zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kĩ thuật Viễn thông

Bài giảng Kỹ thuật thông tin quang: Chương 4 - Học viện CN Bưu chính Viễn thông

Chia sẻ: Cảnh Đặng Xuân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:36

Báo xấu

122
lượt xem 22
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 4 Bộ thu quang, trong chương học này trình bày các nội dung sau: Các khái niệm cơ bản; Các phần tử chuyển đổi quang-điện bán dẫn; 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 Kỹ thuật thông tin quang: Chương 4 - Học viện CN Bưu chính Viễn thông

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Fundamental of Optical Fiber Communications Giảng viên: Th.S Đỗ Văn Việt Em – Th.S Phạm Quốc Hợp Bộ môn: ộ Thông Tin Q g Quang – Khoa Viễn thông 2 g g Email: emdvv@ptit.edu.vn, pqhop@ptithcm.edu.vn
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CHƯƠNG 4 BỘ THU QUANG GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 2 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
NỘI DUNG CHƯƠNG 4 • Các khái niệm cơ bản • Các phần tử chuyển đổi quang- điện bán dẫn • Các bộ tiền khuyếch đại • Nhiễ t Nhiễu trong bộ th quang thu • Các tham số của bộ thu quang GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 3 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
Các Khái Niệm Cơ Bản • Linh kieän taùch soùng quang: - Bieán ñoåi tín hieääu aùnh saùng thaønh tín hieääu ñieään coù cöôøng ñoä doøng ñieän tyû leä vôùi coâng suaát aùnh saùng chieáu vaøo noù. • Nguyeân lyù hoaït ñoäng: − Moái tieáp giaùp pn phaân cöïc ngöôïc − Hieään töôïng haáp thuï (absorption) ( p ) GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 4 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
Các Khái Niệm Cơ Bản • Hai loaïi linh kieän taùch soùng quang: − PIN: diode thu quang coù 3 lôùp baùn daãn P, I, N − APD (Avelanche Photodiode) : diode thaùc luõ • Vuøng böôùc böôùc soùng hoaït ñoäng cuûa linh kieän thu quang phuï thuoäc vaøo vaät lieäu cheá taïo GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 5 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
Các Thông Số Cơ Bản • Hieäu suaát löôïng töû (Quantum Efficiency) ne I ph / e ne: soá löôïng ñieän töû taùch ra η= = n ph Popt / hν nph: soá löôïng photon chieáu vaøo − Hieäu suaát bieán ñổi quang ñieän suat bien quang-ñieä − η cuûa moãi vaät lieäu thay ñoåi theo böôùc soùng aùnh saùng GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 6 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
Các Thông Số Cơ Bản • Ñaùp öùng (Responsivity): I ph ηe Iph: doøng quang ñieän R= = Popt: coâng suaát quang Popt hν − Phu thuoäc: Phuï R (A/W) + hieäu suaát löôïng töû + bước soùng hoạt động 0,88 Photodiode lý tưởng Photodiode 0,44 điển hình 0 (mm) 0,5 1 c GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 7 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
Các Thông Số Cơ Bản • Ñoä nhaïy (Sensitivity): − Laø möùc coâng suaát quang thaáp nhaát maø linh kieän thu quang coùù theåå thu ñ c vôùùi moäät tyûû soáá loããi (BER) nhaáát h h ñöôï l h ñònh − Phu thuoäc vaøo loai linh kieän tach song quang va muùc Phuï vao loaïi taùch soùng vaø muc nhieãu cuûa boä khueách ñaïi ñieän − Toác ñoä bit ruyeàn daãn caøng cao thì ñoä nhaïy cuûa thieát bò thu caøng keùm GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 8 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
Các Thông Số Cơ Bản • Daûi ñoäng (Dynamic Range): − Laø khoaûng cheânh leäch giöõa möùc coâng suaát quang cao nhaáát vaøø möùùc coââng suaáát quang thaááp nhaáát maøø li h h h h linh kieän coù theå thu ñöôïc trong moät giôùi haïn tyû soá loãi ( (BER) nhaát ñònh ) ò − Phuï thuoäc vaøo loaïi linh kieän taùch soùng quang, ñoä tuyeán tính vaø giôùi haïn baûo hoaø cuûa boä khueách ñaïi thu Iph Popt Dải động Vùng bão hòa GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 9 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
Các Thông Số Cơ Bản • Nhieãu (Noise): − Nhieãu nhieät: + Do ñieän trôû taûi cuûa diode thu quang cuõng nhö trôû khaùng vaøo cuûa boä tieàn khueách ñaïi + Phu thuoäc vaøo nhieät ñoä, beà roäng baêng tap am, Phuï vao be bang taïp aâm ñieän trôû taûi: 4 KT < I t >= 2 > .B R – K = 1,38.10-23 J/oK: hằng số Boltzman – T: nhiệt độ tuyệt đối, oK đối – B: bề rộng băng, Hz – R: điện trở tải, Ω GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 10 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
Các Thông Số Cơ Bản • Nhieãu (Noise): − Nhieãu löôïng töû: + Do bieán ñoäng ngaãu nhieân naêng löôïng cuûa caùc photon ñaäp vaøo diode thu quang + Doøng nhieu löôïng tö: Dong nhieãu löông töû: < I q2 >= 2 e . R . P0 . B = 2 e . I p . B − Nhieãu doøng toái: + Doøng ñieän nhieãu do caùc diode thu quang phaùt ra khi khoâng coù aùnh saùng chieáu vaøo + Doøng toái: 2 < I d >= 2 e . I d . B GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 11 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
Các Khái Niệm Cơ Bản • Sơ Ñồ Khối Bộ Thu Quang: − Bộ thu quang: laø sự tổ hợp của − bộ tách sóng quang − bộ tiền khuếch đại điện − các phần tử xử lý tín hiệu điệ á hầ ử tí hiệ điện GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 12 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
Các Khái Niệm Cơ Bản • Độ đaùp ứng phần tử chuyển đổi quang-điện: Photodiode cần có tốc độ đáp ứng nhanh để có thể hoạt động với tín hiệu tốc độ cao ới hiệ cao. Tốc độ đáp ứng của photodiode: 10% đến 90% giá trị đỉnh tín hiệu Phụ thuộc: bước sóng, độ rộng vùng hiếm, sự thay đổi giá trị điện dung, sự thay đổi giá trị điện trở của PD GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 13 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
Các Phần Tử Chuyển Đổi Quang- Điện Bán Dẫn • Photodiode P-N: mối nối P-N hoạt động ở chế độ dòng phân cực ngược Ec - Eph = hν Eg = Ec - Ev Ev + GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 14 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
Các Phần Tử Chuyển Đổi Quang- Điện Bán Dẫn • Photodiode P-N: − Quaù trình haáp thuï xaûy ra chuû yeáu trong vuøng hieám − Vuøng hieám ñöôïc taïo ra töï nhieân heïp hieäu suaát thaáp − Muoán taêng hieäu suaát bieán ñoåi quang-ñieän: Muon tang suat bien ñoi quang ñieä + Taêng ñoä roäng cuûa vuøng hieám baèng caùch taêng ñieän aùp phaân cöïc khoâng hieäu quaû + Ñaët giöõa hai lôùp baùn daãn P vaø N moät lôùp baùn daãn coù ñoä roäng lôùn coù tính chaát töông töïï nhö vuøng hiem hieám diode thu quang PIN GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 15 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
Các Phần Tử Chuyển Đổi Quang- Điện Bán Dẫn • Photodiode PIN Goàm 3 lôùp baùn daãn P-I-N Lớp I (Intrinsic): lôùp baùn daãn khoâng pha taïp chaát hoaëc pha vôùi noàng ñoä raát thaáp Qua Quaù trình hap thu photon xay ra trong lôùp I haáp thuï xaûy lôp Lôùp I caøng daøy thì hieäu suaát löôïng töû caøng cao nhöng thôøi gian troâi cuûa caùc ñieän töû seõ caøng chaäm g g giaûm khaû naêng hoaït ñoäng vôùi toác ñoä cao cuûa PIN GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 16 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
Các Phần Tử Chuyển Đổi Quang- Điện Bán Dẫn • Photodiode PIN Cấu tạo bên trong của PIN: Lớp chống hf phản xạ Vòng tiếp xúc kim loại P Cách điện I ( (SiO2) N Tiếp ú Tiế xúc kim loại GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 17 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
Các Phần Tử Chuyển Đổi Quang- Điện Bán Dẫn • Photodiode APD: Goàm 4 lôùp P+ P-P N- P+ vaø N-: baùn daãn coù noàng ñoä taïp chaát raát cao P-: baùn daãn coù noàng ñoä taïp chaát raát thaáp (thay cho lôp cua lôùp I cuûa PIN) GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 18 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
Các Phần Tử Chuyển Đổi Quang- Điện Bán Dẫn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 19 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
Các Bộ Tiền Khuyếch Đại • Bộ tiền khuếch đại trở kháng thấp: Điện trở điển hình là 50Ω Nhược điểm: • điện áp nhỏ • dò nhiễu sẽ ả h hưởng đá kể t ê điệ t ở R dòng hiễ ẽ ảnh hưở đáng trên điện trở nhỏ, vì nhiễu nhiệt tỉ lệ nghịch với điện trở GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 20 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2

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.