Bài giảng Sợi quang trong thông tin liên lạc

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:36

Thêm vào BST

Báo xấu

89
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Sợi quang trong thông tin liên lạc bao gồm những nội dung về các phần tử cơ bản của một hệ thống thông tin; phổ điện tử của hệ thống thông tin; quá trình phát triển hệ thống thông tin sợi quang và một số nội dung khác.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Sợi quang trong thông tin liên lạc

COMMUNICATION Nguồn bản tin Máy phát Kênh truyền Nơi nhận bản tin Máy thu Các phần tử cơ bản của một hệ thống thông tin 1
Component Optical Fiber Material： (fused silica SiO2) Structure: concentric arrangement of core and cladding http://www.miragesofttech.com/ofc. htm Transmission: total reflection of light at the boundary between core and cladding 2
MESSAGE BANDWIDTH Phổ điện từ của các hệ thống thông tin 10 MHz 3
4
QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG  Năm 1960: nguồn Laser ra đời  Dùng kênh AS để truyền tín hiệu * AS  5*1014 Hz  nguồn Laser có dung lượng thông tin lớn hơn các hệ thống viba 105 lần (10 triệu kênh TV.) * Do chi phí cao và ảnh hưởng của thời tiết  Hệ thống : kém hấp dẫn 5
 Vật liệu truyền dẫn: Sợi quang (Tạo ra kênh quang tin cậy & linh hoạt) * Ban đầu: suy hao rất lớn (>1.000dB/km) * 1966: Kao, Hochman, Wertst: suy hao lớn là do nguyên vật liệu sợi quang không tinh khiết * Hai thập kỷ sau: Độ suy hao còn 0.16 dB/km tại  = 1550nm ( lý thuyết: 0.14 dB/km ) 6
 Công nghệ bán dẫn: Cung cấp: Nguồn AS + Bộ tách quang + ống dẫn sóng quang  Tuyến truyền dẫn thông tin sợi quang * Suy hao truyền dẫn thấp và độ rộng băng lớn. * Kích cỡ và trọng lượng nhỏ. * Chống nhiễu tốt. * Cách điện tốt. * Nguyên liệu thô sẵn có. * Bảo mật. 7
Sự phát triển của các hệ thống thông tin quang 8
CÁC PHẦN TỬ CỦA TUYẾN TRUYỀN DẪN SỢI QUANG Phần phát: – 1 nguồn sáng – Mạch điều khiển nguồn sáng Oáng dẫn sóng (sợi quang) Phần thu: – Một khối tách sóng quang – Mạch khôi phục và khuyếch đại tín hiệu 9
Các phần tử chính của một tuyến thông tin quang 10
Cáp sợi quang có thể được lắp trên cột, trong ống hay đặt ngầm dưới biển 11
Basically two windows available: – 1.3 mm and 1.55 mm The lower window used with Si and GaAlAs and the upper window with InGaAsP compounds There are single- and monomode fibers that may have step or graded refraction index profile Propagation in optical fibers is influenced by attenuation, scattering, absorption,dispersion In addition there are non-linear effects that are important in WDM-transmission Optical Fiber communications, 3rd ed.,G.Keiser,McGrawHill, 2000 Suy hao sợi theo bước sóng 12
Operating range of 4 key components in the 3 different optical windows 13 Optical Fiber communications, 3rd ed.,G.Keiser,McGrawHill, 2000
Sự suy giảm và sự tán sắc vật chất.  Khi bước sóng tăng lên trong miền phổ khả kiến thì độ suy giảm giảm xuống tối thiểu vào khoảng 0.3 dB/ km ở 0 = 1.3 m.  Hệ số tán sắc D của ống thuỷ tinh thạch anh nóng chảy cũng phụ thuộc vào bước sóng. 14
Hoạt động của bước sóng đối với các hệ truyền thông sợi quang  Một thiết kế đạt tiêu chuẩn đã sử 0(m) Độ suy Độ tán dụng các ống mode đơn graded – giảm (dB/ sắc (ps/ km-nm) km) index để nhằm đạt được sự tán sắc 0.87 1.5 -80 trong ống dẫn sóng cân bằng bằng vật liệu tán sắc vì thế hầu như hiệu 1.312 0.3 0 suất tán sắc ở 1.55 m bị loại trừ hơn ở 1.312 m . 1.55 0.16 +17 15
Những vật liệu đạt tiêu chuẩn.  Bao gồm kim loại nặng, thuỷ tinh florua, tinh thể Halogen và thuỷ tinh chalcogenide (sulfua, selenium…).  Đối với những loại vật liệu này dãy hấp thu hồng ngoại định vị xa hơn trong vùng hồng ngoại so với thuỷ tinh silicat vì thế vào giữa vùng hồng ngoại thì chúng làm giảm bước sóng Rayleigh. 16
Các nguồn của một bộ truyền tải quang học  Công suất , tốc độ, độ rộng vạch phổ, tạp âm.  Nguồn ở 0.87 m. Diode phát quang AlGaAs và diode laser AlGaAs/GaAs  Nguồn ở 1.3 và 1.55 m. Diode phát quang InGaAsP 17
Các đầu thu quang học  Đầu thu ở 0.87 m. – Photodiode p-i-n và APD đều sử dụng được ở bước sóng này.  Đầu thu ở 1.3 và 1.55 m. – Ge và InGaAs p-I-n đều sử dụng được. InGaAs được ưu tiên hơn bởi chúng có độ ổn định nhiệt cao hơn và dòng tối thấp hơn. 18
Hệ thống sợi quang 0(m) Sợi quang Nguồn Detector 0.87 Đa mode step-index LED AlGaAs p–i–n Si Laser InGaAsP APD 1.3 Đa mode graded-index Ge InGaA 1.55 Đơn mode s Hệ thống 1: sợi đa mode ở 0.87 m. Hệ thống 2: sợi đơn mode ở 1.33 m. Hệ thống 3: các sợi đơn mode ở 1.55 m. 19
HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG Theo hai hình thức digital và analog 1. Hệ thống truyền thông Digital:  Sử dụng nguồn LED hoặc diode laser :  Đầu dò quang p-i-n hoặc APD 20