Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài : Các phần tử quang điện trong thông tin quang, đề tài nêu nên các vấn đề như : 1. Tổng quan về hệ thống thông tin quang 2. Các phần tử quang thụ động 3. Các phần tử tích cực
LỜI NÓI ĐẦU 4 6 6 CHƯƠNG 1 6 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 6 1.1 Giới thiệu chung 6 1.1.1 Mô hình hệ thống thông tin quang 6 1.1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống thông tin quang 7 1.1.3 Ưu điểm của hệ thống thông tin quang 8 1.2 Sự phát triển của kỹ thuật thông tin quang 9 1.3 Phân loại các phần tử quang điện trong thông tin quang 12 1.3.1 Các phần tử thụ động 13 1.3.2 Các phần tử tích cực 14 CHƯƠNG 2 15 CÁC PHẦN TỬ QUANG THỤ ĐỘNG 15 2.1 Cơ sở vật lý chung cho các phần tử thụ động 15 2.1.1 Bản chất của ánh sáng 15 2.1.1.1 Tính chất hạt 15 2.1.1.2 Tính chất sóng 16 2.1.2 Một số đặc trưng của ánh sáng 16 2.1.2.1 Sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng 17 2.1.2.2 Định luật Snell 18 2.1.2.3 Nguyên lý phản xạ Bragg 20 2.1.3 Hệ phương trình Maxwell 20 2.1.3.1 Phương trình sóng trong điện môi 20 2.1.3.2 Phân cực ánh sáng 22 2.2 Sợi quang 24 2.2.1 Cấu trúc sợi quang 24 2.2.2 Phân loại sợi quang 25 2.2.2.1 Sợi đơn mode(SM) 25 2.2.2.2 Sợi đa mode chiết suất nhảy bậc(MM-SI) 26 2.2.2.3 Sợi đa mode chiết suất biến đổi (MM - GI) 27 2.2.3 Các tham số ảnh hưởng tới truyền lan trong sợi quang 28 2.2.3.1 Suy hao 28 2.2.3.2 Tán sắc 31 2.3 Coupler quang 36 2.3.1 Coupler 2x2 36 2.3.1.1 Cấu tạo 36 2.3.1.2 Nguyên lý hoạt động 37 2.3.2 Coupler hình sao thụ động (PSC) 38 2.4 Bộ lọc quang 39 2.4.1 Chức năng của các bộ lọc 39 2.4.2 Đặc điểm, tham số của bộ lọc 39 2.4.2.1 Dải phổ tự do FSR 39 2.4.2.2 Độ mịn của bộ lọc F 40 2.4.2.3 Suy hao xen và độ phẳng dải thông 40 1 2.4.3 Các loại bộ lọc quang 41 2.4.3.1 Bộ lọc cách tử nhiễu xạ 41 2.4.3.2 Bộ lọc cách tử Bragg sợi 43 2.4.3.3 Bộ lọc màng mỏng nhiều lớp 44 2.4.3.4 Bộ lọc Fabry-Perot 45 2.5 Bộ phân cực và ngăn cách tín hiệu 46 2.5.1 Đặc điểm, nguyên lý hoạt động của bộ phân cực 46 2.5.2 Bộ ngăn cách tín hiệu 47 2.5.3 Bộ Isolator và Circulator 47 2.6 Bộ bù tán sắc 48 2.6.1 Kỹ thuật bù tán sắc 49 2.6.1.1 Kỹ thuật bù sau 49 2.6.1.2 Kỹ thuật bù trước 49 2.6.2 Các thiết bị bù tán sắc 50 2.6.2.1 Sợi bù tán sắc 50 2.6.2.2 Bộ bù tán sắc bằng cách tử Bragg sợi chu kỳ biến đổi tuyến tính 51 CHƯƠNG 3 54 CÁC PHẦN TỬ TÍCH CỰC 54 54 3.1 Cơ sở vật lý chung của các phần tử tích cực 54 3.1.1 Các khái niệm vật lý bán dẫn 54 3.1.1.1 Các vùng năng lượng 54 3.1.1.2 Lớp tiếp giáp p-n 56 3.1.2 Các quá trình đặc trưng trong vật lý bán dẫn 58 3.1.2.1 Quá trình hấp thụ và phát xạ 58 3.1.2.2 Trạng thái đảo mật độ 59 3.2 Nguồn quang 60 3.2.1 Điốt phát quang 61 3.2.1.1 Cấu trúc LED 61 3.2.1.2 Nguyên lý hoạt động của LED 61 3.2.1.3 Đặc tính của LED 63 3.2.1.4 Ứng dụng của LED 66 3.2.2 Laser bán dẫn 66 3.2.2.1 Cấu trúc Laser bán dẫn 66 3.2.2.2 Nguyên lý hoạt động của Laser bán dẫn 70 3.2.2.3 Đặc tính của Laser bán dẫn 73 3.2.3 Một số nguồn quang hiện đại 74 3.2.3.1 Laser hồi tiếp phân bố (DFB) và Laser phản hồi phân bố (DBR) 74 3.2.3.2 Laser với hốc cộng hưởng kép 75 3.2.3.3 Laser giếng lượng tử 77 3.2.3.4 Laser bán dẫn có thể điều chỉnh được 78 3.3 Bộ tách quang 79 3.3.1 Photodiode PIN 80 3.3.1.1 Cấu trúc của PIN 80 3.3.1.2 Nguyên lý hoạt động 80 3.3.1.3 Đặc tính của PIN 82 2 3.3.2 Photodiode quang thác APD 83 3.3.2.2 Nguyên lý hoạt động 84 3.3.2.3 Đặc trưng của APD 85 3.3.3 Các bộ tách quang hiện đại 86 3.3.3.1 APD sử dụng giếng lượng tử 86 3.3.3.2 Detector sử dụng cấu trúc nhiều giếng lượng tử (MQW) 88 3.4 Bộ khuếch đại 89 3.4.1 Bộ khuếch đại quang bán dẫn 89 3.4.1.1 Cấu trúc bộ SOA 89 3.4.1.2 Các thông số của bộ khuếch đại SOA 90 3.4.2 Bộ khuếch đại sợi quang pha tạp đất hiếm 92 3.4.2.1 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của bộ EDFA 92 Hình 3.36 Cấu trúc điển hình của bộ khuếch đại quang sợi EDFA 93 3.4.2.2 Đặc tính của bộ EDFA 94 3.5 Bộ chuyển đổi bước sóng 96 3.5.1 Bộ chuyển đổi bước sóng quang điện 96 3.5.2 Bộ chuyển đổi bước sóng dùng cách tử quang 97 3.5.3 Bộ chuyển đổi bước sóng dùng bộ trộn sóng 97 KẾT LUẬN 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 3 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay thông tin quang được coi là một trong những ngành mũi nhọn trong lĩnh vực viễn thông. Ngay từ giai đoạn đầu, khi các hệ thống thông tin cáp sợi quang chính thức đưa vào khai thác trên mạng viễn thông, phương thức truyền dẫn quang đã thể hiện các khả năng to lớn trong việc truyền tải các dịch vụ viễn thông ngày càng phong phú và hiện đại của thế giới. Hệ thống thông tin quang có nhiều ưu điểm hơn hẳn hệ thống cáp đồng truyền thống và hệ thống vô tuyến như : băng tần rộng, có cự ly thông tin lớn, không bị ảnh hưởng của nhiễu sóng điện từ và khả năng bảo mật thông tin cao. Các hệ thống này không chỉ phụ hợp với các tuyến thông tin lớn như tuyến đường trục, tuyến xuyên đại dương mà còn có tiềm năng trong các hệ thông thông tin nội hạt với cấu trúc linh hoạt và khả năng đáp ứng các loại hình dịch vụ trong hiện đại và cả tương lai. Một trong những yếu tố mang lại ưu điểm nổi trội cho các hệ thống thông tin quang chình là các phần tử quang điện cấu thành nên hẹ thống. Đó là các thành phần tạo nên một tuyến thông tin quang hoàn chỉnh từ phía phát đến phía thu. Tùy thuộc vào đặc tính và khả năng hoạt động của mỗi phần tử mà từng phần tử giữ một hay nhiều vị trí trong hệ thống. Khi công nghệ điện tử - viễn thông càng phát triển thì công nghệ thông tin quang càng có khả năng triển khai phần tử mới tiên tiến hơn, có nhiều ưu điểm hơn. Như thế ta có các thế hệ hệ thống thông tin quang mới với khả năng làm chuyển đổi phương thức hoạt động và khả năng khia thác trên mạng lưới viễn thông. Với nhận thức trên về các phần tử quang điện trong hệ thống thông tin quang, cùng với sự hướng dẫn của TS Bùi Trung Hiếu, đồ án tốt nghiệp của em tìm hiểu về vấn đề xung quanh cấu trúc, nguyên lý và đặc tính của các phần tử quang điện trong thông tin quang. Nội dung đồ án bao gồm 3 chương: Chương 1 : Tổng quan về hệ thống thông tin quang - Khái quát chung về hệ thống thông tin quang từ giai đoạn đầu đến nay. 4 Chương 2 : Các phần tử thụ động – Trình bày các cơ sở vật lý quang cho các phần tử quang thụ động và cấu trúc, nguyên lý hoạt động của một số phần tử thụ động như : sợi quang, coupler quang, bộ lọc quang… Chương 3 : Các phần tử tích cực – Trình bày các khái niệm về vật lý bán dẫn, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và đặc tính của các phần tử tích cực như : nguồn quang, bộ tách quang, bộ khuếch đại quang và bộ bù tán sắc. Do vấn đề tìm hiểu rất rộng và trình độ chưa cho phép nên đồ án còn nhiều thiếu sót. Em mong được sự chỉ bảo và góp ý tù phía các thầy, cô giáo cùng các bạn để đồ án hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Bùi Trung Hiếu đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này và các thầy cô trong bộ môn Thông tin quang – khoa Viễn thông I đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian thực tập đồ án. Hà Nội ngày 14 tháng 10 năm 2005 Sinh viên Đoàn Thị Mỹ Hạnh 5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 1.1 Giới thiệu chung Hệ thống thông tin được hiểu một cách đơn giản là một hệ thống để truyền thông tin từ nơi này đến nơi khác. Khoảng cách giữa các nơi này có thể từ vài trăm mét đến vài trăm kilômét thậm chí hàng trăm ngàn kilômét vượt qua đại dương. Thông tin có thể truyền thông qua các sóng điện với các dải tần số khác nhau. Hệ thống thông tin quang là một hệ thống thông tin bằng ánh sáng và sử dụng các sợi quang để truyền thông tin. Thông tin truyền đi trong hệ thống thông tin quang được thực hiện ở tần số sóng mang cao trong vùng nhìn thấy hoặc vùng hồng ngoại gần của phổ sóng điện từ. 1.1.1 Mô hình hệ thống thông tin quang Để truyền thông tin giữa các vùng khác nhau, hệ thống thông tin quang cũng cần phải có mô hình truyền tin cơ bản như chỉ ra trong hình 1.1, và đến nay mô hình chung này vẫn được áp dụng. Trong mô hình này, tín hiệu cần truyền đi sẽ được phát vào môi trường truyền dẫn tương ứng, và ở đầu thu sẽ thu lại tín hiệu cần truyền. Như vậy tín hiệu đã được thông tin từ nơi gửi tín hiệu đi tới nơi nhận tín hiệu đến. Thông tin quang có tổ chức hệ thống cũng như các hệ thống thông tin khác, vì thế mà thành phần cơ bản của hệ thống thông tin quang cũng như mô hình chung, tuy nhiên môi trường truyền dẫn ở đây chính là sợi quang. Do đó sợi quang sẽ thực hiện truyền ánh sáng có mang tín hiệu thông tin từ phía phát tới phía thu. 6 Nơi phát tín hiệu đi Thiết bị phát Môi trường truyền dẫn Nơi tín hiệu đến Thiết bị thu Hình 1.1 Mô hình truyền thông tin với các thành phần cơ bản. Một hệ thống thông tin quang bao gồm các thành phần cơ bản: Phần phát quang, sợi quang, và phần thu quang. Phần phát quang được cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang và các mạch điện điều khiển. Các mạch điều khiển có thể là bộ điều chế ngoài hay các bộ kích thích tùy thuộc vào các kỹ thuật điều biến. Nguồn phát quang tạo ra sóng mang tần số quang, còn các mạch điều khiển biến đổi tín hiệu thông tin thành dạng tín hiệu phù hợp để điều khiển nguồn sáng theo tín hiệu mang tin. Có hai loại nguồn sáng được dùng phổ biến trong thông tin quang là LED (Light Emitting Diode) và LD (Laser Diode). Sợi quang là môi trường truyền dẫn trong thông tin quang. So với môi trường truyền dẫn khác như môi trường không khí trong thông tin vô tuyến và môi trường cáp kim loại thì truyền dẫn bằng sợi quang có nhièu ưu điểm nổi bật đó là : hầu như không chịu ảnh hưởng của môi trường ngoài, băng tần truyền dẫn lớn, và suy hao thấp. Với những ưu điểm đó, cùng với nhiều tiến bộ trong lĩnh vực thông tin quang, sợi quang đã được sử dụng trong các hệ thống truyền đường dài, hệ thống vượt đại dương. Chúng vừa đáp ứng được khoảng cách vừa đáp ứng được dung lượng truyền dẫn cho phép thực hiện các mạng thông tin tốc độ cao. Sợi quang có 3 loại chính là : sợi quang đa mode chiết suất nhảy bậc, sợi đa mode chiết suất biến đổi và sợi quang đơn mode. Tùy thuộc vào hệ thống mà loại sợi quang nào được sử dụng, tuy nhiên hiện nay các hệ thống thường sử dụng sợi đơn mode để truyền dẫn vì ưu điểm của loại sợi này. Phần thu quang có chức năng để chuyển tín hiệu quang thu được thành tín hiệu băng tần cơ sở ban đầu. Nó bao gồm bộ tách sóng quang và các mạch xử lý điện. Bộ tách sóng quang thường sử dụng các photodiode như PIN và APD. Các mạch xử lý tín hiệu điện này có thể bao gồm các mạch khuếch đại, lọc và mạch tái sinh. 1.1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống thông tin quang Ngay từ thời kỳ khai sinh, hệ thống thông tin đã sử dụng nguyên lý truyền thông tin theo mô hình chung như hình 1.1 ở trên. Nguyên lý này thực hiện việc truyền thông tin từ phía phát qua môi trường sợi quang và cuối cùng đến phía thu. Tại mỗi phần tín hiệu thông tin được biến đổi như sau : Phía phát : Nguồn tín hiệu thông tin như tiếng nói, hình ảnh, dữ liệu… sau khi được xử lý trở thành tín hiệu điện (có thể ở dạng tương tự hoặc số) sẽ được đưa đến bộ phát quang (cụ thể là nguồn quang). Các tín hiệu điện đưa vào bộ phát quang được điều chế quang theo nhiều phương pháp điều biến khác nhau (điều biến trực 7 tiếp cường độ ánh sáng hay điều biến gián tiếp) để thu được tín hiệu quang. Tín hiệu quang này sẽ được ghép vào sợi quang để truyền đi tới phía thu. Môi trường sợi quang: Là môi trường truyền dẫn ánh sáng (tín hiệu đã được điều chế quang) từ đầu phát tới đầu thu. Trong quá trình truyền dẫn này, do đặc tính quang học của ánh sáng và sợi quang mà tín hiệu quang bị suy giảm (suy hao và tán sắc). Cự ly truyền dẫn càng dài thì ánh sáng bị suy giảm càng mạnh, điều này dẫn đến khó khăn khi khôi phục tín hiệu ở phía thu. Do vậy, trên tuyến truyền dẫn thông tin quang, thường có các bộ khuếch đại tín hiệu quang và các trạm lặp nhằm tái tạo lại tín hiệu bị suy giảm trên đường truyền. Phía thu : Tín hiệu thu được từ môi trường truyền dẫn sẽ được bộ thu quang tiếp nhận. Tại đây, tín hiệu quang sẽ được biến đổi ngược trở lại thành tín hiệu điện như tín hiệu phát ban đầu. Cuối cùng ta thu được tín hiệu cần thông tin. 1.1.3 Ưu điểm của hệ thống thông tin quang Hệ thống thông tin quang sử dụng môi trường truyền dẫn là sợi quang nên hệ thống có những ưu điểm hơn các hệ thống truyền thống sử dụng cáp đồng hay hệ thống thông tin vô tuyến trước đây, đó là : • Dung lượng truyền dẫn lớn : Trong hệ thống thông tin sợi quang, băng tần truyền dẫn của sợi quang là rất lớn (hàng ngàn THz) cho phép phát triển các hệ thống WDM dung lượng lớn. So với truyền dẫn vô tuyến hay truyền dẫn dùng cáp kim loại thì truyền dẫn sợi quang cho dung lượng lớn hơn nhiều. • Suy hao thấp : Suy hao truyền dẫn của sợi quang tương đối nhỏ, đặc biệt là trong vùng cửa sổ 1300nm và 1550nm. Suy hao nhỏ nên sợi quang có thể cho phép truyền dẫn băng rộng, tốc độ lớn hơn rất nhiều so với cáp kim loại cùng chi phí xây dựngs mạng. • Không chịu ảnh hưởng của môi trường bên ngoài : Bởi vật liệu của sợi quang cách điện, không chịu ảnh hưởng của các yếu tố như điện từ trường nên không bị nhiễu điện từ… • Độ tin cậy : Tín hiệu truyền trong sợi quang hầu như không chịu ảnh hưởng của môi trường bên ngoài, không gây nhiễu ra ngoài cũng như sự xuyên âm giữa các sợi quang. Do đó sợi quang thực tế cho chất lượng truyền dẫn rất tốt với độ tin cậy cao, tính bảo mật cũng cao hơn so với truyền dẫn vô tuyến và cáp kim loại. 8 • Chi phí thấp : Vì vật liệu chế tạo sợi quang sẵn có, đồng thời sợi lại nhẹ hơn cáp kim loại và có thể uốn cong, lắp đặt dễ dàng và ít bị hư hỏng do các yếu tố thiên nhiên tác động (như nắng, mưa…) nên hệ thống có thể tiết kiệm được chi phí xây dựng. Thông tin sợi quang có nhiều ưu điểm từ sợi quang đem lại tuy nhiên sợi quang cũng tồn tại một số nhược điểm như khó chế tạo, hàn nối phức tạp vì sợi quang rất bé, và rất dễ đứt gẫy. 1.2 Sự phát triển của kỹ thuật thông tin quang Hệ thống thông tin quang mới phát triển trong mấy thập kỷ gần đây (mặc dù các phương thức sơ khai của thông tin quang đã xuất hiện từ rất lâu trong xã hội loài người) nhưng nó đã đạt được rất nhiều thành tựu cao. Cho đến nay hệ thống thông tin quang đã trải qua nhiều thế hệ. Mục tiêu chủ yếu của các nỗ lực phát triển này là đồng thời tăng dung lượng và khoảng cách truyền dẫn. Quá trình phát triển của hệ thống thông tin quang có thể tóm tắt qua năm thế hệ sau : Khởi đầu là vào năm 1960, việc phát minh ra Laser để làm nguồn phát quang đã mở ra một thời kỳ mới có ý nghĩa rất to lớn trong lịch sử phát triển của kỹ thuật thông tin quang sử dụng dải tần số ánh sáng. Tuy vậy Laser thời kỳ này lại có dòng ngưỡng quá cao, nhiệt độ làm việc thấp, thời gian sống ngắn. Một hướng nghiên cứu khác cùng khoảng thời gian này là truyền thông qua sợi quang. Theo lý thuyết thì sợi quang cho phép con người thực hiện thông tin với lượng kênh lớn hơn gấp nhiều lần các hệ thống vi ba hiện có. Thực tế thì suy hao của sợi quang trong giai đoạn này lại rất cao, ~1000dB/km, do đó vẫn chưa chứng tỏ khả năng vượt trội so với các hệ thống cũ. Khoảng năm 1966, qua các khuyến nghị của Kao, Hockman cho thấy có thể cải thiện được suy hao do vật chất chế tạo sợi. Năm 1970, Kapron đã có thể chế tạo sợi quang có độ suy hao 20dB/km, tại bước sóng λ = 1μm. Suy hao này nhỏ hơn rất nhiều so với thời điểm đầu chế tạo sợi và cho phép tạo ra cự ly truyền dẫn tương đương với các hệ thống truyền dẫn bằng cáp đồng. Được sự cổ vũ từ thành công này, các nhà khoa học và kỹ sư trên khắp thế giới đã bắt đầu tiến hành các hoạt động nghiên cứu và phát triển kỹ thuật thông tin quang. Kết quả là các công nghệ mới để giảm suy hao truyền dẫn của sợi, tăng băng thông của các Laser bán dẫn đã được phát triển thành công trong những năm 70. Như chỉ ra trong bảng 1.1, độ suy hao đã giảm xuống còn 0,18dB/km. Cho tới đầu những năm 1980, các hệ thống thông tin trên sợi dẫn quang đầu tiên đã được đưa vào hoạt động với bước sóng Laser (GaAlAs/GaAs) hoạt động ở vùng 0,8μm, tốc độ bít B = 45Mb/s, khoảng 9 cách lặp L ~10÷ 20 km (khoảng 16km). Giai đoạn thông tin quang thế hệ thứ nhất phát triển từ đây. Giai đoạn này Laser bán dẫn InGaAsP/InP có bước sóng phát 1,3μm được chế tạo khá hoàn thiện và hướng nghiên cứu sợi quang với bước sóng 1,3μm, suy hao 1dB/km, hệ số tán sắc cực tiểu rất được quan tâm. Năm Nguồn quang Sợi quang 1960 Triển khai Laser Ruby 1962 Laser GaAs 1965 Laser CO 2 1966 Khả năng sử dụng đường truyền dẫn cáp quang (ST, tổn thất 1000dB/km) 1970 Laser GaAlAs tạo dao động liên tục Triển khai thành công sợi cáp quang sử dụng abaston tổn thất 20dB/km 1973 Phương pháp sản xuất sợi quang có tổn hao thấp (MCVD , 1dB/km) 1976 Laser dao động liên tục GalnAsP Đề xuất khả năng sản xuất sợi quang flour 1977 Laser GaAlAs có tuổi thọ ước tính 100 năm Sản xuất sợi quang Abaston có độ tổn thất tối thiểu 0,18dB/km 1980 Cấu trúc Laser giếng lượng tử được chế tạo 1983 Sản xuất Laser diode đơn mode, đơn tần Sợi quang flour tổn thất thấp 1989 Phát triển Laser GaI/AIGa Bảng 1.1 Các giai đoạn phát triển của công nghệ thông tin quang sợi. Giữa những năm 80, hệ thống thông tin quang thế hệ thứ 2 sử dụng Laser với bước sóng 1330nm đã được đưa vào sử dụng. Thời gian đầu tốc độ bít B chỉ đạt 100Mb/s do sử dụng sợi đa mode. Khi sợi đơn mode được đưa vào sử dụng, tốc độ bít đã được tăng lên rất cao. Năm 1987 hệ thống thông tin quang λ = 1330nm, 10 [...]... t quang in trong h thng thụng tin quang cú th chia thnh hai nhúm l cỏc phn t th ng v cỏc phn t tớch cc 12 Bộ phát quang Tín hiệu vào Bộ nối quang Sợi Nguồn phát quang Mạchđiều khiển Mối hàn sợi d ẫ n q u a n g Thu quang Trạm lặp Bộ chia Mạch điện qua ng Phát quang Khuếch đại quang Bộ thu quang Đầu thu quang Chuyển đổi tín hiệu Tín hiệu ra Khuếch đại Hỡnh 1.3 Cỏc thnh phn trong mt tuyn thụng tin quang. .. thụng tin quang da trờn c s gii quyt vn tỏn sc trong si quang Khuch i quang ó gii quyt hon ho suy hao quang si nhng khụng gii quyt c vn tỏn sc Cú nhiu phng ỏn bự tỏn sc nhng phng ỏn cú tớnh kh dng cao nht l da trờn hiu ng Soliton quang Hiu ng Soliton quang l mt hiu ng phi tuyn trong si quang, nú da trờn c s tng tỏc bự tr tỏn sc ca cỏc thnh phn quang trong mt xung quang cc ngn c truyn trong si quang. .. quang in trong thụng tin quang Mt h thng thụng tin quang c cu thnh t rt nhiu phn t quang in khỏc nhau Mt tuyn thụng tin quang cú th bao gm cỏc phn t nh th hin trờn hỡnh 1.3 Cỏc phn t ny cú nhiu c tớnh, chc nng, tc hot ng v v trớ khỏc nhau Tựy thuc vo yờu cu ca h thng c s dng m cỏc phn t ny c s dng cho chc nng no hay v trớ no trờn h thng phõn loi cỏc phn t quang in trong h thng thụng tin quang ta... cú th lờn n 100km Th h thụng tin quang th 4 ó s dng khuch i quang tng khong lp v k thut ghộp nhiu bc súng (WDM) trong mt si quang tng dung lng truyn dn Khuch i quang pha tp Erbium (EDFA) cú kh nng bự cho suy hao quang trong cỏch khong cỏch ln hn 100km EDFA c nghiờn cu thnh cụng trong phũng thớ nghim vo nm 1987 v tr thnh thng phm nm 1990 Nm 1991 ln u tiờn h thng thụng tin quang cú EDFA c th nghim truyn... hay tỏn sc 13 ca cỏc phn t th ng Cụng ngh cng phỏt trin thỡ kh nng ca cỏc phn t th ng cng cao Cỏc phn t th ng trong h thng thụng tin quang bao gm : Si quang, cỏp quang Coupler quang Cỏc b lc quang B cỏch ly quang Cỏc b ghộp/tỏch quang 1.3.2 Cỏc phn t tớch cc Cỏc phn t tớch cc l cỏc phn t quang in hot ng da theo vo tớnh cht ht ca ỏnh sỏng v c s vt lý bỏn dn Khi hot ng, cỏc phn t tớch cc da vo kớch... thụng tin quang cú th c biu din qua hỡnh 1.2 Hin nay cỏc h thng thụng tin quang ó c ng dng rng rói trờn th gii, chỳng ỏp ng tt c cỏc tớn hiu tng t v s, chỳng cho phộp truyn dn tt c cỏc tớn hiu dch v bng hp v bng rng Khi cụng ngh ch to cỏc phn t quang cng phỏt trin, hin i thỡ h thng thụng tin quang cng cú kh nng ng dng rng ln hn v tr thnh mt lnh vc quan trng trong vin thụng 1.3 Phõn loi cỏc phn t quang. .. sỏng trong si dn quang s dng trong thụng tin quang Trong si dn quang, cỏc tớn hiu ỏnh sỏng kt hp c lan truyn da vo hin tng phn x ton phn, iu ny cú th gii thớch nh sau: Xột ỏnh sỏng truyn qua cỏc mụi trng vi ng biờn song song (ng thy tinh) Cỏc mụi trng ny cú chit sut nh sau : chit sut mụi trng u tiờn v mụi trng cui cựng bng nhau (cựng l khụng khớ - n 1), nhng khỏc vi mụi trng trung gian (l thy tinh... mụi trng thy tinh 2 Ngc li gúc ti ln hn gúc ti hn thỡ s cú s phn x ton phn trong mụi Hỡnh 2.2 ng i ca ỏnh sỏng qua khi thy tinh trng thy tinh (nh hỡnh 2.3) Hn na, cỏc mt ca khi thy tinh song song vi nhau nờn cỏc tia sỏng ti b mt s phn x bờn trong ng vi cựng mt gúc bng gúc ti Cỏc tia phn x s phn x liờn tip trong thnh ng cho n khi t ti im cui ca ng Ta cú s truyn dn ỏnh sỏng trong ng thy tinh n1 Tia sỏng... ghộp cp mode 2.2.3.2 Tỏn sc a.Khỏi nim Tỏn sc trong thụng tin quang xột v mt thi gian l s dón rng xung ỏnh sỏng khi lan truyn trong si quang nh hỡnh 2.14 H s tỏn sc c xỏc nh theo cụng thc : 31 D= T (ps/nm.km) L trong ú T = ra - vo (ps/nm) Tỏn sc cú th c gii thớch bi ỏnh sỏng truyn trong si quang cú th coi l tp hp ca nhiu thnh phn vớ d cú th coi l cỏc thnh phn trong bin i Fourier ca nú hay tng cỏc mode... Suy hao trong si quang cú nhiu nguyờn nhõn nhng nguyờn nhõn c bn gõy suy hao trong si quang l do cỏc suy hao do hp th, do tỏn x v do b un cong si - Suy hao do hp th: Bn cht ỏnh sỏng l cỏc ht photon, m si quang cng l vt rn cú cu trỳc mng tinh th, nờn cỏc iụn hay in t u nỳt mng cú th hp th photon khi ỏnh sỏng truyn qua si quang S hp th ny ph thuc vo bc súng v bn cht ca vt liu hp th nh cỏc tp cht trong . thông tin quang bao gồm : • Sợi quang, cáp quang • Coupler quang • Các bộ lọc quang • Bộ cách ly quang • Các bộ ghép/tách quang 1.3.2 Các phần tử tích cực Các phần tử tích cực là các phần tử quang. q u a n g Bộ phát quang Bộ nối quang Mối hàn sợi Bộ chia qua ng Mạch điện Phát quang Khuếch đại quang Đầu thu quang Chuyển đổi tín hiệu Mạchđiều khiển Nguồn phát quang Bộ thu quang Khuếch đại Trạm. bản. Một hệ thống thông tin quang bao gồm các thành phần cơ bản: Phần phát quang, sợi quang, và phần thu quang. Phần phát quang được cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang và các mạch điện điều