intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Cơ sở truyền thông sợi quang: Chương 4 - HV Bưu chính viễn thông

Chia sẻ: Hoa La Hoa | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:40

Thêm vào BST
Báo xấu
153
lượt xem 36
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 4 Bài giảng Cơ sở truyền thông sợi quang trình bày các vấn đề của bộ thu quang như: Các khái niệm cơ bản, các phần tử chuyển đổi quang- điện bán dẫn (Photodiode), các bộ tiền khuyếch đại, nhiễu trong bộ thu quang, các tham số của bộ thu quang.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở truyền thông sợi quang: Chương 4 - HV Bưu chính viễn thông

  1. HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN CƠ SỞ TRUYỀN THÔNG SỢI QUANG Bộ môn: Thông tin quang - Khoa VT1 Năm biên soạn: 2010
  2. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Nội dung 1 Tổng quan về kỹ thuật thông tin quang 2 Sợi quang Chương 3 Bộ phát quang 4 Bộ thu quang 5 Một số vấn đề trong thiết kế truyền TTQ đơn kênh điểm – điểm www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 2
  3. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Chương 4- Bộ thu quang Các khái niệm cơ bản Các phần tử chuyển đổi quang- điện bán dẫn (Photodiode) Các bộ tiền khuyếch đại Nhiễu trong bộ thu quang Các tham số của bộ thu quang www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 3
  4. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (1)  M¹ch thu quang: Optical  Data signal Detector Preamp Equal Amp Filter Decision Clock Recov . Nguån thu quang: chuyÓn ®æi O/E . Bé tiÒn khuyÕch ®¹i: chuyÓn ®æi I/V vµ khuyÕch ®¹i, ®¶m b¶o nhiÔu thÊp. . Bé c©n b»ng: kÕt hîp víi tiÒn khuyÕch ®¹i ®¶m b¶o b¨ng tÇn bé thu . Bé khuyÕch ®¹i: khuyÕch ®¹i vµ gi÷ æn ®Þnh tÝn hiÖu ®iÖn ®Çu ra . Bé läc: h¹n chÕ bít nhiÔu, lo¹i bá c¸c thµnh phÇn tÇn sè kh«ng muèn . M¹ch quyÕt ®Þnh: T¸i sinh tÝn hiÖu sè www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 4
  5. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (2)  §é ®¸p øng: . Qu¸ tr×nh thu tÝn hiÖu quang: hÊp thô n¨ng l­îng photon . §èi víi vËt liÖu b¸n dÉn: n¨ng l­îng photon ®ñ lín h Eg photon bÞ hÊp thô sinh ra cÆp e - h tù do. . D­íi t¸c ®éng cña ®iÖn tr­êng ®Æt vµo c¸c ®iÖn tö vµ lç trèng bÞ quÐt ra m¹ch ngoµi sinh ra dßng ®iÖn. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 5
  6. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (3)  §é ®¸p øng: . Dßng quang ®iÖn tØ lÖ trùc tiÕp víi c«ng suÊt quang vµo (4.1) Trong ®ã: R - ®é ®¸p øng (®é nh¹y) cña nguån thu (®¬n vÞ: A/W) . HiÖu suÊt l­îng tö: (4.2) . §é ®¸p øng: (4.3) HiÖu suÊt chuyÓn ®æi O/E. R t¨ng theo b­íc sãng. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 6
  7. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (4)  §é ®¸p øng: . Sù phô thuéc vµo : liªn quan ®Õn hÖ sè hÊp thô Gi¶ sö líp b¸n dÉn bäc líp chèng ph¶n x¹ c«ng suÊt truyÒn qua líp b¸n dÉn: (4.4) . C«ng suÊt bÞ hÊp thô: (4.5) . Mçi photon bÞ hÊp thô cÆp e-h tù do ®­îc t¹o ra HiÖu suÊt l­îng tö: (4.6) =0 khi =0 , 1 khi W >>1. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 7
  8. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (5)  §é ®¸p øng: . Sù phô thuéc vµo : =0 t¹i = c t¨ng khi gi¶m lín ~104 cm-1 1 khi W ~10 m www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 8
  9. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (6)  Thêi gian lªn vµ ®é réng b¨ng tÇn: . §é réng b¨ng tÇn cña photodiode: Tèc ®é t¹i ®ã nã ®¸p øng víi sù thay ®æi c«ng suÊt quang vµo. . Thêi gian lªn: thêi gian t¹i ®ã dßng t¨ng tõ 10 ®Õn 90 % gi¸ trÞ ®Ønh khi c«ng suÊt quang vµo d¹ng bËc. Tr phô thuéc vµo: - Thêi gian mµ c¸c ®iÖn tö vµ lç trèng dÞch chuyÓn tíi c¸c ®iÖn cùc ngoµi. - Thêi gian ®¸p øng cña m¹ch ®iÖn www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 9
  10. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (7)  Thêi gian lªn vµ ®é réng b¨ng tÇn: . Thêi gian lªn cña m¹ch tuyÕn tÝnh: thêi gian ®¸p øng t¨ng tõ 10 ®Õn 90 % gi¸ trÞ ®Ønh khi ®Çu vµo d¹ng bËc. §iÖn ¸p ®Çu vµo m¹ch RC thay ®æi tøc thêi tõ 0 ®Õn V0 §iÖn ¸p ®Çu ra thay ®æi: (4.7) Trong ®ã: R - ®iÖn trë, C - ®iÖn dung cña m¹ch RC . Thêi gian lªn: (4.8) Trong ®ã: RC =RC - h»ng sè thêi gian cña m¹ch RC www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 10
  11. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (8)  Thêi gian lªn vµ ®é réng b¨ng tÇn: . Thêi gian lªn cña photodiode: (4.9) Trong ®ã: tr - thêi gian chuyÓn tiÕp, RC - h»ng sè thêi gian cña m¹ch RC t­¬ng ®­¬ng. . Thêi gian chuyÓn tiÕp: thêi gian mÊt tr­íc khi c¸c h¹t t¶i ®­ îc gom sau khi sinh ra bëi hÊp thô photon. Thêi gian chuyÓn tiÕp cùc ®¹i: b»ng víi thêi gian mét ®iÖn tö mÊt ®Ó ®i qua vïng hÊp thô tr gi¶m khi gi¶m W Tuy nhiªn gi¶m m¹nh khi W < 3 Cã sù bï trõ gi÷a ®é réng b¨ng tÇn vµ ®é ®¸p øng (tèc ®é vµ ®é nh¹y) cña PD www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 11
  12. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (9)  Thêi gian lªn vµ ®é réng b¨ng tÇn: . H»ng sè thêi gian: giíi h¹n b¨ng tÇn v×®iÖn kÝ sinh. . Gi¸ trÞ tr vµ RC phô thuéc vµo cÊu tróc PD vµ cã thÓ biÕn ®æi trªn mét d¶i réng. . §é réng b¨ng tÇn cña PD: (4.10) ®Ó ho¹t ®éng ë 10 Gb/s trë lªn: tr vµ RC
  13. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.2 DIODE THU QUANG P-N (1) . CÊu tróc: tiÕp gi¸p p-n ph©n cùc ng­îc vïng nghÌo . Khi kh«ng cã ¸nh s¸ng chiÕu vµo kh«ng cã dßng www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 13
  14. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.2 DIODE THU QUANG P-N (2) . Khi cã ¸nh s¸ng chiÕu vµo sinh ra cÆp e-h nhê hÊp thô D­íi t¸c ®éng cña ®iÖn tr­êng ngoµi: e dÞch chuyÓn vÒ phÝa n, h dÞch chuyÓn vÒ phÝa p t¹o dßng ch¹y ë m¹ch ngoµi (dßng quang ®iÖn) . C¸c h¹t t¶i sinh ra trong vïng nghÌo (vïng tËp trung ®iÖn tr­ êng lín) tr«i nhanh chãng vÒ phÝa n hoÆc p. . C¸c h¹t t¶i sinh ra ngoµi vïng nghÌo: - C¸c ®iÖn tö sinh ra trong vïng p ph¶i khuyÕch t¸n tíi biªn vïng nghÌo tr­íc khi tr«i vÒ phÝa n. - C¸c lç trèng sinh ra trong vïng n ph¶i khuyÕch t¸n tíi biªn vïng nghÌo tr­íc khi tr«i vÒ phÝa p. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 14
  15. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.3 DIODE THU QUANG PIN (1) . CÊu tróc: gåm 3 líp, líp i ®­îc xen gi÷a líp p vµ n . Líp i cã ®iÖn trë cao hÇu hÕt ®iÖn ¸p r¬i trªn vïng nµy thµnh phÇn tr«i >>thµnh phÇn khuyÕch t¸n. . §é réng W ®­îc quyÕt ®Þnh bëi ®é dµy líp i www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 15
  16. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.3 DIODE THU QUANG PIN (2) . Si, Ge: W ~20-50 m tr >200 ps . InGaAs: W ~3-5 m tr ~10 ps B ~10 GHz ( tr >> RC ) www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 16
  17. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.3 DIODE THU QUANG PIN (3) . N©ng cao tÝnh n¨ng cña PIN: - CÊu tróc dÞ thÓ kÐp lo¹i bá dßng khuyÕch t¸n - Hép céng h­ëng F-P t¨ng hiÖu suÊt l­îng tö - Sö dông èng dÉn sãng quang t¨ng hiÖu suÊt l­îng tö, gi¶m ®iÖn dung kÝ sinh vµ ®iÖn trë néi nèi tiÕp. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 17
  18. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.4 DIODE THU QUANG APD (1) . CÊu tróc: gåm 4 líp, bæ xung thªm 1 líp p gi÷a líp i vµ n+. . §iÖn tr­êng cao ë vïng tiÕp gi¸p p-n+ Vïng nh©n . Ho¹t ®éng: - HÊp thô chñ yÕu t¹i vïng i - C¸c e tr«i qua i tíi vïng p-n+ X¶y ra qu¸ tr×nh nh©n h¹t t¶i (qu¸ tr×nh ion ho¸ do va ch¹m) www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 18
  19. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.4 DIODE THU QUANG APD (2) . Qu¸ tr×nh ion ho¸ do va ch¹m: Vïng nh©n tån t¹i ®iÖn tr­ êng ®ñ lín (c­êng ®é tr­êng > 3x105 V/cm) gia tèc cho h¹t t¶i cã ®­îc n¨ng l­îng ®ñ lín sinh ra e-h míi do va ch¹m Vïng nh©n . Tèc ®é sinh h¹t t¶i míi ®­îc ®Æc tr­ng bëi c¸c hÖ sè ion ho¸ do va ch¹m e, h www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 19
  20. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.4 DIODE THU QUANG APD (3) www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2