intTypePromotion=3

BÀI GIẢNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG

Chia sẻ: Hà Ngọc Quang | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:23

0
175
lượt xem
65
download

BÀI GIẢNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

nội dung + Các đặc điểm cơ bản và nguyên lý hoạt động + Nguyên lý hoạt động của hệ thống + Ưu khuyết điểm của hệ thống + Máy phát quang + Máy thu quang + Truyền dẫn Thông thường thì tên gọi của một hệ thống thông tin gắn liền với môi trường truyền dẫn. Vì vậy mà đối với hệ thống thông tin sợi quang thì môi trường truyền dẫn chính là cáp sợi quang.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: BÀI GIẢNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG

  1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG GENERAL INFORMATION ON COMMUNICATION
  2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG NỘI DUNG: + Các đặc điểm cơ bản và nguyên lý hoạt động + Nguyên lý hoạt động của hệ thống + Ưu khuyết điểm của hệ thống + Máy phát quang + Máy thu quang + Truyền dẫn
  3. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG A. PHẦN HỆ THỐNG A.1 Cấu trúc và các thành phần trong hệ thống thông tin sợi quang Thông thường thì tên gọi của một hệ thống thông tin gắn liền với môi trường truyền dẫn. Vì vậy mà đối với hệ thống thông tin sợi quang thì môi trường truyền dẫn chính là cáp sợi quang.
  4. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG A. PHẦN HỆ THỐNG A.2 Cấu trúc và các thành phần trong hệ thống thông tin sợi quang Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống được mô tả như hình 1.1. Tín hiệu điện được đưa vào bộ biến đổi điện- quang (E/O) để biến thành tín hiệu quang. Sau đó tín hiệu quang mang thông tin này được đưa vào sợi dẫn quang để truyền đến phía thu .
  5. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG A. PHẦN HỆ THỐNG Hệ thống thông tin sợi quang hiện nay phổ biến nhất là h ệ thống điều chế cường độ-tách sóng trực tiếp (IM-DD) bao gồm các thành phần chính là phần phát quang, môi trường truyền dẫn và phần thu quang.
  6. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG A. PHẦN HỆ THỐNG A.3 Đặc điểm và nguyên lý hoạt động +. Phân loại theo môi trường truyền → có hai loại: Hệ thống thông tin sợi quang (Fiber Optic Communication System-FOCS): truyền tín hiệu ánh sáng qua môi trường sợi quang Hệ thống thông tin quang không gian (Space Optic Communication System- SOCS): truyền tín hiệu ánh sáng qua môi trường không gian FOCS rất phổ biến → chỉ nghiên cứu FOCS +. Phân loại theo pp tách sóng → có hai loại: Điều chế cường độ-tách sóng trực tiếp (IM-DD) Tách sóng kết hợp (Coherence) +. Phân loại theo số kênh → có hai loại: Đơn kênh Đa kênh: WDM, OTDM, SCM, WDM-SCM… +. Phân loại theo bộ khuếch đại → có hai loại: Tuyến không có khuếch đại quang Tuyến có khuếch đại quang
  7. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG B. PHẦN PHÁT QUANG Bộ phát quang: biến đội và mã hóa thông tin sang dạng các tín hiệu điện tự và phát đi trên hệ thống truyền dẫn. B.1 Nguyên lý phát xạ ánh sáng Quá trình chuyển mức năng lượng E và E được trình bày như trên hình B.1 Nguồn phát quang sử dụng diode phát quang LED(Light Emitting Diode hoặc LD (Diod Laser). Tín hiệu điện ở đầu vào ở dạng số hoặc tương tự, thiết bị phát sẽ biến đổi thành tín hiệu quang tương ứng. Hạt mang a) Cân bằng nhiệt b) Hấp thụ c) Phát xạ tự phát d) Phát xạ khích thích Hình B.1 Mức năng lượng và các quá trình dịch chuyển.
  8. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG B. PHẦN PHÁT QUANG Theo cơ học lượng tử, bước sóng ánh sáng phát xạ được tính theo công thức: Trong đó, h = 6,625.10-34js (hằng số Planck) c = 3.108 là vận tốc ánh sáng Quá trình hấp thụ được trình bày như trên hình 1.5 trong đó E1 và E2 tương ứng là mức năng lượng ở trạng thái nền và ở trạng thái kích thích của hạt mang trong môi trường hấp thụ.
  9. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG A. PHẦN PHÁT QUANG B.2 Nguồn phát quang bán dẫn Nguồn phát quang bán dẫn được sử dụng phổ biến trong hệ thống thông tin sợi quang. Có hai loại nguồn phát quang phổ biến là LED và Laser Diode. B.2.1 Mối nối p-n Phần cốt lõi tạo ra ánh sáng là tiếp giáp p-n và thường được gọi là lớp tích cực, ánh sáng được đưa ra bên ngoài một cách hiệu quả nhờ thiết bị ghép như thấu kính hoặc sợi quang.
  10. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG B. PHẦN PHÁT QUANG B.2.2 Nguồn phát quang bán dẫn
  11. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG B. PHẦN PHÁT QUANG B.2.3 Cấu trúc dị thể Laser diode hoạt động ở nhiệt độ phòng có cấu trúc dị thể. Một cấu trúc dị thể là một mối nối của 2 vật liệu có năng lượng vùng cấm (bandgap) khác nhau. Do đó, người ta còn gọi là mối nối dị thể. Do mức năng lượng tại mối nối dị thể khác nhau nên sẽ xuất hiện điểm nhảy trong dải hoá trị như hình vẽ.
  12. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG B. PHẦN PHÁT QUANG Cấu trúc dị thể kép có khả năng giam các hạt mang di. Khi các hạt mang và các phô tôn cùng bị giam một cách hiệu quả trong lớp hoạt động thì các hạt mang sẽ tương tác mạnh vào các phô tôn nên tạo công suất quang ra lớn Hình 1.7 Cấu trúc dị thể kép: (a) Sơ đồ hình học và (b) giản đồ năng lượng
  13. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG B. PHẦN PHÁT QUANG B.2.4 LED LED là nguồn phát ra ánh sáng không kết hợp khi chúng được phân cực bằng điện áp thuận hoặc nguồn dòng. Phát ra ánh sáng không kết hợp. Độ rộng phổ của LED cũng phụ thuộc vào cấu trúc của bộ ghép quang, nơi mà ánh sáng phát ra t ừ lớp hoạt tính. Có cấu trúc bộ ghép quang khác nhau t ương ứng với Diode phát xạ mặt và phát xạ cạnh. Không có gương phản xạ. Có phổ rộng vài chục nm. Độ rộng phổ của LED cũng phụ thuộc vào cấu trúc của bộ ghép quang, có hai kiểu cấu trúc bộ ghép quang khác nhau t ương ứng với Diode phát xạ mặt và phát xạ cạnh.
  14. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG B. PHẦN PHÁT B.2.4 Nguyên lý phát xạ ánh sáng
  15. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG B. PHẦN PHÁT B.2.5 LASER
  16. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG C. PHẦN THU C.1 Đặc điểm chung của máy thu quang Có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu quang nhận được tại đầu ra của sợi quang thành tín hiệu điện ban đầu Sơ đồ khối tổng quan của máy thu quang
  17. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG C. PHẦN THU Bộ ghép tập trung tín hiệu quang vào bộ tách sóng quang Hệ thống thông tin sợi quang hiện này đều sử dụng phương pháp điều chế cường độ-tách sóng trực tiếp (IM-DD). Bộ tách sóng trong trường hợp này được thực hiện bởi mạch quyết định nhằm phát hiện bít 1 hay bít 0 dựa vào biên đ ộ tín hiệu đến. Tính chính xác của mạch quyết định phụ thuộc vào tỉ số tín hiệu trên nhiễu SNR (signal noise rate) của tín hiệu điện thu được từ bộ tách sóng quang. Độ nhạy máy thu: là công suất quang trung bình nhỏ nhất để máy thu để hoạt động bình thường để thỏa mạn BER (Bit Error Rate)
  18. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG D. PHẦN TRUYỀN DẪN D.1 Hiện tượng phản xạ toàn phần
  19. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG D. PHẦN TRUYỀN DẪN Điều kiện để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần: Các tia sáng phải đi từ môi trường có chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn Góc tới của tia sáng phải lớn hơn góc tới hạn D.2 Khẩu độ số n0 sin θi được gọi là khẩu độ số (NA) của sợi. Nó đặc trưng khả năng tập trung ánh sáng vào sợi
  20. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG D. PHẦN TRUYỀN DẪN

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản