗi luồng ựơn kênh quang gặp khó khăn do sự hạn chế của các mạch ựiện tử, các mạch ựiện tử khơng đảm bảo được việc đáp ứng xung tắn hiệu cực kỳ hẹp cùng với nó là chi phắ caọ Kỹ thuật ghép kênh quang theo thời gian (TDM Ờ Time Division Multiplexing) ra ựời ựã khắc phục ựược những hạn chế trên bởi vì q trình ghép các luồng tắn hiệu quang thành các luồng tắn hiệu có tốc độ cao hơn khơng thơng qua một q trình biến ựổi nào về ựiện. Sự phát triển của chúng địi hỏi nhiều loại bộ phát và bộ thu quang với công nghệ mới sử dụng kỹ thuật ghép tách kênh tồn quang. Nhờ cơng nghệ TDM mà ta có thể xây dựng ựược các hệ thống thơng tin quang có tốc độ cao tới hàng trăm Gbit/s ựến trên 1Tbit/s.