Nghiên cứu công nghệ sợi quang mới trong hệ thống thông tin quang

  • 59 trang
  • file .docx
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới
th.s Nguyễn Thanh Vân, là giáo viên hướng dẫn trực tiếp cho em, cô đã nhiệt tình
hướng dẫn và chỉ bảo cho em trong quá trình làm đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong ngành điện tử viễn thông trường
Đại học Hàng Hải Việt Nam đã dạy dỗ, chỉ bảo tận tình cho chúng em có một nền
móng kiến thức chuyên ngành vững chắc cùng sự hướng dẫn, giúp đỡ của các thầy
cô trong khoa Điện- Điện tử.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên và
giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hải Phòng, ngày 20 tháng 11 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Trần Thị Vân
i
LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan nội dung đồ án tốt nghiệp “ Nghiên cứu công nghệ
sợi quang mới trong hệ thống thông tin quang” của em là thành quả của sự tìm
hiểu, chắt lọc của mình, không sao chép bất kỳ một công trình đồ án nào trước
đây. Nếu sai với lời cam đoan em xin hoàn toàn trách nhiệm và các hình thức kỷ
luật của Khoa cũng như nhà trường.
ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................i
LỜI CAM ĐOAN.....................................................................................................ii
MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN........................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ...............................................................................vii
LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................1
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG..............2
1.1 Giới thiệu chung về hệ thống thông tin quang..........................................2
1.1.1.Sự ra đời và phát triển của hệ thống thông tin quang................................2
1.1.2. Ưu, nhược điểm của hệ thống thông tin quang:........................................3
1.1.3. Ứng dụng...................................................................................................5
1.2 Cấu trúc của hệ thống thông tin quang.....................................................5
1.2.1. Cấu trúc cơ bản.........................................................................................5
1.2.2. Sơ đồ khối của hệ thống thông tin quang điều chế trực tiếp (IM/DD)......6
1.2.3. Hệ thống thông tin quang coherent...........................................................8
1.3 Các tham số cơ bản của hệ thống thông tin quang.................................10
1.3.1.Tham số điện quang..................................................................................10
1.3.2. Tham số quang.........................................................................................11
1.4. Các phần tử quang- điện trong hệ thống thông tin quang.......................11
1.4.1. Nguồn quang............................................................................................11
1.4.2. Các phần tử tách sóng quang..................................................................13
CHƯƠNG II : SỢI QUANG VÀ CÁP QUANG.................................................16
2.1 Sợi quang....................................................................................................16
2.1.1.Cấu trúc của sợi quang.............................................................................16
2.1.2.Nguyên lý truyền dẫn trong sợi quang......................................................16
iii
2.1.3. Phân loại..................................................................................................18
2.1.4. Phương thức truyền lan trong sợi quang và các loại sợi quang điển hình
...........................................................................................................................18
2.1.5. Các yếu tố ảnh hưởng tới truyền lan trong sợi quang.............................22
2.1.5.1 .Suy hao..................................................................................................22
2.1.5.2. Tán sắc..................................................................................................24
2.1.5.3. Các hiệu ứng phi tuyến.........................................................................27
2.2 Cáp quang..................................................................................................28
2.2.1. Cấu trúc của cáp quang...........................................................................28
2.2.2. Phân loại..................................................................................................28
2.2.3.Một số loại cáp quang điển hình..............................................................29
CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ SỢI QUANG MỚI TRONG HỆ THỐNG
THÔNG TIN QUANG...........................................................................................32
3.1 Giới thiệu chung về công nghệ sợi quang mới............................................32
3.2 Khái quát về sợi quang tinh thể (PCFs)......................................................33
3.2.1. Sự ra đời của sợi quang tinh thể..............................................................33
3.2.2. Cấu trúc của sợi quang tinh thể...............................................................35
3.2.3. Cách thức truyền dẫn trong PCFs...........................................................35
3.2.4 Phân loại và một số đặc tính cơ bản của sợi quang tinh thể..................36
3.2.5. Phương pháp chế tạo sợi quang tinh thể.................................................37
3.2.6. Ứng dụng của sợi PCFs...........................................................................38
3.3 Một số sợi quang tinh thể điển hình...........................................................38
3.3.1. Sợi quang tinh thể có lõi chiết suất cao...................................................38
3.3.2. Sợi quang tinh thể lõi chiết suất thấp......................................................43
3.3.3. Sợi với những tính chất đặc biệt..............................................................44
KẾT LUẬN.............................................................................................................49
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................50
iv
MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
KĐCS Khuếch đại công suất
SQ Sợi quang
KĐ Khuếch đại
SM Single mode - Sơi quang đơn mode
MM Multiple - Sợi quang đa mode
SI Step index - Chiết suất nhảy bậc
GI Graded Index - Chiết suất biến đổi
PCFs Photonic crystal fibers - Sợi quang tinh thể
GVD Group velocity dispersion – Tán xạ vận tốc nhóm
v
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số bảng Tên bảng Trang
Bảng 1.1 So sánh giữa cáp quang và cáp đồng 4
vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Số hình Tên hình Trang
Hình 1.1 cấu hình cơ bản của hệ thống thông tin quang 5
Hình 1.2 Sơ đồ khối hệ thống thông tin quang điều chế trực 7
tiếp
Hình 1.3 Sơ đồ khối hệ thống thông tin quang coherent 9
Hình 1.4 Cấu trúc của APD 14
Hình 2.1 Cấu trúc sợi quang 16
Sự phản xạ và khúc xạ của ánh sáng
Hình 2.2 17
Ánh sáng truyền trong sợi đơn mode
Hình 2.3 19
Ánh sáng truyền trong sợi MM - SI
Hình 2.4 20
Ánh sáng truyền trong sợi MM – GI
Hình 2.5 21
Hình 2.6 Sự suy hao hấp thụ của ion OH ( với nồng độ 10-6) 23
Hình 2.7 Suy hao do tán xạ 23
vii
Hình 2.8 Sự dãn rộng xung của ánh sáng 24
Hình 2.9 Tán sắc mod thay đổi theo chiết suất 25
Hình 2.10 Mặt cắt của cáp quang 28
Hình 2.11 Cáp băng dẹt 30
Hình 2.12 Cáp thả lỏng trong ống 30
Hình 2.13 Cáp treo 31
Hình 2.14 Cáp đặt trong nhà 31
Hình 3.1 Mặt cắt của sợi quang tinh thể ( PCFs ) 35
Hình 3.2 Sợi PCFs lõi chiết suất cao với mạng lục giác 38
Đường tần số định mức Λ/ λ của sợi PCFs có các tinh
Hình 3.3 thể quang mạng tam giác với d/ Λ = 0.23 40
Suy hao do uốn cong sợi PCFs với mạng tinh
Hình 3.4 thể quang tam giác 42
Hình 3.5 sợi quang tinh thể lõi chiết suất thấp 43
Hình 3.6 Mặt cắt sợi PCFs lõi đôi mạng vuông 45
Hinh 3.7 PCFs lưỡng chiết cao 46
viii
Hình 3.8 Khái niệm về sợi Fresnel 48
ix
LỜI NÓI ĐẦU
Hệ thống truyền dẫn thông tin quang là hệ thống thông tin đang được ứng
dụng rất nhiều trong lĩnh vực thông tin hiện nay, đặc biệt trong ngành điện tử viễn
thông. So với các hệ thống thông tin khác thì hệ thống thông tin quang với nhiều ưu
điểm hơn như : suy hao thấp, dải thông rộng, không chịu can nhiễu do sóng điện từ
hay các yếu khác của môi trường bên ngoài. Hệ thống thông tin quang có các ưu
điểm vượt trội như vậy bởi sợi quang chính là môi trường truyền dẫn của hệ thống
Ngày nay, cùng với sự phát triển cao của khoa học- công nghệ nên sợi quang
cũng được nghiên cứu để phát triển lên một thế hệ sợi quang mới có nhiều ưu điểm
vượt trội hơn nữa, để sợi quang sẽ là môi trường truyền dẫn lý tưởng nhất trong
lĩnh vực truyền dẫn thông tin.Vì vậy, trong đề tài tốt nghiệp của mình, em sẽ đi sâu
tìm hiểu về : ‘’Công nghệ sợi quang mới trong hệ thống thông tin quang”.
Đồ án tốt nghiệp của em gồm những nội dung như sau :
 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
 CHƯƠNG II: SỢI QUANG VÀ CÁP QUANG
 CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ SỢI QUANG MỚI TRONG HỆ THỐNG
THÔNG TIN QUANG
1
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
1.1 Giới thiệu chung về hệ thống thông tin quang
Các hệ thống thông tin được sử dụng để truyền tin tức từ nơi này đến nơi khác.
Khoảng cách từ nguồn tin ( nơi sinh ra tin tức ) tới bộ nhận tin ( đích mà tin được
truyền tới) có thể gần, xa và rất xa. Thông tin được truyền đi nhờ các sóng điện từ
với các dải tần số khác nhau. Hệ thống thông tin quang đã sử dụng sợi quang để
truyền dẫn thông tin. Trong hệ thông thông tin quang thì thông tin cần truyền được
truyền ở tần số sóng mang cao trong vùng nhìn thấy hoặc vùng hồng ngoại gần của
phổ sóng điện từ.
1.1.1 Sự ra đời và phát triển của hệ thống thông tin quang
Trong lịch sử, con người đã biết sử dụng ánh sáng làm thông tin liên lạc như sử
dụng lửa hay pháo sáng để báo hiệu trong quân đội.
Năm 1790, một kỹ sư người Pháp đã sử dụng chuỗi các tháp được lắp đèn báo
hiệu và đây chính là một hệ thống điện báo quang.
Năm 1854, nhà vật lý người Anh đã thí nghiệm và đưa ra được rằng trong môi
trường điện môi là trong suốt thì ánh sáng có thể đi qua được.
Tiếp theo, một người Mỹ đã phát minh ra hệ thống thông tin bằng ánh sáng – hệ
thống photophone. Hệ thống này đã có thể mang tiếng nói đi, nhưng chất lượng
đường truyền kém do nguồn nhiễu quá lớn.
Năm 1934, hệ thống thông tin quang được sáng chế ra bởi một kỹ sư người
Mỹ.Thanh thủy tinh được dùng để truyền dẫn thông tin .
2
Đến năm 1950, phát triển lên sợi quang hai lớp mà ánh sáng có thể truyền bên
trong. Sợi này tiếp tục được phát triển thành Fibrescope uốn cong ( đây là thiết bị
có khả năng uốn cong hình ảnh từ đầu đến cuối sợi ). Cùng với sự phát triển mạnh
của kỹ thuật bán dẫn bên cạnh các transistor và vi mạch thì photodiode có độ nhạy
cao dùng trong các máy thu quang được chế tạo.
Năm 1958, người ta lại phát minh ra Laser, đến năm 1960 Laser được đưa vào
hoạt động thành công tạo nguồn phát quang có cường độ lớn và phổ đơn sắc. Dung
lượng hệ thống được tăng lên rất cao.
Tiếp sau đó người ta lại tiếp tục nghiên cứu để chế tạo được sợi quang có độ
suy hao nhỏ nhất. Ban đầu, suy hao sợi quang từ α ≈ 1000 dB/Km, đến năm 1970
một xưởng thủy tinh ở Mỹ mới sản xuất được sợi SI có độ suy hao α ¿ 20 dB/ Km
với bước sóng λ= 633 nm, rồi đến sợi GI với α ≈4 dB / Km
Hiện nay, suy hao của sợi quang đã giảm đi rất nhiều α ≤ 0.2 dB/ Km với bước
sóng λ = 1550 nm.Với sự phát triển của khoa học và công nghệ thì những thế hệ sợi
quang mới sẽ có độ suy hao nhỏ hơn nữa sẽ tiếp tục ra đời.
Ở Việt Nam, các đường thông tin được sử dụng như tuyến cáp quang trên
đường dây 500KV Bắc - Nam đã đáp ứng nhu cầu thông tin cả về tốc độ và dung
lượng.
1.1.2 Ưu, nhược điểm của hệ thống thông tin quang:
Ưu điểm:
 Suy hao thấp : Trong sợi quang suy hao trong quá trình truyền dẫn là tương
đối nhỏ nên cho phép khoảng cách lan truyền xa hơn.
 Dải thông rộng : Trong hệ thống thông tin sợi quang có băng thông rất rộng,
nên có thể truyền một khối lượng thông tin lớn đến hàng trăm GHz.km, với
3
cự ly xa hơn 100 km không cần trạm lặp, nó đáp ứng được đòi hỏi thông tin
trong tương lai.
 Tín hiệu truyền trong sợi quang không bị tác động bởi môi trường bên ngoài
như máy móc công nghiệp hay không bị xuyên âm giữa các đường truyền,…
 Sợi quang làm bằng thủy tinh, chất điện môi nên có độ đàn hồi cao, bền vững
với môi trường, có thể dùng trong vùng phóng xạ, khu công nghiệp hóa chất,

 Tính bảo mật : Do sợi quang không bức xạ năng lượng điện từ nên rất khó có
thể trích được tín hiệu.
 Tính linh hoạt : Các hệ thống thông tin quang đều khả dụng cho hầu hết các
dạng thông tin số liệu, thoại và video.
 Sợi quang có kích thước nhỏ gọn, tốn ít vật liệu,vật liệu chế tạo sẵn có,rẻ nên
giá thành sản xuất thấp và lắp đặt thuận tiện, vận chuyển dễ dàng.
Bảng 1.1: So sánh giữa cáp quang và cáp đồng
Đặc tính Cáp đồng Cáp quang
Sợi đa mode Sợi đơn mode
Dải thông 100 MHz 1GHz >100 GHz
Cự ly truyền dẫn 100m 2000m 40.000m
Xuyên kênh có Không
Trọng lượng Nặng hơn Nhẹ hơn
Kích thước Lớn hơn Nhỏ hơn
Nhược điểm:
4
 Đòi hỏi công nghệ chế tạo phức tạp
 Việc cấp nguồn cho trạm trung gian phải có đường riêng.
 Sợi quang dòn và dễ gãy, khó đấu nối, khó sử dụng cho những trường hợp
riêng lẻ,…
1.1.3 Ứng dụng
Hệ thống thông tin quang được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực viễn
thông, truyền hình hay các dịch vụ tổng hợp như: viễn thông đường dài, quốc tế,
truyền hình cáp; đường trung kế, truyền số liệu tốc độ cao hay đường cáp thả biển
xuyên quốc gia,….
1.1 Cấu trúc của hệ thống thông tin quang
1.2.1 Cấu trúc cơ bản
Một hệ thống thông tin quang có cấu trúc cơ bản như sau :
Hình 1.1. cấu hình cơ bản của hệ thống thông tin quang
Hệ thống thông tin quang gồm ba thành phần cơ bản là phần phát quang,
môi trường truyền dẫn và phần thu quang.
5
Phần phát quang bao gồm nguồn phát tín hiệu quang và các mạch điện
điều khiển. Nguồn phát quang tạo ra sóng mang tần số quang, có hai loại nguồn
thường được dùng là LED và LASER. Để biến đổi tín hiệu sao cho phù hợp để
điều khiển nguồn sáng theo tín hiệu mang tin người ta dùng bộ điều khiển ( hoặc là
bộ điều chế ngoài hoặc là bộ kích thích).
Trong thông tin quang thì sợi quang chính là môi trường truyền dẫn, gồm
có ba loại chính là : sợi đơn mode chiết suất nhảy bậc, sợi đa mode chiết suất nhảy
bậc và sợi đa mode chiết suất biến đổi đều. Sợi quang nào được sử dụng sẽ phụ
thuộc vào từng hệ thống. Do bị tác động của sợi quang và các tác động quang học
khác của ánh sáng nên tín hiệu quang sẽ bị suy giảm .Để khắc phục tình trạng này
cần có các bộ khuếch đại tín hiệu quang và các trạm lặp trên tuyến truyền dẫn để
tái tạo lại các tín hiệu bị suy giảm trên đường truyền.
Phần thu quang có nhiệm vụ là biến đổi tín hiệu quang thu được trở về
dạng tín hiệu ban đầu. Phần thu bao gồm phần tử tách sóng quang ( thường sử dụng
các photodiode như PIN hoặc APD) và các mạch xử lý điện ( gồm các mạch
khuếch đai, lọc, mạch tái sinh).
Nguyên lý hoạt động: Tại phía phát tín hiệu thông tin cần truyền được
biến đổi thành tín hiệu điện và sau đó được đưa vào bộ phát quang. Bộ phát quang
sẽ điều chế quang các tín hiệu điện trở thành các tín hiệu quang. Có nhiều phương
pháp điều chế khác nhau (có thể điều chế trực tiếp cường độ ánh sáng hoặc điều
chế gián tiếp). Tín hiệu sẽ được ghép vào trong sợi quang và sau đó truyền đi.
Trong quá trình truyền các tín hiệu bị suy giảm, các bộ khuếch đai quang cùng với
trạm lặp sẽ khôi phục, tái tạo lại các tín hiệu. Tín hiệu thu được sẽ được bộ thu
quang tiếp nhận và biến đổi thành tín hiệu điện như tín hiệu phát ban đầu. Tín hiệu
điện sẽ được xử lý thành tín hiệu thông tin cơ bản cần truyền.
6
1.2.2 Sơ đồ khối của hệ thống thông tin quang điều chế trực tiếp (IM/DD)
Nguồn O/E KĐ E/O KĐ san
Ghép Mã hóa Kích Tách
bằng
kênh thích quang sóng
SQ sửa SQ
Tách
đồng hồ
Tách Giải mã Quyết
kênh định
Hình 1.2. Sơ đồ khối hệ thống thông tin quang điều chế trực tiếp
Trong hệ thống này luồng bit được đưa vào điều chế trực tiếp sóng mang
quang, đầu thu tín hiệu quang được tách sóng trực tiếp bằng các photodiode để lấy
ra tín hiệu điện băng gốc.
Các khối trong hệ thống bao gồm :
- Khối ghép kênh : là khối thực hiện ghép kênh tín hiệu theo phương pháp
điều chế xung mã PCM.
- Khối mã hóa : Biến đổi mã tín hiệu thành mã đường dây phù hợp với môi
trường truyền dẫn sợi quang và thuận tiện cho khôi phục đồng hồ, giám sát,
nâng cao khả năng sửa lỗi của hệ thống.
- Khối nguồn kích thích: Nguồn quang thường dung là LED và LASER.
7
 Trạm lặp : “ Do hiện tượng suy giảm và tán sắc tín hiệu trên đường
truyền nên cự ly truyền sóng bị hạn chế,nên trong hệ thống thông tin
đường dài cần phải có trạm lặp hoặc trạm khuếch đại trung gian.
Trong hệ thống thông tin quang IM/DD trạm lặp bao gồm ba khối cơ
bản như sau: Khối O/E biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện;
Khối khuếch đại, sửa dạng tín hiệu; Khối E/O biến đổi tín hiệu điện đã
được sửa dạng thành tín hiệu quang để tiếp tục truyền trong sợi
quang.”[1]
 Thiết bị đầu cuối:
- Bộ tách quang là các diode PIN hoặc APD, tại đây các xung quang được biến
đổi thành các xung điện. Khi hoạt động tách sóng các diode làm việc với
thiên áp ngược .
- Khối khuếch đai san bằng làm nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu và san bằng để
nâng cao tỷ số tín hiệu trên nhiễu ở điểm quyết định.
- Khối quyết định, giải mã tín hiệu đưa về dạng tín hiệu số vơi sdangj mã
tương ứng ở đầu ra của thiết bị ghép kênh phía phát.
- Tín hiệu đồng hồ đồng bộ với phía phát để thực hiện tái sinh tín hiệu, giải mã
và tách kênh chính xác.
1.2.3 Hệ thống thông tin quang coherent
a. Khái quát về hệ thống thông tin quang coherent:
Hệ thống thông tin quang coherent là hệ thống thông tin quang kết hợp.
Trong hệ thống này đã tận dụng được khả năng truyền dẫn của sợi quang, sự đổi
tần quang được sử dụng ở máy thu bằng cách trộn trường quang của bộ dao động
nội với tín hiệu quang thu được.Hệ thống thông tin quang coherent có những ưu
điểm hơn so với hệ thống thông tin quang IM/DD như sau:
8
 Nâng cao độ nhạy máy thu: Trong hệ thống IM/DD ở băng tần cao độ nhạy
máy thu sẽ bị hạn chế, tần số càng cao thì độ nhạy máy thu càng giảm. Trong
hệ thống coherent có sử dụng phương pháp Homodyne hoặc Heterdyne cho
phép tăng khoảng cách giữa hai trạm lặp, tăng tốc độ truyền trong các tuyến
thông tin đường trục và tăng số kênh trong mạng nội hạt hoặc thuê bao. Độ
nhạy máy thu được nâng lên từ 15-20 dB so với thu trực tiếp.
 Nâng cao khả năng truyền dẫn: Theo phương pháp ghép kênh theo tần số
FDM các hệ thống thông tin quang coherent có dung lượn truyền dẫn rất lớn.
 Nâng cao khả năng lựa chọn kênh: Khả năng chọn lọc kênh ở phía thu dựa
trên nguồn thu có thể điều chỉnh được tín hiệu tới. Như vậy có thể lựa chọn
được kênh mong muốn trong nhiều kênh.
 Kết hợp coherent với khuếch đại quang: Có thể tạo nên các tuyến thông tin
số có dung lượng đường truyền lớn và khoảng cách giữa hai trạm lặp được
tăng lên ( có thể đạt 10.000 km), khả năng này được ứng dụng trong các
tuyến trục và các tuyến cáp quang dưới biển.
Ngoài những ưu diểm trên thì hệ thống thông tin quang coherent lại có
những mặt hạn chế như: cấu trúc nguồn thu phức tạp dẫn đến sự đòi hỏi cao
về sự ổn định của Laser bán dẫn dùng làm nguồn phát dao động nội và
nguồn phát tín hiệu, yêu cầu nghiêm ngặt về nhiệt độ, dòng nuôi, nhiễu pha,
… và giá thành cao.
b.Sơ đồ khối:
Điều chế Trộn Giải điều
LD D Lọc IF ra
quang chế
ngoài
SQ
KĐCS TS KĐ
LD AFC
9
Hình 1.3.Sơ đồ khối hệ thống thông tin quang coherent
Hệ thống thông tin quang coherent gồm:
 Phần phát gồm laser bán dẫn, bộ điều chế tín hiệu và bộ khuếch
đại công suất. Laser bán dẫn hoạt động ở chế độ đơn mod có phổ
hẹp.
 Bộ điều chế: Thực hiện theo hai phương pháp tương ứng với dạng
điều chế là bộ điều chế nội xạ của nguồn laser và bộ kích thích điều
chế trường quang đã phát ra từ nguồn laser bằng các thiết bị thích
hợp như: ASK, PSK hoặc BBSK.
 Phần thu có cấu tạo phức tạp nhất, nó bao gồm bộ trộn quang,
laser dao động nội, một photodiode, một bộ tiền khuếch đại, một bộ
giả điều chế, bộ tự động điều chỉnh tần số. Bộ trộn quang là một
mạng 4 cổng như bộ ghép định hướng siêu cao tần, hai trường
quang ở các cổng được trộn vào nhau và cộng tuyến tính ở hai cổng
ra của bộ trộn.
1.3 Các tham số cơ bản của hệ thống thông tin quang
1.3.1 Tham số điện quang
 “Tỷ số tín hiệu điện trên nhiễu và tỷ số sóng mang trên nhiễu được đo và
xác định về phía điện của hệ thống điện quang, đó chính là tỷ số của điện
áp, dòng điện hoặc công suất điện.
Tham số tỷ số lỗi bit (BER) của hệ thống truyền dẫn số luôn được đo ở
sau bộ tách sóng tương ứng với tham số điện S/N.” [1]
10
 “Độ rộng băng tần điện (BW)e là khoảng tần số trong đó đáp ứng của tín
hiệu như hệ số khuếch đại điện, các tỷ số dòng điện hay điện áp nằm
trong giới hạn xác định.” [1]
 “Tỷ số tín hiệu và sóng mang trên nhiễu được đo và xác định ở cổng
quang của hệ thống tương ứng chính là tỷ số công suất tín hiệu quang
trung bình thu được trên Pr trên công suất nhiễu quang tương đương.”[1]
 “Độ rộng băng tần quang (BW)o là khoảng tần số mà tại đó các mức công
suất quang nằm trong giới hạn xác định. Thường người ta sử dụng độ
rộng băng tần quang ở mức 3 dB là dải tần số điều chế ở đó công suất
quang giảm đến 0.5 giá trị so với giá trị tần số bằng không.” [1]
1.3.2 Tham số quang
 Công suất yêu cầu tối thiểu của nguồn quang
 Độ tổn hao
 Độ rộng băng tần của tuyến
1.4 Các phần tử quang- điện trong hệ thống thông tin quang
1.4.1 Nguồn quang
Nguồn quang thường dùng là diode LED và diode LASER .
a. Diode LED
 Cấu trúc: Led thường có hai loại cấu trúc là cấu trúc tiếp giáp
thuần nhất và cấu trúc và cấu trúc tiếp giáp dị thể, trong đó trúc dị
thể kép có hiệu quả và được ứng dụng nhiều hơn. . Người ta
thường chế tạo lớp PN là hỗn hợp của các nguyên tố nhóm III và
V để tạo ra cấu trúc dị thể kép.
 Nguyên lý hoạt động: dựa trên sự phân cực thuận cho tiếp giáp P–
N. Khi phân cực thuận cho tiếp giáp thì sẽ xảy ra hiện tượng tái
hợp giữa cặp điện tử và lỗ trống, đồng thời phát xạ ra photon. Tuy
11