Thơng tin quang PIN Nhóm 15 Sinh viên thực :Phạm Trí Hùng Trần Mạnh Hà Nguyễn Tuấn Anh Ngơ Tuấn Thịnh Lưu Quang Minh Lớp: Điện Tử Khóa : K48 PIN     Khái niệm thông tin quang Cấu tạo Nguyên lý hoạt động Chỉ tiêu thông số kỹ thuật Khái niệm thông tin quang Khái niệm thông tin quang  Thông tin quang: hệ thống truyền thông tin qua sợi quang.Thông tin chuyển thành ánh sáng sau ánh sáng truyền qua sợi quang,tại nơi nhận biến đổi thành thông tin ban đầu Điện thoại Điện thoại Sợi quang Số liệu Fax TV Tín hiệu điện E O Bộ biến đổi E/O Sợi quang O E E O Lặp đờng dây Tớn hiu quang O E Số liệu Bộ biến đổi O/E Tín hiệu quang Fax TV Tín hiệu điện Khái niệm thơng tin quang Tín hiệu điện vào Nguồn phát quang Bộ biến đổi điện - quang E/O Mạch điều khiển Xen rẽ kênh Bộ chia quan g Thu quang Mạch điện Phát quang Khuếch đại quang Bù tán sắc Các thiết bị khác Tách Chuyển đổi sóng tín hiệu quang Bộ biến đổi quang - điện O/E Tín hiệu quang Tín hiệu điện Sợi quang Các thành phần tuyến truyền dẫn sợi quang Tín hiệu điện Hệ thống thơng tin quang  Thiết bị phát quang   Thiết bị thu quang   Thiết bị chuyển đổi điện – quang E\O thiết bị chuyển đổi quang-điện Ngồi cịn số thành phần:        Bộ ghép nối quang(connecter) Các mối hàn Bộ chia quang Các trạm lặp Bộ khuếch đại quang Thiết bị tán sắc Trạm xen rẽ kênh Bộ thu quang   Bộ biến đổi quang điện: Là tách sóng photodiode biến đổi cơng suất quang thu thành dịng điện đầu Nhiệm vụ: thu quang phải đảm bảo thu tín hiệu yếu,bị méo phải tách thành phần nhiễu lớn so với tín hiệu  Bộ tách sóng quang PD  Bộ khuếch đại điện h Tín v hiệu  Mạch xử lý tín hiệu Tiền Quyết khuếch số RL khuếch đại Bộ thu quang đại định Cloc k Ext Cấu hình thu quang số tiêu biểu Clock Bộ thu quang  Thiết bị thu quang hay thu quang thiết bị quan trọng sau tổ chức hệ thống truyền dẫn, nơi thu nhận đặc tính tác động tồn tuyến đưa tới Vì hoạt động liên quan trực tiếp tới chất lượng toàn hệ thống truyềndẫn Cấu tạo thu quang        Photodiode: biến đổi cơng xuất quang thành tín hiệu dịng điện Bộ tiền khuếch đại biến đổi dịng thành tín hiệu điện áp phù hợp với mạch sau Bộ khuếch đại chính: Tiếp tục khuếch đại đồng thời tự điều chỉnh mức điện áp đảm bảo mức ổn định,bù lại biến đổi điện khâu trước gây Bộ cân bằng: Bù lại biến đổi biên độ pha Bộ lọc: Làm giảm mức nhiễu tách sóng,bộ khuếch đại tác động vào tín hiệu Mạch tách đồng hồ: đồng hồ tách từ dòng số hiệu sử dụng đề tái sinh lại dòng số hiệu mạch định Bộ định C.K Ai KĐ Cân Bằng Lọc Quyết Định Thiết bị thu quang   Chức năng: Tại thu sóng tín hiệu quang từ phía phát tới biến đổi thành tín hiệu điện,rồi khuếch đại hồi phục thành tín hiệu dạng đầu vào tín hiệu phát quang Cơ chế:  Biến đổi trực tiếp tín hiệu quang thành tín hiệu điện(hiệu ứng quang điện)  Hiệu ứng cảm nhiệt: Biến đổi lượng quang thành thành lượng nhiệt sau biến đổi lượng nhiệt thành lượng điện Nguyên lý chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện Điện trường Miền - n Năng lư ng ợ  Vùng dẫn Điện tử Lỗ trống Vùng nghèo Cấu tạo PIN Photodiot-P.I.N Thiết bị thu quang-Bộ tách sóng photodiot P.I.N  Diode thu quang PIN  Cấu tạo: Ánh sáng  Một lớp bán dẫn n+  Một lớp tự dẫn I:khơng pha tạp,hoặc  Lớp p Lớp chống phản xạ Vòng tiếp xúc (kim loại) P I Cách điện (Sio2) N Tiếp xúc kim loại Cấu tạo diode thu quang PIN Thiết bị thu quang-Bộ tách sóng photodiot P.I.N Cấu trúc: gồm vùng p n cách vùng i Lớp i nằm có trở kháng cao hầu hết điện áp điện áp đặt vào phần ngang Photodiốt P.I.N Đây loại photodiot thơng dụng gồm lớp chính:n+ pha tạp loại n với nồng độ cao ,I lớp bán dẫn riêng (intrinsic) có bề dày tối ưu để có hiệu suất lượng tử tốc độ đáp ứng thích hợp,p+ lớp pha tạp loại p với nồng độ cao lớp điện môi suốt để giảm phản xạ ánh sáng Hai cực kim loại tiếp xúc với lớp n+ p+ Đặc tính Diode PIN Nguyên lý hoạt động Photodiot Một photodiot đơn giản chuyển tiếp p-n mắc thiên áp ngược Khi có tín hiệu quang tác dụng lên photodiot vùng nghèo phân ly cặp điện tử lỗ trống phát sinh dịng điện chạy mạch ,gọi chúng đáp ứng quang.Khi tín hiệu quang có tần số cao,vùng nghèo cần phải hẹp để giảm thời gian vận chuyển hạt dẫn.Mặt khác để tăng hiệu suất lượng tử phải giữ cho lớp nghèo đủ dày phần lớn ánh sáng hấp thụ lớp nghèo.Như cần phải cân nhắc tốc độ đáp ứng hiệu suất lượng tử PIN Điểm khác biệt mặt cấu trúc loại diot miền P với miền N có lớp bán dẫn (i)   Cấu trúc tương tự diot PiN siêu cao tần Nguyên lý hoạt động     Khi diot phân cực ngược có giá trị đủ lớn, miền điện tích khơng gian chuyển tiếp Pi Ni ăn sâu phía i tới mức hai miền chạm vào chiều dày miền i độ rộng miền điện tích khơng gian chuyển tiếp PN Chiều dày miền bazo điot làm mỏng cho toàn hấp thụ riêng xảy miền i Như thời gian di chuyển hạt dẫn thiểu số phát xạ hấp thụ as tính thời gian hạt dẫn qua miền i Từ định tần số giới hạn Nguyên lý hoạt động  Tần số giới hạn: Fgh = 0.4/t ~ 0.4 vq.α0  Trong đó:  Vq = γn.Ek Ek điện trường tiếp xúc Tần số giới hạn diot quang pin vào cỡ 10Ghz Đặc điểm loại diot có điện áp ngược cho phép cao điện dung tiếp xúc nhỏ  Chỉ tiêu thông số kỹ thuật Hiệu suất lượng tử Một yếu tố chủ yếu chi phối hiệu suất lượng tử hệ số hấp thụ α Hệ số hấp thụ α phụ thuộc mạnh vào bước sóng,cấu trúc vật liệu chế tạo photodiot Tốc độ đáp ứng Tốc độ đáp ứng yếu tố sau định: Sự khuếch tán hạt dẫn Thời gian sống hạt dẫn lớp nghèo Điện dung lớp nghèo Nếu hạt dẫn sinh lớp nghèo khuếch tàn vào lớp nghèo thời gian trễ lớn nghĩa tốc độ đáp ứng nhỏ Để giảm thời gian trễ lớp chuyển tiếp p-n phải tạo nên gần bề mặt mẫu.Phần lớn photon hấp thụ lớp nghèo lớp nghèo dày Tốc độ đáp ứng Tuy nhiên lớp nghèo dày thời gian vận chuyển lại tăng thêm hạn chế tần số đáp ứng.Lớp nghèo khơng q mỏng điện dung lớp nghèo lớn làm cho số thời gian RC(thời gian phóng điện tụ lớn).Độ dày lớp nghèo tối ưu chọn cho thời gian vận chuyển qua lớp vào cỡ nửa chu kì điều biến tín hiệu quang .. .PIN     Khái niệm thông tin quang Cấu tạo Nguyên lý hoạt động Chỉ tiêu thông số kỹ thuật Khái niệm thông tin quang Khái niệm thông tin quang  Thông tin quang: hệ thống truyền thông tin. .. Sợi quang O E E O Lặp đờng dây Tớn hiu quang O E S liệu Bộ biến đổi O/E Tín hiệu quang Fax TV Tín hiệu điện Khái niệm thơng tin quang Tín hiệu điện vào Nguồn phát quang Bộ biến đổi điện - quang. .. quan g Thu quang Mạch điện Phát quang Khuếch đại quang Bù tán sắc Các thiết bị khác Tách Chuyển đổi sóng tín hiệu quang Bộ biến đổi quang - điện O/E Tín hiệu quang Tín hiệu điện Sợi quang Các