Luận Văn Ghép kênh quang phân chia theo thời gian otdm

MỤC LỤC
Trang

LỜI NÓI ĐẦU
LỜI CẢM ƠN
CHƯƠNG I. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 1
1.1. Tổng quan về hệ thống thông tin quang 1
1.2. Sơ đồ khối của hệ thống thông tin quang 3
1.2.1. Chức năng các khối 3
1.2.2. Các tham số cơ bản của hệ thống thông tin quang 3
CHƯƠNG II. CÁP SỢI QUANG 5
2.1. Cấu tạo và phân loại cáp sợi quang 5
2.1.1. Cấu tạo cáp sợi quang 5
2.1.2. Phân loại sợi quang 5
2.2 Cở sở lý thuyết truyền dẫn ánh sáng 6
2.2.1 Cơ sở lý thuyết 7
2.2.2. Khẩu điều chế số 8
2.2.3. Lý thuyết mode sóng 10
2.3. Các đặc trưng suy hao của sợi quang 11
2.3.2. Phổ suy hao 12
2.3.3. Đặc tính tán sắc của sợi quang 14
CHƯƠNG III. NGUỒN PHÁT QUANG 17
3.1. Nguyên lý bức xạ ánh sáng của chất bán dẫn 17
3.1.1. Nguyên lý bức xạ ánh sáng 17
3.1.2. Các chất bán dẫn dùng để chế tạo nguồn phát quang 19
3.2 Phân loại nguồn phát quang 21
3.3. Diode phát quang (LED) 22
3.3.1. LED phát xạ mặt 22
3.3.2. LED phát xạ cạnh 24
3.3.3. Các đặc trưng kỹ thuật của LED 24
3.4. LASER (Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation) 26
3.4.1. Cấu trúc và nguyên tắc làm việc 26
3.4.2. Một số loại laser được sử dụng 27
3.4.2.1. Laser đa mode Fabry_Pero (F_P) 27
3.4.2.2. LASER đơn mode 28
3.4.3. Các đặc trưng của laser 30
CHƯƠNG IV. NGUỒN THU QUANG 33
4.1. Khái quát về nguồn thu quang 33
4.2. Photo diode P-N 33
4.2.1. Cấu tạo và nguyên tắc tách sóng quang của photo diode P-N 33
4.1.3. Các đặc tính kỹ thuật của photo diode P- N 34
4.3. Photo diode PIN 36
4.3.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc 36
4.3.2. Tham số kỹ thuật của PIN 37
4.4. Photo diode thác APD 38
4.4.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc 38
4.4.2. Các tham số kỹ thuật của APD 40
CHƯƠNG V. GHÉP KÊNH QUANG PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN 42
5.1. Tổng quan về hệ thống ghép kênh phân chia theo thời gian OTDM 42
5.1.1. Nguyên lý ghép kênh trong hệ thống OTDM 42
5.1.2 Phát tín hiệu trong hệ thống OTDM 43
5.2 Giải ghép và xen rẽ kênh trong hệ thống OTDM 44
5.2.1 Giải ghép 44
5.2.2. Xen rẽ kênh 47
5.2.3 Đồng bộ quang trong hệ thống OTDM 48
5.3. Đặc tính truyền dẫn của OTDM 49
5.4. Bộ khuếch đại sợi quang pha trộn ERBIUM (EDFA) 50
5.4.1 Các cấu trúc EDFA 50
5.4.2. Lý thuyết khuếch đại trong EDFA 52
5.4.3. Yêu cầu đối với nguồn bơm 55
5.4.4. Phổ khuếch đại 58
5.5. Kết luận chương 60
KẾT LUẬN 61
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 62


DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ

BẢNG:
BẢNG 2.1: Bảng kích thước hình học và độ chênh chiết suất ∆ của một số loại sợi quang chế tạo từ thủy tinh thạch anh
BẢNG 3.1: So sánh ELED và SLED
BẢNG 4.1: Các tham số kỹ thuật của photo diode PIN
BẢNG 4.2: Các thông số kỹ thuật APD
BẢNG 5.1: Bảng tóm tắt các phương pháp ghép kênh OTDM
BẢNG 5.2: So sánh hai mức bơm 980nm và 1480nm
BẢNG 5.3: Bảng so sánh EDFA hoạt động trong băng C và L

HÌNH:

HÌNH 1.1: Sơ đồ khối của hệ thống thông tin quang
HÌNH 2.1: Hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng
HÌNH 2.2: Truyền ánh sáng trong sợi quang
HÌNH 2.3: Khẩu điều chế số
HÌNH 2.4: Phổ suy hao của sợi quang
HÌNH 2.4: Đồ thị biểu diễn đặc tính tán sắc của sợi quang
HÌNH 3.1: Dải cấm năng lượng trực tiếp
HÌNH 3.2: Dải cấm năng lượng gián tiếp
HÌNH 3.3: Cấu tạo của LED phát xạ mặt

HÌNH 3.4: Cấu trúc LED phát xạ cạnh

HÌNH 3.5: a) Bức xạ tự phát
HÌNH 3.5: b) bức xạ kích thích
HÌNH 3.6: Cấu trúc của bộ lọc ngoài
HÌNH 3.7: Đồ thị phổ bức xạ của LASER
HÌNH 4.1: Đường cong độ nhạy R và hiệu suất lượng tử
HÌNH 4.2: Cấu tạo của photo diode quang
HÌNH 4.3: Cấu tạo của diode thác APD
HÌNH 5.1: Sơ đồ hệ thống thông tin quang sử dụng kỹ thuật OTDM ghép 4 kênh quang
HÌNH 5.2: Nguyên lý của bộ ghép kênh thời gian (DEMUX) sử dụng chuyển mạch phân cực quang
HÌNH 5.3: Cấu hình PLL quang để trích lấy clock
HÌNH 5.4: Cấu trúc tổng quát của một bộ khuếch đại EDFA
HÌNH 5.5: Mặt cắt ngang của một sợi quang ion Erbium

HÌNH 5.6: Giản đồ năng lượng của ion Er3+
HÌNH 5.7: Phổ hấp thụ và phổ độ lợi
HÌNH 5.8: Quá trình khuếch đại tín hiệu xảy ra với 2 bước sóng bơm 980nm và 1480nm.
HÌNH 5.9: Cấu hình bộ khuếch đại EDFA được bơm kép


LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, thế giới đang bước sang kỷ nguyên của nền kinh tế tri thức trong đó thông tin là động lực thúc đẩy sự phát triển của xã hội. Do đó, nhu cầu truyền thông ngày càng lớn với nhiều dịch vụ mới băng rộng và đa phương tiện trong đời sống kinh tế - xã hội của từng quốc gia cũng như kết nối toàn cầu.
Để đáp ứng được vai trò động lực thúc đẩy sự phát triển của kỷ nguyên thông tin, mạng truyền thông cần phải có khả năng truyền dẫn tốc độ cao, băng thông rộng, dung lượng lớn. Một giải pháp để tạo ra mạng truyền thông có khả năng truyền dẫn tốc độ cao hay băng thông rộng, với dung lượng lớn và đa dịch vụ, đó là công nghệ truyền dẫn thông tin quang tốc độ cao.
Khi truyền dẫn tín hiệu có tốc độ cao hay băng tần rộng, thì quá trình biến đổi điện – quang của các phần tử phát quang (LED, LD) và quá trình biến đổi quang – điện của các phần tử thu quang ( PIN, Photodiode, APD) không tuân theo đặc tuyến tĩnh của nó nữa, mà là hàm số của tần số (đó chính là quá trình biến đổi động của các phần tử phát và thu quang). Khi tốc độ truyền dẫn càng lớn và do đó tần số truyền dẫn của hệ thống càng cao, thì ảnh hưởng của quá trình biến đổi động của các phần tử phát và thu quang đến chất lượng truyền dẫn càng lớn.
Tuy nhiên, truyền dẫn thông tin quang luôn chứa đựng những tiềm năng vô cùng phong phú và luôn được cập nhật những thông tin mới. Do đó để bao quát hết được vấn đề là một công việc hết sức rộng lớn. Chính vì thế, chúng em đã chọn đề tài “TRUYỀN DẪN QUANG” để làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp.
Đề tài gồm 5 chương với nội dung như sau:
CHƯƠNG I. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG.
Trong chương này, giới thiệu về hệ thống thông tin quang, những ưu nhược điểm của hệ thống.
CHƯƠNG II. CÁP SỢI QUANG
Trong chương này chúng em nghiên cứu về cấu tạo, phân loại sợi quang và các đặc tính riêng của từng loại.
CHƯƠNG III. NGUỒN PHÁT QUANG
Chương này giới thiệu chung về nguyên lý phát quang, các nguồn thu quang. Cấu tạo, nguyên tắc làm việc và các đặc trưng kĩ thuật của mỗi loại nguồn phát quang.
CHƯƠNG IV. NGUỒN THU QUANG
Nghiên cứu về nguyên lý của các thiết bị thu quang, các thiết bị dung trong thu tín hiệu quang.
CHƯƠNG V: KĨ THUẬT GHÉP KÊNH QUANG THEO THỜI GIAN OTDM
Giới thiệu về kĩ thuật ghép kênh quang theo thời gian OTDM, nguyên lý, những ưu nhược điểm của hệ thống này.
Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên vẫn còn nhiều thiếu sót cần bổ xung và phát triển rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô cũng như các bạn có quan tâm để hoàn thiện kiến thướcvề công nghệ này.