Bài giảng Thông tin quang - Nguyễn Thị Quỳnh Hoa

Chia sẻ: Minh Vũ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:52

Thêm vào BST

Báo xấu

229
lượt xem 51
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Thông tin quang" cung cấp cho người học các kiến thức: Tổng quan về hệ thống thông tin quang, cơ sở thông tin quang, công nghệ SDH và WDM, thiết kế tuyến thông tin quang. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thông tin quang - Nguyễn Thị Quỳnh Hoa

Thông tin quang Nguyễn Thị Quỳnh Hoa Khoa Công Nghệ, Đại học Vinh * hoadhv@gmail.com
Nội dung  Tổng quan về hệ thống thông tin quang  Cơ sở thông tin quang  Sợi quang  Nguồn quang  Bộ thu quang  Công nghệ SDH và WDM  Thiết kế tuyến thông tin quang Slide 2
Tài liệu tham khảo 1. Hoàng Ứng Huyền, “Kỹ thuật thông tin quang”, Tổng cục bưu điện, 1993. 2. Kỹ thuật thông tin quang, NXB Bưu điện, 1997. 3. Thông tin quang và thông tin vô tuyến, LG, 1997. 4. Y. Suematsu and K. Iga, “Introduction to Optical Fiber Communications”, John Wiley & Sons, 1982, ISBN 0-471-09143-X 5. M. M-K. Liu, “Principles and Applications of Optical Communications”, IRWIN, 1996, ISBN 0-256-16415-0. 6. G. Keiser, “Optical Fiber Communications”, McGraw-Hill, 3rd edition, 2000, ISBN 0- 07-232101-6. Slide 3
Tổng quan về hệ thống thông tin quang  Lịch sử phát triển của ngành thông tin quang  Các ưu điểm của hệ thống thông tin cáp sợi quang  Các thành phần cơ bản trong hệ thống thông tin quang  Xu hướng phát triển của hệ thống thông tin quang Slide 4
Lịch sử phát triển của ngành thông tin quang  1960: T. H. Maiman phát minh ra laser.  1966: K.C. Kao và G. A. Hockham phát minh ra sợi quang. Suy hao lớn: 1000 dB/km.  1970: K. P. Kapron chế tạo sợi quang suy hao 20 dB/km ở bước sóng 1µm. - GaAs larser: được chế tạo thành công  1980: hệ thống thông tin quang được sử dụng rỗng rãi BL: Bit-rate – distance product B: Bit-rate (Mb/s) L: Repeater distance Slide 5
Lịch sử phát triển của ngành thông tin quang Sự phát triển của thông tin quang Slide 6
Lịch sử phát triển của ngành thông tin quang  1G: 0.8 µm và GaAs.  2G: 1.3 µm và InGaAsP (0.5dB/km)  3G: 1.55 µm và InGaAsP (0.2dB/km)  4G: KĐ quang để tăng khoảng lặp & WDM (1.53-1.57 µm) để tăng dung lượng.  5G: tăng khoảng bước sóng trên 1 kênh WDM và dung lượng trên 1 kênh.  truyền dẫn soliton Slide 7
Tổng quan về hệ thống thông tin quang International undersea network of fiber-optic communication systems around 2000 27.000: Âu – Á (1998) và 35,000: Châu Mỹ (2000)  Internet: 250.000 km – 2.56 Tb/s (64 kênh WDM: 10 Gb/s trên 3 sợi quang ) (2002) Slide 8
Các ưu điểm của hệ thống thông tin cáp sợi quang  Suy hao truyền dẫn thấp và băng thông rộng  Không chịu ảnh hưởng của sóng điện từ  Xuyên âm giữa các sợi dây không đáng kể  Tránh được sự chập mạch điện hay bị nối đất, sấm sét  Độ an toàn và bảo mật thông tin cao, tuổi thọ dài và khả năng đề kháng với môi trường.  Trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ  Vật liệu chế tạo có rất nhiều trong thiên nhiên và có giá thành rẻ  Nhược điểm: đấu nối khó và không truyền tải được năng lượng điện Slide 9
Các thành phần của hệ thống thông tin quang  Khối phát quang  Khối thu quang  Môi trường truyền dẫn: sợi quang Slide 10
Khối phát quang  Nguồn quang: laser bán dẫn hoặc LED  Khối điều chế  Bộ nối quang: ghép tín hiệu quang với sợi quang Slide 11
Khối thu quang Biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện ban đầu. Bộ thu quang phải thích hợp với bộ phát cả về bước sóng sử dụng và phương thức điều chế.  Bộ nối quang: đưa tín hiệu quang từ sợi quang vào  Bộ tách sóng quang: biến tín hiệu quang thành tín hiệu điện  Bộ giải điều chế: khôi phục tín hiệu điện như ban đầu Slide 12
Chương 2: Cơ sở thông tin quang Nguyễn Thị Quỳnh Hoa Khoa Công Nghệ, Đại học Vinh * hoadhv@gmail.com
Nội dung  Cơ sở thông tin quang  Sợi quang  Nguồn quang  Bộ thu quang Slide 2
Cấu tạo và phân loại sợi quang  Cấu tạo: Gồm 2 lớp - lõi (core): n1 - vỏ (cladding): n2  Phân loại: - Sợi quang chiết suất nhảy bậc đơn mode (SISM) - Sợi quang chiết suất liên tục đơn mode (GISM) - Sợi quang chiết suất liên tục đơn mode (GISM) Sợi quang chiết suất nhảy bậc Sợi quang chiết suất liên tục Slide 3
Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang  Nguyên lý phản xạ toàn phần: n2 Tia khúc xạ Đinh lý Snel:  n1.sin 1  n22 .sin 2 n1.sin 1  n2 .sin 2 n1  sin 2  sin 1 n2 Tia tới 1 Tia phản xạ  Để: 2  1  n1  n2 n1 0 n2  2  90  sin C  n1 Góc tới phải lớn hơn góc giới hạn Slide 4
Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang  Truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang chiết suất nhảy bậc: n1 = c/v Trong đó n1: chiết suất của lõi sợi quang c: vận tốc ánh sáng v: vận tốc truyền trong môi trường Hai tia truyền với quãng đường khác nhau, cùng một tốc độ truyền  Hiện tượng tán sắc Sợi SI không thể dùng để truyền tín hiệu với tốc độ cao qua cự ly dài Slide 5
Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang Ảnh hưởng của hiện tượng tán sắc Slide 6
Khái niệm mode và phương trình xác định mode truyền dẫn, số lượng mode tối đa:  Mode truyền dẫn: là cách thức phân bố theo không gian của năng lượng quang học trong một hay nhiều chiều tọa độ.  Phương trình xác định mode truyền dẫn: 2 2n1 d .  2  2m 0 cosm Trong đó n1, d : chiết suất và đường kính của lõi sợi quang  0 : bước sóng ánh sáng trong không khí  : góc dịch pha khi phản xạ   2 ; m  1 2n ( d / 0 ) 2n d cosm  1 cosm  1 . m  ( /  ) m 0 ( d  NA   /  ) 2  Số lượng mode tối đa được truyền: NM  2 Khẩu độ số NA (Mumerical Aperture) = (n12 - n22)1/2 Slide 7
Khái niệm mode và phương trình xác định mode truyền dẫn, số lượng mode tối đa:  Điều kiện để sợi quang chiết suất nhảy bậc chỉ truyền dẫn đơn mode: - Tần số chuẩn hóa (V): 2 d 2 V (n1  n22 )1/ 2  V  2, 45 : Đơn mode Slide 8