Tham khảo bài thuyết trình 'nội dung môn học thông tin quang nâng cao - phần 1', kỹ thuật - công nghệ, kĩ thuật viễn thông phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Nội dung môn học thông tin quang nâng cao - Phần 1
- Néi dung m«n häc Th«ng tin quang n©ng cao
PhÇn 1: Tæng quan vÒ kü thuËt th«ng tin quang
Gi¶ng viªn: Hoµng V¨n Vâ
PhÇn 2: C¸c phÇn tö c¬ b¶n trong kü thuËt th«ng tin quang
Gi¶ng viªn: Hoµng V¨n Vâ
PhÇn 3: C¬ së kü thuËt th«ng tin quang
Gi¶ng viªn: Hoµng V¨n Vâ
PhÇn 4: HÖ thèng th«ng tin quang
Gi¶ng viªn: Vò TuÊn L©m
PhÇn 5: Mét sè c«ng nghÖ quang tiªn tiÕn
Gi¶ng viªn: Vò TuÊn L©m
1
- 1. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT TTQ
1.1. Lịch sử phát triển hệ thống thông tin quang
1.2. Mô hình chung của hệ thống thông tin quang
– Sơ đồ khối cơ bản của hệ thống thông tin quang
– Các thành phần cơ bản của hệ thống thông tin quang
– Ưu nhược điểm của hệ thống thông tin quang
1.3. Một số vấn đề vật lý cơ bản trong kỹ thuật thông tin quang
– Một số vấn đề cơ bản về ánh sáng
– Một số vấn đề cơ bản trong vật lý bán dẫn
– Các hiệu ứng cơ bản của vật liệu quang
1.4. Các công nghệ trong kỹ thuật TTQ
2
- 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
1.1.1. M« h×nh hÖ thèng th«ng tin quang
1.1.2. Mét sè hÖ thèng th«ng tin quang cña ng-êi cæ x-a
1.1.3. Một số mốc trong lịch sử phát triển kỹ thuật thông tin
quang hiện đại
1.1.4. Một số hệ thống cáp quang trên thế giới và ở Việt Nam
3
- 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
1.1.1. M« h×nh hÖ thèng th«ng tin quang
VÒ c¬ b¶n, m« h×nh hệ thống th«ng tin quang ®-îc chØ ra ë h×nh sau:
T/h ¸nh
s¸ng
T/h ph¸t T/h thu
Bé ph¸t Bé thu
M«i tr-êng truyÒn dÉn
quang quang
H×nh 1.1. M« h×nh hệ thống th«ng tin quang
4
- 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
1.1.2. Mét sè hÖ thèng th«ng tin quang cña ng-êi cæ x-a
Tõ xa x-a con ng-êi ®· biÕt sö dông kỹ thuật thông tin quang để truyền tin.
M« h×nh hệ thống th«ng tin quang của người cổ xưa gåm:
TÝn hiÖu ph¸t:
- TÝn hiÖu löa hay tÝn hiÖu khãi ®-îc m· hãa
Bé ph¸t quang:
- TÝn hiÖu löa,
- TÝn hiÖu khãi
TÝn hiÖu truyÒn dÉn:
- ¸nh s¸ng
M«i tr-êng truyÒn dÉn:
- KhÝ quyÓn
Bé ph¸t quang:
- M¾t ng-êi. 5
- 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
1.1.2. Mét sè hÖ thèng th«ng tin quang cña ng-êi cæ x-a
- Thêi kú ®Õ quèc La m· vµ Hy l¹p cæ ®¹i: Ng-êi ta sö dông c¸c tÝn hiÖu löa
truyÒn qua c¸c ngän nói hay qua c¸c th¸p ®Ó truyÒn th«ng tin vÒ c¸c mÖnh
lÖnh, phèi hîp t¸c chiÕn còng nh- kÕt qu¶ cña c¸c trËn ®¸nh.
- C¸ch ®©y 2500 n¨m, ng-êi ta ®· ph¸t minh ra th«ng tin dïng ®uèc ®Ó m· ho¸
th«ng tin vµ truyÒn dÉn th«ng tin. C¸c tr¹m ph¸t vµ thu ®-îc x©y dùng nh- hai
bøc t-êng trªn c¸c ®Ønh cao. Trªn mçi bøc t-êng cã nhiÒu lç, trong c¸c lç ®Æt
c¸c ngän ®uèc. Tïy thuéc vµo sè l-îng ®uèc ®-îc ®èt lªn t¹i t-êng bªn ph¶i
vµ bªn tr¸i (m· ho¸ th«ng tin), th«ng tin ®-îc ®-îc truyÒn ®i vµ gi¶i m·.
- Tõ n¨m 150 sau c«ng nguyªn, ng-êi La m· ®· cã mét m¹ng th«ng tin tÝn hiÖu
khãi, víi tæng chiÒu dµi kho¶ng 4500 km. §©y lµ m¹ng tÝn hiÖu quang víi c¸c
ký hiÖu khãi ®· ®-îc quy ®Þnh tr-íc. M¹ng th«ng tin nµy gåm c¸c th¸p n»m
trong tÇm nh×n cña nhau. Hµng tr¨m ngän th¸p nh- vËy sö dông cho th«ng b¸o
c¸c tÝn hiÖu qu©n sù cÇn thiÕt mét c¸ch nhanh chãng.
6
- 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
1.1.2. Mét sè hÖ thèng th«ng tin quang cña ng-êi cæ x-a
Năm 1790: Claude Chappe, kỹ sư người
Pháp, đã xây dựng một hệ thống điện báo
quang (optical telegraph).
Hệ thống này gồm một chuỗi các tháp với
các đèn báo hiệu trên đó. Hệ thống đã
truyền được tín hiệu qua khoảng cách
200 km trong vòng 15 phút.
Hình 1.2
7
- 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
1.1.3. Một số mốc trong lịch sử phát triển kỹ thuật thông tin quang
hiện đại
Cã 3 h-íng nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn:
Nghiªn cøu chÕ t¹o sîi quang,
Nghiªn cøu chÕ t¹o nguån ph¸t ¸nh s¸ng,
Nghiªn cøu ph¸t triÓn hÖ thèng.
(h-íng 1 vµ 2 cã thÓ tiÕn hµnh ®éc lËp vµ ®ång thêi, cßn
h-íng thø 3 ®-îc thùc hiÖn trªn c¬ së cña 2 h-íng trªn)
Các thế hệ truyền dẫn quang trong lịch sử phát triển
8
- 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
1.1.3. Một số mốc trong lịch sử phát triển kỹ thuật thông tin quang
hiện đại
Một số mốc trong lịch sử phát triển sợi quang
- Năm1870: Thí nghiệm của John Tyndall đã chứng minh được ánh sáng có
thể dẫn được theo một vòi nước uốn cong dựa vào nguyên lý phản xạ toàn
phần
- Năm 1934: Norman R.French, kỹ sư người Mỹ, nhận được bằng sáng chế về
hệ thống thông tin quang. Phương tiện truyền dẫn của ông là thanh thủy tinh.
- Vào những năm 1950: Brian O’Brien, Harry Hopkins và Nariorger Kapany đã
phát triển sợi quang có hai lớp, bao gồm lớp lõi bên trong để ánh sáng lan
truyền trong lớp này và lớp vỏ bao xung quanh bên ngoài lớp lõi, nhằm giam
giữ ánh sáng chỉ truyền ở trong lớp lõi.
- 1966: Sîi quang ®Çu tiªn, suy hao: 1000dB/km (Corning Glass)
- 1970: Sîi quang, suy hao: 20dB/km (Corning Glass): Kao vµ Hockham
9
- 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
1.1.3. Một số mốc trong lịch sử phát triển kỹ thuật thông tin quang
hiện đại
Một số mốc trong lịch sử phát triển sợi quang (tiếp theo)
- 1975: Sîi quang, suy hao: 2dB/km (Corning Glass)
- 1976: Sîi quang, suy hao: 0,5dB/km ë =1,3m (NhËt B¶n)
- 1979: Sîi quang, suy hao: 0,2dB/km ë =1,55m (NhËt B¶n)
- 1982: Sîi SM, suy hao 0,16 dB/km ( giíi h¹n lý thuyÕt)
(Corning Glass)
10
- 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
1.1.3. Một số mốc trong lịch sử phát triển kỹ thuật thông tin quang
hiện đại
Một số mốc trong lịch sử phát triển sợi quang (tiếp theo)
Hình 1.3
11
- 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
1.1.3. Một số mốc trong lịch sử phát triển kỹ thuật thông tin
quang hiện đại
Một số mốc trong lịch sử phát triển nguồn phát quang
1960: LD b¸n dÉn ®Çu tiªn (IBM, Lincoln Lab)
1970: LD ho¹t ®éng nhiÖt ®é phßng
1976: LD b¸n dÉn ë = 1,3m vµ 1,55m
1989: LD b¸n dÉn phæ cùc hÑp
12
- 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
1.1.3. Một số mốc trong lịch sử phát triển kỹ thuật thông tin
quang hiện đại
Một số mốc trong lịch sử phát triển hệ thống
- 1977: sîi ®a mode (850nm, IM/DD) 45-90 Mb/s.
- 1980: sîi ®¬n mode (1300nm, IM/DD) 140-280 Mb/s.
- 1984: sîi ®¬n mode (1550nm, coherent) 2,5 Gb/s.
- 1992: sîi ®¬n mode/DWDM (C-band, IM/DD) 400 Gb/s.
- 2001: sîi ®¬n mode/DWDM+RA (C&L band, IM/DD) 2400 Gb/s
Dung l-îng hÖ thèng ph¸t triÓn m¹nh kho¶ng sau 1992.
13
- 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
1.1.3. Một số mốc trong lịch sử phát triển kỹ thuật thông tin
quang hiện đại
Các thế hệ truyền dẫn quang trong lịch sử phát triển
Trong lịch sử phát triển, đến nay kỹ thuật truyền dẫn quang đã trải
qua 5 thế hệ phát triển:
Thế hệ truyền dẫn quang đầu tiên: hoạt động ở cửa sổ bước sóng
800nm; sử dụng sợi quang đa mode truyền dẫn nên suy hao lớn và
tốc độ bit chưa cao (hoạt động ở tốc độ là 45 Mb/s) và cho phép
khoảng lặp đến 10 km.
14
- 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
1.1.3. Một số mốc trong lịch sử phát triển kỹ thuật thông tin
quang hiện đại
Các thế hệ truyền dẫn quang trong lịch sử phát triển
Thế hệ thứ 2: Sự dịch chuyển cửa sổ bước sóng hoạt động của hệ thống
từ 800nm sang 1300nm cho phép tăng khoảng cách truyền dẫn của hệ
thống lên rõ rệt.
Trong thế hệ truyền dẫn quang đầu tiên, tất cả các ứng dụng đều sử dụng
sợi đa mode thì đến năm 1984, sợi đơn mode đã được thay thế hầu hết
trong các đường trung kế cự li dài (khoảng lặp lên đến 50 km).
Sợi đơn mode có suy hao thấp hơn và băng thông lớn hơn đáng kể so với
sợi đa mode (tốc độ truyền dẫn lên đến 1,7 Gb/s).
15
- 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
1.1.3. Một số mốc trong lịch sử phát triển kỹ thuật thông tin
quang hiện đại
Các thế hệ truyền dẫn quang trong lịch sử phát triển
Thế hệ thứ 3: Sự dịch chuyển cửa sổ bước sóng hoạt động của hệ thống từ
1300nm sang 1550nm. Các hệ thống truyền dẫn quang hoạt động ở cửa sổ
bước sóng 1550nm có suy hao thấp nhất nhưng lại chịu ảnh hưởng của tán sắc
lớn hơn so với khi hoạt động ở cửa sổ 1300nm.
Từ khi cách tử Bragg sợi quang được sử dụng như là một phương pháp bù tán
sắc trong miền quang, các thế hệ truyền dẫn quang tiếp sau này đã tăng được
tốc độ bit và khoảng cách truyền dẫn một cách vượt bậc.
Hệ thống thế hệ thứ ba hoạt động ở 2,5Gb/s (thương mại vào năm 1990), hệ
thống này có khả năng điều hành với một tốc độ bit lên đến 10 Gb/s
Hệ thống truyền dẫn quang ở bước sóng 1550nm sử dụng cả kỹ thuật tách
sóng trực tiếp và tách sóng coherent. Tách sóng coherent cải thiện đáng kể độ
nhạy máy thu và tính chọn lọc bước sóng so với kỹ thuật tách sóng trực tiếp.
16
- 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
1.1.3. Một số mốc trong lịch sử phát triển kỹ thuật thông tin
quang hiện đại
Các thế hệ truyền dẫn quang trong lịch sử phát triển
Thế hệ thứ 4: sử dụng các khuếch đi quang cho gia tăng khoảng cách lặp lại
và công nghệ truyền dẫn quang ghép kênh theo bước sóng –WDM để tăng
dung lượng.
Năm 1991, thử nghiệm hệ thống truyền dẫn quang truyền dữ liệu qua 21.000
km là 2,5 s / Gb, và hơn 14.300 km tại 5 Gb/s, sử dụng một cấu hình vòng.
Năm 1996, triển khai hệ thống tốc độ 5 Gb/s truyền qua 11.300 km xuyên Đại
Tây Dương và từ đó một số lượng lớn hệ thống truyền dẫn quang biển tốc độ
cao đã được triển khai trên toàn thế giới.
Năm 2000, thử nghiệm hệ thống WDM với 82 kênh bước sóng, trong đó mỗi
bước sóng hoạt động ở 40 Gb/s và truyền qua hơn 3000 km.
17
- 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
1.1.3. Một số mốc trong lịch sử phát triển kỹ thuật thông tin
quang hiện đại
Các thế hệ truyền dẫn quang trong lịch sử phát triển
Thế hệ thứ năm của hệ thống thông tin sợi quang là có liên quan với
việc mở rộng vùng bước sóng trên đó một hệ thống WDM có thể hoạt
động đồng thời.
Các cửa sổ bước sóng được sử dụng là băng C, L và S.
Kỹ thuật khuếch đại Raman được sử dụng cho tín hiệu ở cả ba băng tần
sóng.
Bắt đầu từ năm 2000, nhiều thí nghiệm được sử dụng các kênh hoạt
động tại 40 Gb/s; di cư đối với 160 s / Gb cũng có khả năng trong tương
lai.
Kỹ thuật solitons cũng được nghiên cứu áp dụng.
18
- 1.1.4. Một số hệ thống cáp quang trên thế giới và ở Việt Nam
Một số hệ thống cáp quang trên thế giới (2008)
19
Hình 1.4
- 1.1.4. Một số hệ thống cáp quang trên thế giới và ở Việt Nam
Dung lượng một số hệ thống cáp quang trên thế giới (2008)
Hình 1.5
20
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
