Đang tải... (xem toàn văn)
Mục lục Trang Lời nói đầu Chương I. Hệ thống thông tin sợi quang 1 I. Hệ thống thông tin sợi quang 1 1. Cấu trúc hệ thống thông tin quang 1
tổng quan về thông tin quang[[[[ơChơng I hệ thống thông tin sợi quangI. Hệ thống thông tin sợi quang1. Cấu trúc hệ thống thông tin quangHình vẽ 1.1 biểu thị cấu hình cơ bản của hệ thống thông tin quang nói chung tín hiệu điện từ máy điện thoại các thiết bị đầu cuối, số liệu fax đa đến đợc biến đổi sang tín hiệu quang, qua một bộ biến đổi điện - quang (E/O) (Các tín hiệu điện 1 và 0 đợc biến đổi ra ánh sáng có dạng: có và không) và sau đó đợc gửi vào cáp quang các tín hiệu truyền qua sợi quang công suất bị giảm và dạng sóng (độ rộng xung) bị dãn ra. Sau đó tới bộ biến đổi quang - điện (E/O) tại đầu kia của sợi quang. Tại bộ biến đổi quang - điện, tín hiệu quang thu đợc, đợc biến đổi thành tín hiệu điện, khôi phục lại nguyên dạng tín hiệu của máy điện thoại, số liệu fax . đã gửi đi, tín hiệu sau khi đã đợc khôi phục đợc truyền tới các thiết bị đầu cuối của chặng truyền dẫn.Bộ biến đổi quang E/O thức chất là linh kiện phát quang nh là Laser diode, và bộ biến đổi quang điện O/E là photo diode. Khi khoảng cách truyền dẫn lớn cần 1Điện thoại Điện thoạiSố liệu Fax Tivi Số liệu Fax Tivi <Tín hiệu điện><Tín hiệu điện>Khuếch đạiLặp đường dâyHình 1.1. Cấu hình của hệ thống thông tin sợi quang E OPDHSDHPDHSDH E O O E E OEXAEXBHệ thống thông tin cáp sợi quangHệ thống truyền dẫn cáp sợi quang<Tín hiệu quang >Bộ biến đổi điện quangBộ biến đổi quangđiện thiết phải có các trạm lặp, các trạm này biến đổi tín hiệu quang thu đợc thành tín hiệu quang.2. Tiến trình phát triển của hệ thống thông tin quangVào những năm 1960 việc phát ra laser để làm nguồn quang, đã mở ra một thời kỳ mới có ý nghĩa rất to lớn trong lịch sử kỹ thuật thông tin sử dụng dải tần số của ánh sáng. Theo lý thuyết thì nó cho phép con ngời thực hiện thông tin với l-ợng kênh rất lớn vợt gấp nhiều lần các hệ thống vi ba hiện có. Hàng loạt các thực nghiệm về thông tin trên bầu khí quyển, mặc dù đã thu đợc một số kết quả, nhng những chi phí cho các công việc này là quá lớn. Kinh phí chi cho việc sản xuát các thành phần để vợt qua các cản trở do điều kiện thời tiết (ma, sơng mù .) gây ra là rất tốn kém nên cha thu hút đợc sự chú ý của mạng lới.Một hớng nghiên cứu khác cùng thời gian này đã tạo đợc hệ thống thông tin có độ tin cậy cao hơn thông tin qua khí quyển nói ở trên là sự phát minh ra sợi dẫn quang. Các sợi dẫn quang lần đầu tiên đợc chế tạo mặc dù có suy hao rất lớn khoảng 1.000dB/km. Đã tạo ra một mô hình hệ thống có xu hớng linh hoạt hơn.Năm 1966 kao, Hock man, và Werts đã nhận thấy rằng suy hao của sợi dẫn quang chủ yếu là do tạp chất có trong vật liệu chế tạo sợi gây lên và nhận định rằng có thể làm giảm suy hao của sợi và chắc chắn tồn tại một điểm nào đó trong dải bớc sóng truyền dẫn quang có suy hao nhỏ. Những nhận định này đã đợc sáng tỏ khi Kapron, Keck và Manver chế tạo thành công sợi thuỷ tinh có suy hao 20dB/Km vào năm 1970 - suy hao này nhỏ hơn nhiều so với thời điểm đầu chế tạo sợi và cho phép tạo ra cự ly truyền dẫn tơng đơng với các hệ thống truyền dẫn bằng cáp đồng với sự cố gắng không ngừng của các nhà nghiên cứu, các sợi quang có suy hao nhỏ lần lợt ra đời.Cho tới năm 1980 các hệ thống thông tin trên sợi dẫn quang đã đợc phổ biến khá rộng với vùng bớc sóng làm việc 1.300nm cho tới nay sợi dẫn quang đã đạt tới sự suy hao rất nhỏ, suy hao 0,154dB/Km tại bớc sóng 1.550nm, đã cho thấy sự phát triển vợt bậc của công nghệ sợi quang trong hơn hai thập kỷ qua giá trị suy hao này đã gần đạt tới tính toán lý thuyết cho các sợi đơn mode là 0,14dB/Km. Cùng với công nghệ chế tạo các nguồn phát và thu quang, sợi dẫn quang đã tạo ra hệ thống thông tin quang với nhiều u điểm trội hơn hẳn so với các hệ thống thông tin cáp kim loại.II. Truyền dẫn cơ bảnSợi quang truyền dẫn thông tin bằng ánh sáng chạy dọc theo các sợi trong suốt tạo bởi thuỷ tinh thạch anh (SiO2). Một nguồn sáng đợc chế (LD hay LED) theo 2 một cách thức thể hiện các tín hiệu các tín hiệu thông tin đầu vào. ánh sáng điều chế đợc đa vào sợi quang để đa đi. tại đầu kia bộ giải điều chế quang nhận đợc ánh sáng giải điều chế đó, biến đổi nó trở về một tín hiệu giống hệt tín hiệu ban đầu ra ở đầu kia của sợi quang. a/ Điều chế số b/ Điều chế tơng tự c/ Điều chế số có biến đổi A/DKỹ thuật truyền dẫn ánh sáng có thể chia làm 3 loại: Điều chế số (digital): thực hiện các biến đổi tín hiệu số ở đầu vào thành một chuỗi xung ánh sáng đợc mã hoá tơng tự theo kiểu có hoặc không (hình 1.2a) kiểu điều chế này rất phù hợp với truyền dẫn các số liệu máy tính. Điều chế tơng tự (analog): nh tiếng nói, âm nhac . có chu kỳ và biên độ thay đổi. Điều chế tơng tự biến đổi tín hiệu này thấy một tín hiệu quang có cờng độ ánh sáng thay đổi một cách tơng tự nh tín hiệu điện đầu vào (hình 1.2b). Điều chế kết hợp: Các tín hiệu tơng tự đợc biến đổi thành tín hiệu số. Sử dụng bộ biến đổi A/D trớc khi điều chế ánh sáng. Tại đầu thu tín hiệu ánh 3Tín hiệu sốTín hiệu sốTín hiệu điện đầu vào Bộ điều chế nguồn Hệ thống truyền dẫn sợi quangBộ giải điều chếTín hiệu điện được tái tạoánh sáng tương tựTín hiệu tương tựTín hiệu tương tựánh sáng sốánh sáng sốA/DTín hiệu tương tựD/ATín hiệu tương tự(a)(b)(c)Hình 1.2 Các kỹ thuật truyền dẫn sợi quangE OO E sáng sẽ đợc biến đổi về tín hiệu số nhờ bộ gửi điều chế quang. Sau đó qua bộ D/A sẽ biến đổi tín hiệu này trở lại tín hiệu dang tơng tự đầu vào (hình 1.2c)Các kỹ thuật truyền dẫn này chỉ cho ta thấy việc truyền dẫn thông tin theo một hớng. trong thực tế các hệ thống đều yêu cầu truyền thông đồng thời hai chiều. Vì vậy một bộ gồm các thiết bị điều chế và giải điều chế giống hệt nh bộ thiết bị dùng cho một hớng nh trên hình 1.2, nhằm tạo ra một hệ thống thông tin 2 chiều với đầy đủ chức năng.III. Đặc điểm của thông tin quangHệ thống thông tin quang có một số u điểm sơ với các hệ thống sử dụng cáp đồng cổ điển do sử dungj các đặc tính của sợi quang, linh kiện thu quang, phát quang:Sợi cáp quang có các đặc điểm chủ yếu sau: Suy hao thấp sơ với cáp song hành kim loại, hoặc cáp đồng trục. Cho phép kéo dài cự ly các trạm tiếp vận. Độ rông băng tần truyền dẫn rất lơn, làm cho dung lợng truyền dẫn của tuyến rất lớn. Đờng kính sợi nhỏ, trọng lợng nhẹ so với cáp đồng. Đặc tính cách điện: bởi vì thuỷ tinh không dẫn điện, do vậy cáp sợi quang không bị ảnh hởng của điện từ trờng bên ngoài điện cao thế, sóng vô tuyến Nguyên liệu chế tạo chủ yếu là thạch anh, nên so với kim loại, nguồn nguyên liệu này dồi dào hơn, và chỉ cần số lợng nhỏ đã sản xuất đợc đoạn cáp quang dài do đó tiết kiệm đợc nhiều tài nguyên.Các linh kiện thu và phát quang có những u điểm sau: Có khả năng điều chế tốt độ cao nên sử dụng trong truyền dẫn tốc độ cao và băng rộng. Kích thớc nhỏ, hiệu suất biến đổi quang - điện cao. Cho phép suy hao giữa máy phát và máy thu lớn vì các linh kiện có khả năng phát xạ công suất quang lớn, và độ nhạy máy thu cao, lên đảm bảo chất lợng truyền dẫn.Do có những u điểm trên mà thông tin quang đợc áp dụng rộng rãi trên mạng lới:+ Các tuyến đờng trục quốc gia. 4 + Các đờng trung kế+ Các tuyến cáp thả biển liên quốc gia.+ Đờng truyền số liệu.+ Mạng lới truyền hình .Hệ thống thông quang đáp ứng cả các tín hiệu tơng tự (anolog) và số (Digital), chúng cho phép truyền dẫn tất cả các tín hiệu dịch vụ băng hẹp và băng rộng, đáp ứng mọi yêu cầu của mạng số hoá liên kết đa dịch vụ (ISDN). Số lợng cáp quang hiện nay đợc lắp đặt trên thế giới với số lợng rất lớn, ở mọi tốc độ truyền dẫn với các cự ly khác nhau, có cấu trúc mạng rất đa dạng. Ngoài ra chúng còn có các u điểm nh độ tin cậy cao và dễ bảo dỡng. Vì sợi quang là một phơng tiện truyền dẫn đồng nhất và không gây ra hiện tợng pha đinh, chịu đợc độ ẩm khắc nghiệt.Hệ thống thông tin quang có tính bảo mật cao vì sợi quang không thể bị trích để lấy trộm thông tin bằng các phơng tiên thông thờng và rất khó lấy thông tin ở tín hiệu quang. Chúng còn có tính linh hoạt và tính mở rộng.Các nhợc điểm: Bộ biến đổi điện - quang: tín hiệu điện trớc khi đa vào quang phải đợc biễn đổi thành sóng ánh sáng (có bớc sóng 850, 1300, 1550mm) việc biến đổi này đợc truyền trên sợi quang. Tại đầu thu tín hiệu quang phải đợc biến đổi trở về tín hiệu ban đầu. Chi phí sản xuất thiết bị điện tử biến đổi tín hiệu cần phải xem xét trong tất cả các ứng dụng. Đờng truyền thẳng: cáp quang cần có đờng đi thẳng. Yêu cầu lắp đặt đặc biệt vì cấu tạo của sợi quang chủ yếu bằng thuỷ tinh silic, nên yêu cầu phải có những kỹ thuật đặc biệt khi xây dựng và lắp đặt các tuyến cáp quang. Sửa chữa hàn nối phức tạp phải cần có kỹ thuật cao và thiết bị phù hợp. 5 Chơng II Lý thuyết chung về sợi quangI. Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang1. Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi quangKhi cho một tia sáng từ môi trờng có chiết suất n1 sang môi trờng có chiết suất n2. Tia sáng hợp với pháp tuyến p của mặt phân cách giữa hai môi trờng một góc (góc tới) khi sang môi trờng có chiết suất n2 tia sáng bị khúc xạ và hợp với pháp tuyến p một góc khúc xạ . Theo định luật khúc xạ ta có quan hệ của góc và các chiết suất n1 và n2 tuân theo phơng trình:sinsin21nn= Nếu n1 < n2 thì > : tia khúc xạ gẫy về phía gần pháp tuyến. Nếu n1 > n2 thì < : tia khúc xạ gẫy về phía xa pháp tuyến. Trờng hợp n1 > n2 nếu tăng thì tăng theo và luôn lớn hơn khi =900, tức là tia khúc xạ song song với mặt tiếp giác thì góc đợc gọi là góc tới hạn 0. Lúc này không còn hiện tợng khúc xạ nữa, chỉ còn tia phản xạ, hiện tợng này gọi là phản xạ toàn phần.Dựa vào định luật khúc xạ (công thức snell) với = 900 ta tính đợc góc tới hạn c. 6tia tớitia phản xạmặt ngăn cáchp (pháp tuyến)n1n2tia khúc xạtia tới 2tia phản xạ 1mặt ngăn cáchp (pháp tuyến)n1n2tia phản xạ 2Hình 2 .1a- Hiện tượng khúc xạ và phản xạHình 2 .1b- Hiện tượng phản xạ toàn phầntia tới 1Hình 2.1a và 2.1b là các đặc tính của ánh sáng giữa mặt fẳng biên của hai môi trường. 21sinnnc=ứng dụng hiện tợng phản xạ toàn phần, sợi quang đợc chế tạo gồm 1 lõi (core) bằng thuỷ tinh có chiết suất n1 và lớp bọc (clading) bằng thuỷ tinh có suất n2 và n1 > n2. ánh sáng trong lõi sợi quang sẽ đợc phản xạ toàn phần trên mặt tiếp giáp giữa lõi và lớp bọc. Do đó ánh sáng có thể truyền đợc trong sợi với cự ly dài.2. Khẩu độ số (Nunmerical Aperture)Sự phản xạ toàn phần trong lợi quang chỉ xảy ra đối với những tia sáng có góc tới ở đâuf sợi nhỏ hơn góc giới hạn max. Sin của góc giới hạn này gọi là khẩu độ số. Ký hiệu là NA: NA = sinmaxTại điểm A đối với tia 2: áp dụng công thức Snell:n0sinmax = n1s(900 = c)mà chiết xuất của không khí n0=11.sinmax = n1 sinc = n1 =)(12122nn vì sinc=n2/n1do đó NA=sinmax=2122nn =n12Trong đó =1212122212 nnnnnn = 7n2n1nrLớp bọc (clading) n2Lõi (core) n1Lớp bọc (clading) n2Hình 2.2- Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang n2n1n20c=9002332 max1Hình 2.3- Đường truyền của các tia sáng với góc tới khác nhauA Độ lệch chiết xuất tơng đối có giá trị khoảng từ 0,002 đến 0,13 (tức là từ 0,2 đến 1,3%).Ví dụ: sợi quang có n1=1,05; n2=1,485 thì=1212122212 nnnnnn ==0,01=1%NA=sinmax=2122nn =0,21 suy ra max=120Từ công thức tính sinmax=2122nn ta thấy giá trị cực đại max đợc gọi là góc đón ánh sáng của sợi quang: góc này chỉ phụ thuộc vào chiết suất giữa lớp lõi và lớp bọc.3. Các dạng phân bố chiết suất trong sợi quang loại đa mode và đơn modeMột mode truyền sáng là một trạng thái truyền ổn định của ánh sáng, trong sợi khi truyền trong sợi ánh sáng đi theo nhiều đờng, trạng thái ổn định này gọi là những mode. Có thể hình dung gần đúng một mode ứng với 1 tia sáng.Khi sợi quang mà có nhiều tia sáng có các góc khác nhau đi qua do vậy chúng đ-ợc gọi là sợi quang đa mode (MM) Multi - Mode.Sợi quang đa mode có chiết suất bậc (SI):Là loại sợi có cấu tạo đơn giản nhất với chiết suất của lõi và lớp bọc khác nhau rõ rệt nh hình bậc thang.Khi tia sáng đi vào lõi của sợi quang theo một góc nào đó thì nó sẽ đợc lan truyền trong lõi theo phơng thức phản xạ toàn phần (hình 2.4a) các tia sáng truyền trong lõi sợi có cùng vận tốc mà chiều dài đờng truyền khác nhau nên thời gian truyền sẽ khác nhau, trên cùng chiều dài sợi. Điều này dẫn đến hiện t-ợng: khi đa một xung ánh sáng hẹp vào đầu sợi thì lại nhận đợc xung ánh sáng rộng hơn ở cuối sợi. Đây là hiện tợng tán sắc do đó độ tán sắc lớn nên sợi đa mode có chiết suất bậc không thể truyền tín hiệu có tốc độ cao qua cự ly dài đợc. Đây là nhợc điểm mà ta có thể khắc phục trong loại sợi có chiết suất giảm dần. Sợi quang đa mode chiết suất giảm dần (GI): 8n2n1nrXung Xung raHình 2.4a- Sợi quang đa mode có chiết suất bậcXung ra Để giảm độ sai lệch về thời gian của loại sợi đa mode chỉ số chiết suất bậc loại sợi đa mode chiết suất giảm dần có hệ số khúc xạ lớn nhất tại lõi của nó và có độ khúc xạ nhỏ hơn về phía lớp bọc sợi quang. Điều này có nghĩa là sự phân bố hệ số kúc xạ có hình chuông. Khi đó các tia sang đi thẳng trong sợi, do có hệ số khúc xạ lớn nhất nên vân tốc lan truyền là nhỏ nhất, vì vận tốc ánh sáng lan truyền phụ thuộc vào hệ số chiết suất: V = c/n.Những tia sáng bị uốn cong ra phía vỏ có hệ số chiết suất nhỏ hơn nên vận tốc lớn hơn. Nh vậy đã làm giảm thời gian trễ giữa các tia. Vì vậy có thể truyền một lợng thông tin (MHz-km) gấp nhiều lần so với loại sợi đa mode chiết suất bậc.Sợi có đờng kính lõi 50àm và đờng kính có 125àm (50/125) và NA nhỏ (0,18 đến 0,24) loại này đã đợc sử dụng rộng rãi trong mạng viễn thông và đợc CCITT tiêu chuẩn hoá. Sợi đơn mode(SM): Khi đờng kính lõi giảm xuống và độ sai lệch về hệ số khúc xạ giữa lớp lõi và lớp bọc giảm đi nh hình 2.4.c thì chỉ còn các tia sáng thẳng mới có thể lan truyền đ-ợc đây chính là sợi quang đơn mode. Ưu điểm của sợi đơn mode là băng tần lớn hơn do không có tán sắc mode. Nhân tố ảnh hởng chủ yếu đến băng tần của sợi đơn mode là tán sắc thể. tán sắc này có giá trị 0 tại vùng lân cận của bớc sóng 1,3àm. Vì vậy khi các nguồn quang phát ra xung ánh sang tại một nửa biên độ hẹp thì độ rộng băng tần tổng của sợi đơn mode lớn gấp 3 lần trở lên so với bề rộng băng tần của sợi đa mode Graded. Sợi đơn mode có đờng kính lõi là 9-10àm đờng kính vỏ 125àm và NA khoảng 0,11 đã đợc CCITT chuẩn hoá. 9n2n1nrXung vàoXung raHình 2.4b- Sợi quang đa mode chiết suất giảm dầnXung ran2n1nrXung vàoXung raHình 2.4c- Sợi quang đơn modeXung ra II. Các đặc tính của sợi quangCác đặc tính của sợi quang cần quan tâm cho ứng dụng viễn thông có thể chia làm hai lĩnh vực: các đặc tính vật lý và các đặc tính truyền dẫn, các đặc tính truyền dẫn gần suy hao, tán sắc, bớc sóng cắt. Còn các đặc tính vật lý gồm mặt cắt khúc xạ, kích thớc, lực căng .1. Suy hao của sợi quangSuy hao trong sợi quang là một trong những thông số quan trọng của đờng truyền dẫn. Để xác định tốc độ truyền dẫn và khoảng cách lập trạm lặp của hệ thống thông tin sợi quang, có hai tham số phải nghiên cứu đó là suy hao quang và độ rộng băng tần truyền dẫn. Độ suy hao quang để xác định suy hao công suất ánh sáng lan truyền trong sợi quang. Nếu suy hao nhỏ hơn thì cho phép khoảng cách truyền dẫn tín hiệu lớn hơn.Suy hao quang có thể tạm chia thành hai loại, thứ nhất là suy hao thuần tuý sợi quang, thứ hai là suy hao phụ khi lắp đặt và vận hành hệ thống. Bao gồm suy hoa hấp thụ, suy hao tán xạ Rayleight suy hoa tán sắc do không đồng nhất cấu trúc. Suy hao trong quá trình vận hành mạng bao gồm suy hao uốn cong, suy hoa hàn nối và suy hao ghép nối của cáp sợi quang và các linh kiện thu và phát quang. Độ suy hao của sợi đợc tính:A(dB)=10lg21PPTrong đó P1=P(0) công suất đa vào đầu sợi P2=P(L) công suất ở cuối sợiHệ số suy hao trung bình: )()()/(kmLdBAkmdB ==a. Suy hao do hấp thụSự hâp sthụ ánh sáng do các yếu tố nh: cấu trúc nguyên tử của vật liệu sợi quang silic dĩoyt không hoàn chỉnh, các nguyên tử của vật liệu không tinh khiết (hấp thụ) và các nguyên tử tạo nên vật liệu sợi quang (tự hấp thụ). Suy hao do cấu trúc nguyên tử có khuyết tật gây ra có thể bỏ qua, nhng sự không tinh khiết của sợi quang là nguyên nhân chủ yếu của suy hao do các tạp chất kim loại nh đồng (Cu), sắt (Fe), cacbon (CO) và độ ẩm. 10 [...]... Phát xạ mặt Phát xạ cạnh 450 góc phát 300 Hình 3 6- Công suất quang của LED Hiệu suất ghép quang Hiệu suất ghép quang là tỷ số giữa công suất quang ghép vào sợi quang và công suất quang tổng cộng của nguồn quang Hiệu suất ghép phụ thuộc vào kích thớc vùng phát quang góc phát quang của nguồn, góc thu nhận (NA) của sợi quang và vị trí đặt nguồn quang 28 Hiệu suất của LED phát xạ mặt khoảng 1 đến 5% của... tiếp giữa sợi quang và các thiét bị đầu cuối quang hoặc giữa sợi quang bên ngoài với sợi quang trong trạm nên ta phải dùng phơng pháp khớp nối (connector) 22 Chơng III Linh kiện biến đổi điện quang - quang điện Linh kiện biến đổi quang điện, điện quang đợc đặt ở 2 đầu sợi quang Có hai loại linh kiện biến đổi là: Linh kiện biến đổi từ tín hiệu điện sang tín hiệu quang, đợc gọi là nguồn quang, phát ra... tạo nên suy hao rất lớn Nếu có 1 khe nhỏ tồn tại tại chỗ nối thì chính khe này tạo nên suy hao phản xạ h Suy hao ghép nối sợi quang giữa sợi và các linh kiện thu, phát quang Điều kiện để ghép ánh sáng từ linh kiện phát quang vào sợi quang đợc xác định bằng khẩu độ số NA, khi ghép nối vào sợi quang thì Laser có các đặc điểm về suy hao tốt hơn ngay cả khi sử dụng thấu kính để tập trung chùm sáng góc lệch... định công suất phát 32 III Linh kiện thu quang (tách sóng quang) ở đầu cuối của các hệ thống truyền dẫn, các máy thu có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu quang điều biến từ cáp quang đa tới thành tín hiệu ban đầu để đa vào thiết bị ghép kênh đầu cuối Ngoài ra trên đờng truyền dẫn, tại các trạm lặp cũng cha có khả năng khuyếch đại quang Cũng nh trong máy thu, tín hiệu quang trớc tiên đợc chuyển thành tín hiệu... cầu công suất quang đợc phát ra phải ổn định để đảm bảo độ trung thực của tin tức Thời gian chuyển lên: là thời gian chuyển trạng thái nguồn quang càng nhanh để có thể truyền đợc tín hiệu có tốc độ cao 25 Thời gian sử dụng nguồn quang: dài Giá thành hạ 3 Diode phát quang LED (light emiting diode) Diode phát quang LED là một loại nguồn phát quang dùng rất phù hợp cho các hệ thống thông tin quang, có tốc... bay 3 Hàn nối cáp sợi quang Do những hạn chế về kỹ thuật chế tạo, phơng tiện chuyên chở, phơng pháp lắp đặt nên chiều dài của các cuộn cáp nói chung có hạn Khoảng cách giữa hai trạm thông tin quang thờng dài hơn chiều dài của cuộn cáp nên cần phải nối các sợi giữa hai cuộn cáp với nhau Ngoài ra ở mỗi trạm thông tin quang, sợi quang cần phải nối với các linh kiện phát và thu quang 3.1 Các yêu cầu chính... kích có cùng bớc sóng và cùng pha II Linh kiện phát quang 1 Nguyên lý chung Có hai loại linh kiện đợc dùng làm nguồn quang hiện nay là: Diode phát quang LED (light emiting diode) 24 Diode laser LD Cả hai linh kiện này đều phát triển từ tiếp giáp của bán dẫn p và bán dẫn n Các đặc tính kỹ thuật của nguồn quang phát ra phụ thuộc vật liệu chế tạo ra nguồn quang Mỗi chất bán dẫn có bề rộng khe năng lợng... yêu cầu kỹ thuật của nguồn phát quang Bớc sóng phát ra: phải phù hợp với các bớc sóng thông dụng 850nm, 1300nm, 1550nm Công suất phát: công suất phát càng lớn thì cự ly thông tin càng đợc xa Độ rộng phổ ánh sáng: nguồn quang phát ra là 1 khoảng bớc sóng Nếu khoảng bớc sóng càng lớn thì độ tán sắc chất liệu càng lớn làm hạn chế dải thông của tuyến truyền dẫn quang Vậy độ rộng phổ nguồn phát quang càng... lên tới 400 P(mw LD LED I ngư Ib(mA) Hình 3.9 - Đặc tuyến phát quang của LED và LD d Hiệu suất ghép Với vùng phát sáng nhỏ và góc phát sáng hẹp nên hiệu suất ghép ánh sáng vào sợi quang cao Trung bình hiệu suất ghép của laser trong khoảng: 30%ữ50% với sợi đơn mode (SM) 60%ữ90% với sợi đa mode e Thời gian chuyển lên 30 Để đạt mức công suất quang từ 10% đến 90% thì thời gian cần thiết để xác lập của laser... sang dạng thích hợp để đa vào mạch kích thích Giao tiếp điện Xử lý điện Mạch kích thích Sợi quang Thăm dò quang Nguồn quang Giải nhiệt Thăm dò nhiệt Giao tiếp Hình 3.12 Sơ đồ khối tổng quát máy phát quang Mạch thăm dò quang: thực chất là mạch ổn định dòng công suất Công suất đợc ổn định do một phần tín hiệu quang đổi ra dạng điền hồi tiếp đa về mạch kích thích Mạch điều khiển và thăm dò nhiệt độ: do . phản xạ.h. Suy hao ghép nối sợi quang giữa sợi và các linh kiện thu, phát quang iều kiện để ghép ánh sáng từ linh kiện phát quang vào sợi quang đợc xác định. bị dãn ra. Sau đó tới bộ biến đổi quang - điện (E/O) tại đầu kia của sợi quang. Tại bộ biến đổi quang - điện, tín hiệu quang thu đợc, đợc biến đổi thành
