Chương 6: Thông tin quang

Thông tin quang là một phương thức dùng ánh sáng để truyền dẫn thông tin.Hệ thống thông tin quang bao gồm một đầu phát dùng để mã hóa thông tin thành tín hiệu ánh sáng, kênh truyền dùng để truyền tín hiệu đến đích, đầu thu dùng để tái tạo lại thông tin từ tín hiệu nhận được.Thông tin cáp sợi quang là kỹ thuật thông tin quang phổ biến nhất. Tuy nhiên, ống dẫn sóng quang cũng được dùng trong một số ứng dụng có khoảng cách rất ngắn trong phòng thí nghiệm...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 6: Thông tin quangChương6:THÔNGTINQUANG C KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG H 1 Ư HỆ THỐNG GHÉP KÊNH QUANG WDM 2 Ơ N BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG 3 G 6 16.1Sựpháttriểncủathôngtinquang Thông tin quang được bắt đầu bằng sự phát minh  thành công của Laser năm 1960 Năm 1966 chế tạo sợi quang có độ tổn thất thấp  Phát triển thành công trong những năm 70, độ tổn thất  của suy hao sợi quang đã được giảm đến 0.18dB/km Hiện nay các hệ thống thông tin quang truyền dẫn tất  cả các tín hiệu dịch vụ băng hẹp, băng rộng đáp ứng yêu cầu của mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN 2Ưuđiểmcủathôngtinquang Băng thông khổng lồ đầy tiềm năng  Sợi quang kích thước nhỏ và nhẹ  Sự cách li về điện  Không bị ảnh hưởng bởi nhiễu và xuyên âm  Bảo mật thông tin: ánh sáng từ sợi quang bị bức xạ  một cách không đáng kể nên chúng có tính bảo mật tín hiệu cao 3 Suy hao thấp: sự phát triển của sợi quang qua nhiều năm đã đạt được kết quả trong việc chế tạo ra sợi quang có độ suy hao rất thấp Tính linh hoạt: mặc dù các lớp bảo vệ là cần thiết, sợi quang được chế tạo với sức căng cao, bán kính rất nhỏ. Độ tin cậy của hệ thống và dễ bảo dưỡng: do đặc tính suy hao thấp của sợi quang nên có thể giảm được yêu cầu số bộ lặp trung gian hoặc số bộ khuếch đại trên đường truyền. Giá thành thấp đầy tiềm năng: thủy tinh cung cấp cho thông tin quang được lấy từ cát, không phải là nguồn tài nguyên khan hiếm. 4Cácthànhphầncơbảncủasợiquangđiểnhình 5HiệntượngphảnxạtoànphầnHiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng trong sợi quang: n1 sinφ1 = n2sinφ2 sin φc=n2/n1 6Hiệntượngphảnxạtoànphần(tt) Như vậy, điều kiện để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần như sau: 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. 7Khẩuđộsố 8Khẩuđộsố(NA)củasợi 9Khẩuđộsố(NA)củasợi 10Ảnh hưởng của NA và đường kính lõi đến hiệu suất ghép nốigiữa nguồn sáng và sợi quang 11TánsắctronghệthốngsợiquangMinh họa sự giãn rộng xung do tán sắc khi ánh sáng được truyền trongsợi. 12Ánhsángtruyềntrongcácloạisợi 13Cácthànhphầnchínhcủamộttuyếnthôngtinquang Thiết bị phát quang được cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang và các mạch điện điều khiển liên kết với nhau. Cáp sợi quang gồm có các sợi dẫn quang và lớp vỏ bọc xung quanh để bảo vệ khỏi tác động có hại từ môi trường bên ngoài. Thiết bị thu quang được cấu tạo từ bộ tách sóng quang và các mạch khuếch đại, tái tạo tín hiệu hợp thành. Ngoài các thành phần chủ yếu trên, tuyến thông tin quang còn có các bộ ghép nối quang (connector), các mối hàn, các bộ chia quang và trạm lặp; ở các tuyến thông tin quang hiện đại còn có thể có các bộ khuếch đại quang, thiết bị bù tán sắc và các trạm xen rẽ kênh 14SUY HAO TÍN HIỆU TRÊN SỢI QUANG 15ĐặcđiểmchungcủaLEDvàLaser 16Đặcđiểmchungcủamáythuquang 17Đặcđiểmchungcủamáythuquang Có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu quang nhận được tại đầu ra của sợi quang thành tín hiệu điện ban đầu Bộ ghép tập trung tín hiệu quang vào bộ tách sóng quang Việc thiết kế của bộ giải điều chế phụ thuộc vào dạng điều chế của tín hiệu ở máy phát. Bộ tách sóng được thực hiện bởi mạch quyết định nhằm phát hiện bít 1 hay bít 0 dựa vào biên độ tín hiệu đến. Tính chính xác của mạch quyết định phụ thuộc vào SNR Một số hệ thống thông tin sợi quang yêu cầu BER CácthôngsốcơbảncủacácloạiphotodiodePIN 19CácthôngsốcơbảncủacácloạiphotodiodeAPD 20 ...