Bài giảng Mạng truyền tải quang: Chương 2

Chương 2 Khuếch đại quang, cùng tìm hiểu chương học này với nội dung trình bày như sau: Giới thiệu chung; Khuếch đại quang bán dẫn (SOA); Khuếch đại quang sử dụng sợi pha Erbium (EDFA); Khuếch đại quang sử dụng hiệu ứng Raman (RA); So sánh các loại bộ khuếch đại.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Mạng truyền tải quang: Chương 2 BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG CHƯƠNG 2 KHUẾCH ĐẠI QUANG www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 57 BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG KHUẾCH ĐẠI QUANG  2.1 GIỚI THIỆU CHUNG  2.2. KHUẾCH ĐẠI QUANG BÁN DẪN (SOA)  2.3. KHUẾCH ĐẠI QUANG SỬ DỤNG SỢI PHA ERBIUM (EDFA)  2.4. KHUẾCH ĐẠI QUANG SỬ DỤNG HIỆU ỨNG RAMAN (RA)  2.5. SO SÁNH CÁC LOẠI BỘ KHUẾCH ĐẠI www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 58 BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG KHUẾCH ĐẠI QUANG  Trong mọi hệ thống thông tin quang, suy hao của sợi làm hạn chế khoảng cách truyền dẫn  Đối với các hệ thống quang cự ly dài, để bù suy hao thường sử dụng các trạm lặp quang - điện (rất phức tạp và đắt tiền đối với hệ thống quang WDM).  Giải pháp khác: dùng các bộ khuếch đại quang (OA) để khuếch đại trực tiếp tín hiệu quang.  1980: một số loại bộ OA đã được nghiên cứu chế tạo  SOA : Semiconductor Optical Amplifier  RFA : Raman-based Fiber Amplifier  EDFA : Erbium-doped Fiber Amplifier  1990: ứng dụng OA để bù suy hao  Với các hệ thống quang: EDFA được sử dụng phổ biến nhất  Đối với các hệ thống cự li dài: RFA hoạt động tốt hơn www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 59 BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG KHUẾCH ĐẠI QUANG  Các tham số cơ bản :  Hệ số khuếch đại G = Pout / Pin G (dB) = 10 log (Pout / Pin) Pin và Pout là công suất đầu vào và đầu ra của bộ khuếch đại quang [mW]. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 60 BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG KHUẾCH ĐẠI QUANG  Độ rộng băng tần khuếch đại: - Là đáp ứng tần số quang của bộ khuếch đại G(f) khi đo hệ số khuếch đại G của các tín hiệu quang ở các tần số khác nhau - Bo được xác định bởi điểm -3dB so với hệ số khuếch đại đỉnh của bộ khuếch đại  Công suất ra bão hòa  HÖ sè K§ G gi¶m khi c«ng suÊt tÝn hiÖu t¨ng (b·o hoµ G)  Công suất ở đầu ra tại điểm G giảm 3 dB được gọi là công suất ra bão hòa Psat, out. Pout G Pout, sat 3dB Pin Pout Pin,sat Pout,sat www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 61 BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG KHUẾCH ĐẠI QUANG  Nhiễu bộ khuếch đại - Các bộ KĐ gây ra nhiễu và làm giảm tỉ số SNR - Nguồn nhiễu: phát xạ tự phát (ASE-Amplified Spontaneous Emission) - Mật độ phổ nhiễu phát xạ tự phát gần như là không đổi: S sp ( )  ( G  1) n sp h  - Hệ số đảo mật độ (hs phát xạ tự phát): N2 nsp  1 N 2  N1 - Giá trị nhiễu bộ KĐ được định nghĩa: ( SNR)in Fn  SNR out - SNR là tỉ số SNR điện tạo ra trong bộ tách quang www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 62 BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG KHUẾCH ĐẠI QUANG  Nhiễu bộ khuếch đại - Với mọi bộ KĐ: Pout=GPin - SNR của tín hiệu vào khi hạn chế được nhiễu bắn: 2 I ( RPin ) 2 Pin ( SNR ) in     s2 2q( RPin )Df 2hDf - Để đánh giá SNR của tín hiệu KĐ cần thêm phân bố phát xạ tự phát vào nhiễu máy thu. - Phát xạ tự phát kết hợp với tín hiệu tạo ra dòng trong bộ tách quang có đáp ứng R: 2 I  R G Ein  Esp - Vì Ein và Esp có pha ngẫu nhiên khác nhau. Dòng nhiễu: DI  2 R (GPin )1/ 2 Esp cos  www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 63 BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG KHUẾCH ĐẠI QUANG  Nhiễu bộ khuếch đại  Lấy trung bình đối với  (cos  =1/2) và bỏ qua với các nguồn nhiễu khác: 2 -  sig  sp  4 RGPin có dạng: Do đó SNR của tín(hiệu KĐ )( RS sp ) Df 2 I( RGPin ) 2 GPin SNR out  2  2  - Giá trị nhiễu của bộ KĐ:   4S SP Df -  F  2n G  cả với  2n n sp  SNR giảm 3dB ngay 1 / Gbộ KĐ lí tưởng (nsp=1) sp - Thực tế, Fn vượt 3 dB và có thể tới 6-8 dB www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 64 ...