ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Nguyễn Minh Thắng

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
TRUYỀN SONG HƯỚNG TRÊN MỘT SỢI QUANG
GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG
SỬ DỤNG KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội – 2006


Lời cảm ơn,

Em xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Trường Đại học Công
nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình giảng dạy, hướng dẫn, động
viên, giúp đỡ em hoàn thành các môn học trong chương trình học tập,
nghiên cứu tại trường.
Em xin trận trọng cảm ơn PGS., TS. Phạm Văn Hội đã tận tình giảng dạy,
hướng dẫn, giúp đỡ và hiệu chỉnh trong quá trình em thực hiện luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn Thạc sỹ Chử Thị Thu Hà và các cán bộ Phòng Vật
liệu và Ứng dụng quang sợi đã giúp hướng dẫn nghiên cứu, thu thập số liệu
thực nghiệm để đối chiếu với lý thuyết, giúp tôi củng cố phần nghiên cứu.
Xin trân trọng cảm ơn Cục Quản lý chất lượng Bưu chính, Viễn thông và
Công nghệ thông tin - Bộ Bưu chính, Viễn thông đã tạo điều kiện thuận lợi
cho tôi tham gia chương trình đào tạo. Xin trân trọng cảm ơn các đồng
nghiệp tại Phòng Chất lượng sản phẩm đã tạo điều kiện giúp đỡ, động viên
tôi trong trong suốt quá trình học tập, thực hiện luận văn.

bước sóng khác nhau để truyền đi trên một sợi quang duy nhất và do vậy, tăng dung lượng
truyền dẫn trên hệ thống mà không cần phải tăng tốc của từng kêng trên mỗi bước sóng.
Phương pháp truyền dẫn ghép bước sóng quang theo một hướng là kết hợp các tín hiệu có
bước sóng khác nhau vào sợi tại một đầu và thực hiện tác chúng để chuyển tới các bộ tách
sóng quang ở đầu kia. Phương pháp truyền dẫn sử dụng ghép bước sóng quang 2 hướng:
một đầu phát thông tin tại nhóm bước sóng 1, thu thông tin tại nhóm bước sóng 2. Đồng
thời ở đầu kia phát thông tin khác tại nhóm bước sóng 2, thu thông tin tại nhóm bước sóng
1.


Luận văn này tổng hợp các kiến thức cơ bản về kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng,
bộ khuếch đại EDFA và giới thiệu những vấn đề cơ bản của hệ thống thông tin quang song
công hai tần số sử dụng khuếch đại quang sợi EDFA, giải pháp để có thể tận dụng các
tuyến thông tin cáp quang có sẵn đã truyền một chiều, để truyền theo chiều ngược lại trong
cùng một sợi quang, lời giải cho bài toán kinh tế, kỹ thuật cho các nhà cung cấp dịch vụ
viễn thông chọn lựa khi đầu tư.
Nội dung của luận văn được chia làm 3 chương:
Chương I: Tổng quan về hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng
- Hệ thống song công.
Chương II: Khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium
Chương III: Hệ thống song công.
Kết luận.
Kỹ thuật và công nghệ thông tin quang có một tiềm năng vô cùng to lớn và phong
phú. Việc truyền dẫn 2 chiều (song công) trong một sợi quang là ứng dụng còn rất mới ở
nước ta, công việc nghiên cứu đang tiến tới phía trước với một tiền đồ rộng lớn. Do khả
năng và trình độ hiểu biết còn hạn chế, và thời gian nghiên cứu cũng có hạn, nên luận văn
chỉ đề cập đến một phần nhỏ của lĩnh vực có một triển vọng to lớn trong ứng dụng này.
Đồng thời, phần trình bày luận văn chắc hẳn cũng còn nhiều thiếu sót, rất mong các thầy,
cô, các bạn đồng nghiệp chỉ bảo để bổ sung hoàn thiện hơn./.


được biểu diễn dưới dạng đồ thị tại hình 2.19.
Ta thấy hệ số khuếch đại G của bộ khuếch đại tăng theo hàm e mũ khi tăng công
suất bơm. Ngoài ra ta cũng thấy sự phụ thuộc của tham số này vào độ dài của sợi
pha tạp: Bộ khuếch đại dùng sợi có chiều dài dài hơn thì có hệ số khuếch đại lớn
hơn.


-

Băng tần khuếch đại: Thấy được băng tần khuếch đại của EDFA sợi 4,5m nồng độ
pha tạp 2500ppm được khảo sát nằm trong khoảng 1524-1560nm hay dải khuếch
đại là 36nm rất thích hợp với cửa sổ thông tin thứ 3 (1550nm).

1.2. Đã đưa ra 03 mô hình truyền song công sử dụng EDFA với các ứng dụng khác nhau,
từ đó có thể xây dựng 04 mô hình khác truyền song công khác sử dụng EDFA.
1.3. Tính toán, khảo sát hệ thống.
Đã xây dựng được phần mềm tính toán bằng ngôn ngữ VisualBasic, được đóng gói
dạng chương trình cài đặt để phục vụ tính toán, khảo sát. Chương trình có thể thực hiện:
-

Tính toán khoảng lặp cực đại theo công suất và tán sắc, lưu kết quả ra tệp để sử
dụng vào các mục đích tiếp theo.

-

Tính toán để khảo sát sự phụ thuộc của khoảng cách lặp cực đại vào công suất phát.

-

Tính toán để khảo sát sự phụ thuộc của khoảng cách lặp cực đại vào độ nhạy thu.


Avalanche PhotoDiode

2.

BA

3.

BER

Bit Erro Rate

4.

DBR

Distributed Bragg Reflectior

5.

DFB

Distributed FeedBack

6.

DCF

Dispersion Compensating Fiber


13.

FPF

Fabry – Perot Filter

14.

FSCs

Free Space Couplers

15.

FWM

Four Wave Mixing

16.

LA

Line Amplifier

17.

LD

Laser Diode


PA

Pre – Amplifier

24.

SBS

Stimulated Brillouin Scattering

25.

SMF

Single Mode Optical Fiber

26.

SRS

Stimulated Raman Scattering

27.

WDM

Wavelength Division Multiplexing

28.

1.3.1. Tham số phần phát
1.3.2. Tham số phần thu
1.3.3. Tham số sợi quang
Chương II
KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI PHA TẠP ERBIUM
2.1. Cơ sở của khuếch đại quang sợi pha tạp đất hiếm
2.1.1. Hệ phương trình tốc độ
21.2. Hệ phương trình truyền dẫn
2.1.3. Khuếch đại bức xạ tự phát
2.2. Một số tham số của bộ khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium
2.2.1. Công suất và bước sóng bơm trong EDFA
2.2.2. Hệ số khuếch đại
2.2.3. Phổ khuếch đại của EDFA
2.2.4. Nhiễu trong bộ khuếch đại
2.3. Các ứng dụng của EDFA trong thông tin quang
2.3.1. Cấu trúc thiết bị EDFA trong ứng dụng thông tin quang
2.3.2. Các ứng dụng của EDFA trong hệ thống thông tin quang
2.4. Khảo sát một số tham số của bộ khuếch đại quang sợi
2.4.1. Kết quả khảo sát độ khuếch đại bức xạ tự phát ASE
2.4.2. Khảo sát các tham số đặc trưng của bộ khuếch đại
Chương III
HỆ THỐNG SONG CÔNG
3.1. Các linh kiện cơ bản của hệ thống
3.1.1. Bộ phát quang

Trang 1

6

8

TÀI LIỆU THAM KHẢO

59

62


TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Vũ Như Cương (2005), Giáo trình môn học.
2. Vũ Tuấn Lâm (2005), Nghiên cứu giải pháp cân bằng hệ số khuếch đại trong các hệ
thống thông tin quang đa kênh sử dụng kỹ thuật khuếch đại quang sợi, Học viện Công
nghệ Bưu chính, Viễn thông Việt Nam, Hà Nội.
3. Nguyễn Quang Nghĩa (2004), Nghiên cứu, xây dựng chương trình mô phỏng bộ khuếch
đại quang EDFA, phục vụ đào tạo và nghiên cứu khoa học của Học viện, Học viện Công
nghệ Bưu chính, Viễn thông Việt Nam.
4. Vũ Văn San (2003), Hệ thống thông tin quang - Tập 1, Trung tâm Thông tin Bưu điện,
Hà Nội.
5. Vũ Văn San (2003), Hệ thống thông tin quang - Tập 2, Trung tâm Thông tin Bưu điện,
Hà Nội.
6. ITU-T (2006),G.691 - Transmission media characteristics – Characteristics of optical
components and subsystems - Optical interfaces for single channel STM-64 and other
SDH systems with optical amplifiers, ITU-T.
7. ITU-T (1998),G.692 - Transmission media characteristics – Characteristics of optical
components and subsystems - Optical interfaces for multichannel systemswith optical
amplifiers, ITU-T.
8. ITU-T (2005),G.692 - Transmission media characteristics – Characteristics of optical
components and subsystems - Optical interfaces for multichannel systemswith optical
amplifiers - Amendment 1, ITU-T.
9. ITU-T (2003),G.709/Y.1331 - Internet protocol aspects - Transport - Interfaces for the