Câu 1 : Vẽ sơ đồ khối tổng quát của một
hệ thống thông tin quang đơn hướng và
hai hướng , nêu chức năng các khối và
hoạt động truyền tin
Trả lời:
Sơ đồ khối tổng quát của một hệ hống
thông tin quang đơn hướng
Sơ đồ khối tổng quát của một hệ thống
thông tin quang đơn hướng tiếp nhận
kênh thoại Analog.
*Chức năng các khối
- Khối mã hoá/ giải mã: Chuyển đổi A/
D & D/A _ Mã digital được lập thích
hợp với xung đơn cực
- Khối điều chế & giải điều chế: Điều
chế sóng mang với độ rộng băng tần và
mức tín hiệu truyền dẫn thích hợp với
đặc tính thiết bị ghép – Bộ giải điều chế
tách sóng mang khôi phục tín hiệu.
- Bộ ghép kênh và tách kênh: Kết hợp
nhiều tín hiệu hoạc nhiều kênh tín hiệu
thành một kênh tín hiệu trung gian sau
đó được tách ra và khôi phục lại nhờ bộ
tách kênh. Tại các vị trí khác nhau trên
đường truyền( Các lớp khác nhau) Chức
năng ghép và dung lượng ghép là khác
nhau phù hợp với yêu cầu cung cấp cho
thiết bị đầu cuối.
- Nguồn quang: Cung cấp nguồn quang
cho máy phát
- Máy phát tín hiệu quang: chuyển đổi

dẫn rất cao(>1Gbit/s).
- Có kích thước và trọng lượng nhỏ và
nhẹ,vận chuyển và thi công dễ
dàng,cuộn cáp dài. Bán kính cong cho
phép bé
- Sợi được chế tạo từ vật liệu rất sẵn có,
giá thành rẻ,tiết kiệm tài nguyên kim
loại.
- Sợi có tính cách điện tốt. Cáp sợi
quang phi kim loại không dẫn điện và
không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ
nên có thể đi gần đường dây điện
lực,không bị sét đánh và không bị ảnh
hưởng của can nhiễu từ bên ngoài.
- Tránh được xuyên âm; Có tính bảo mật
tín hiệu thông tin. Tin cậy và linh hoạt.
- Băng tần truyền dẫn rất lớn. nâng cấp
tốc độ bit dễ dàng.
*Nhược điểm :
- Sợi khó hàn nối cần có thiết bị chuyên
dung .
- Sợi nhạy cảm với hơi ẩm và nước thấm
vào bên trong cáp.
- Nhạy cảm với bức xạ ion
- Hạn chế sử dụng tín hiệu analog do đặc
tính P-I của Laser không tuyến tính.
- Không thích hợp với tín hiệu ba
mức(+1,0,-1)
- Hiệu suất ghép nối nguồn quang-sợi và
công suất phát của nguồn quang thấp.

theo các đường khác nhau Các tia sáng truyền trong lõi với cùng
vận tốc :
ở đây n
1
không đổi mà chiều dài đường
truyền khác nhau nên thời gian truyền sẽ
khác nhau trên cùng một chiều dài sợi.
Sợi SI thường xảy ra hiện tượng tán sắc
nên không thể dùng để truyền tín hiẹu
tốc đọ cao, cự ly dài.
+ Sợi quang có chiết suất giảm dần
( GI):
Sợi GI có dạng phân bố chiết suất lõi là
1 hàm theo bán kính : n1= n(r)
Thường n(r) là hàm bậc 2. vì chiết suất
lõi thay đổi một cách liên tục nên tia
sáng truyền trong lõi bị uốn cong dần.

Đường truyền của các tia sáng trong sợi
GI cũng không bằng nhau nhưng vận tốc
truyền cũng thay đổi theo. Các tia truyền
xa trục có đường truyền dài hơn nhưng
lại có vận tốc truyền lớn hơn và ngược
lại, các tia truyền gần trục có đường
truyền ngắn hơn nhưng lại có vận tốc
truyền nhỏ hơn. Tia truyền dọc theo trục
có đường truyền ngắn nhất vì chiết suất

S
ợ
i
G
I

a
)
S
ợ
i
S
I
n
1
n
2
n
2
n
1
1
2
5

µ
m
1
2
5

g

t
r
o
n
g

s
ợ
i
G
I
n
2
n
2
n
2
n
1
n
2
n
1

>

n
2

c, Phân loại theo vật liệu chế tạo sợi
quang:
- Sợi thuỷ tinh: suy hao bé nhưng dễ
gãy, ứng dụng trong viễn thông.
- Sợi chất dẻo: suy hao lớn nhưng dễ
uốn, ứng dụng trong y tế.
- Sợi có lõi bằng thuỷ tinh, vỏ bằng chất
dẻo.
Câu 4:
Trình bày về sự lan truyền ánh sáng
trong các sợi quang: quỹ đạo các tia
trong sợi MM-SI, MM-GI, khẩu độ số,
số lượng mode truyền.
Trả lời:
-Xét cấu trúc sợi quang:
+ Kích thước: 2.a ≈ 50 µm; d ≈ 125µm
+ Chiết suất lõi và vỏ: n
1
không đổi, n
2
không đổi, n
2
< n
1
Sự lan truyền ánh sáng trong sợi:
Quỹ đạo các tia sáng truyền trong lõi
sợi MM-SI
+ Tia sáng lan truyền có dạng các đường
gấp khúc do phản xạ toàn phần.
+ Truyền đa mode.

< n
1
Sự lan truyền ánh sáng trong sợi:
+ Quỹ đạo của các tia sáng lan truyền có
dạng đường cong
+ Truyền nhiều mode
+ Tán sắc nhỏ hơn sợi SI
Trình bầy khái niệm, giải thích ý nghĩa
khẩu độ số (NA) của sợi MM-SI
-Khẩu độ số NA được xác định bằng sin
của góc nhận ánh sáng cực đại
-Đặc trưng cho khả năng ghép giữa
nguồn quang và sợi quang
Viết công thức tính NA cho sợi MM-SI
Sợi MM-SI có: n
1
chiết suất lõi không
đổi, n
2
chiết suất vỏ không đổi.
- Công thức tính NA:
2
2
2
1
nnNA −=
- NA không phụ thuộc vào bán kính r.
Khẩu độ số (NA) của sợi MM-GI
-Khẩu độ số NA được xác định bằng sin
của góc nhận ánh sáng cực đại

– n
2
2
)
λ
2
-Số lượng mode truyền trong sợi MM-GI
π
2
a
2
M= ( n
1
2
- n
2
2
)
λ
2
Câu 5
Khái niệm suy hao trong sợi quang,
cho biết các nguyên nhân gây suy hao và
vẽ đặc tính suy hao?
Trả lời:
a/ Khái niệm:
Suy hao là hiện tượng công suất ánh
sáng giảm dần khi ánh sáng lan truyền
trong sợi quang.
)(lg10 dB

d/2
a
d/2
r
n
n
1
n
2
Vỏ phản xạ
Lõi
Lõi n
1
Vỏ phản xạ n
2
a
d/2
a
d/2
r
n
n
1
n
2
Vỏ phản xạ
Lõi
n
2
n

i
S
I
n
1
n
2
n
2
n
1
1
2
5

µ
m
1
2
5

µ
m
5
0

µ
m
5
0

i
G
I
n
2
n
2
n
2
n
1
n
2
n
1

>

n
2
n
2
n
2
n
I
(
t
)
+ Do các tạp chất ở bên trong sợi

hoạt của con người (VD: đầu đọc CD...).
Câu 6:
Khái niệm tán sắc trong sợi quang, cho
biết các nguyên nhân gây tán sắc và ảnh
hưởng của tán sắc?
Trả lời:
a/ Khái niệm:
Tán sắc là hiện tượng làm cho độ rộng
xung ánh sáng bị thay đổi khi ánh sáng
lan truyền trong sợi quang.
(ps) t
TR
ττΔ −=
b/ Các nguyên nhân gây ra tán sắc:
- Tán sắc mode:
Các xung ánh sáng lan truyền trong sợi
quang có năng lượng được mang đi nhờ
nhiều mode khác nhau, do các mode này
có thời gian lan truyền khác nhau nên tới
đầu thu tại các thời điểm khác nhau và
làm cho xung ánh sáng bị giãn rộng. Tán
sắc này chỉ tồn tại trong sợi đa mode.
- Tán sắc vật liệu:
Do chiết suất của vật liệu chế tạo ra sợi
quang thay đổi phụ thuộc vào bước
sóng:
n
1
= n(λ)
hơn nữa nguồn quang lại phát ra nhiều

truyền dưới dạng các mode phân cực
trên 2 mặt phẳng vuông góc với nhau
(xOz và yOz: với z là hướng truyền
dẫn). Nếu sợi quang được chế tạo 1 cách
hoàn hảo (nghĩa là chiết suất trên 2 mặt
phẳng n
xOz
= n
yOz
) thì sẽ không xảy ra tán
sắc.

c/ ảnh hưởng của tán sắc:
Tán sắc làm giãn xung gây ra sự chồng
lấn giữa các xung làm hạn chế tốc độ bit
và cự ly truyền dẫn.
Câu 7:
Trình bày cấu tạo và nguyên lý phát
quang của LED cấu trúc dị thể kép. Các
loại LED được sử dụng trong TTQ?
Trả lời:
Dị thể được tạo từ các vật liệu bán dẫn
có năng lượng vùng cấm khác nhau. Dị
thể kép bao gồm nhiều dị thể.
Hình vẽ dưới là LED có cấu trúc dị thể
kép được cấu tạo từ 3 lớp bán dẫn (loại
P, vùng nghèo và loại N). Vùng nghèo
được chế tạo từ bán dẫn có năng lượng
vùng cấm nhỏ hơn so với năng lượng
vùng cấm của bán dẫn P và bán dẫn N để

(dải
dẫn). Điện tử từ vùng N vượt qua hàng
rào thế năng vào vùng n (vùng tích cực),
đồng thời lỗ trống đi từ vùng P vượt qua
hàng rào thế năng vào vùng n (vùng tích
cực). Điện tử đang ở mức năng lượng
cao E
H
dưới lực hút của hạt nhân nguyên
tử nên có xu hướng quay về trạng thái
ban đầu E
L ,
khi điện tử từ mức năng
lượng cao E
H
quay về mức năng lượng
thấp E
L
(điện tử và lỗ trống tái kết hợp
với nhau) sẽ phát ra một photon ánh
sáng.
+ Photong ánh sáng có bước sóng: ∆E=
E
H
- E
L
= h.f = h.c / ë
+ Tuỳ vào vật liệu làm bán dẫn P, n, N
( E
H

x
y
xOz
yOz
P
-
N
E
ngo ià
Vùng
dẫn
Vùng hoá
trị
Vùng nghèo
+
E
g
P
Vùng cấm
+
-
E
-
- - - -
+
++++
E
g
N
E

hay nhiều lớp vật liệu có độ rộng giải
cấm lớn tạo nên hàng rào dị thể khi đó
mật dộ điện tử và lổ trống tại miền tiép
giáp tăng lên rất cao chúng kết hợp với
nhau cho công suát áng sáng lớn.
Các tham số cơ bản của LED
a/ Đặc tuyến phát xạ:
+ Đặc tuyến phát xạ ở đoạn đầu có dạng
tuyến tính, tức là khi dòng điện kích
thích tăng thì công suất phát của LED
tăng. Đoạn sau là đoạn bão hoà, khi
dòng tăng thì công suất bị bão hoà
(không tăng nữa).
+ Khi nhiệt độ làm việc (T) của LED
tăng
+ Độ dốc của đặc tuyến phát xạ của LED
không lớn.
+ Công suất phát của LED nhỏ.
b/ Đặc tuyến phổ:
+ Phổ phát xạ của LED là phổ đặc, có
dạng hình chuông, có công suất phát lớn
nhất tại bước sóng làm việc λ
0.
+ Độ rộng phổ ∆λ được lấy ở mức một
nửa công suất, ∆λ tương đối lớn --> tán
sắc nhiều.
c/ Các tham số khác:
+ λ
0
ở 850nm và 1300nm.

vào.
Tín hiệu số
Chức năng linh kiện:
R1,R2 tạo thành cầu phân áp, ổn định
điểm làm việc tỉnh cho,R4: điện trở tải
LED: biến tín thiệu điện thành tín hiệu
quang
Nguyên lý: Trandistor làm việc như một
khóa điện tử khi tín hiệu vào ở mức cao
Trandistor thông có dòng Ic chạy từ +V
qua tiếp giáp EC về đất nên có dòng qua
LED ( LED sáng ), khi tín hiệu vào ở
mức thấp Trandistor tắt không có dòng
từ +V chạy qua R4 qua tiếp giáp EC nên
LED tắt. Như vậy LED sẽ tắt và sáng
theo qui luật của tín hiệu số ở đầu vào.
Câu11:
Vẽ sơ đồ khối mạch phát dùng LASER
có ổn định công suất và ổn định nhiệt độ,
trình bày nguyên lý hoạt động của
mạch?
Trả lời:
Do Laser rất nhạy với sự thay đổi của
nhiệt độ nên các mạch phát dùng Laser
phải luôn luôn gắn liền với các mạch ổn
định công suất và ổn định nhiệt độ.
Hình vẽ dưới đây là sơ đồ khối mạch
phát dùng LASER có ổn định công suất
và ổn định nhiệt độ.
4

b
(I
b
+ I
s
)β
I
s
P
O
O
O
R
1
R
2
R
3
LE
D
+V
T
Sợi
quang
T l m vià ệc ở
chế độ khoá
(thông/tắt)
R
4
P(mW)

E
g
Vùng cấm
-
+
-
+
-
+
-
+
-
E
T
2
T
1
T
3
P(mW)
I(mA)
I
KT
T
1
< T
2
< T
3
1

E
-
- - - -
+
++++
E
g
N
E
g
h
f
H ng r o dà à ị
thẻ
n
Nguyên lý hoạt động:
Tín hiệu đầu vào được đưa qua mạch
AGC có khả năng tự động điều chỉnh hệ
số k/đại, đầu ra của AGC có dòng I
S
là
dòng tín hiệu, dòng thiên áp I
b
từ mạch
thiên áp sẽ được cộng với dòng tín hiệu
rồi đưa vào điều chế cường độ sáng của
Laser. Nếu tín hiệu đầu vào là bit 0 thì
công suất đầu ra của LD là P
b
(c/s ánh

b
hoặc điều khiển mạch
AGC để tăng hệ số k/đại (I
S
) → P
ra
↑.
b/ ổn định nhiệt độ: Trong khối LD có 1
điện trở nhiệt và 1 bộ phận làm mát. Khi
nhiệt độ Laser thay đổi sẽ làm cho điện
trở nhiệt có giá trị thay đổi, điện trở
nhiệt được gắn liền với 1 mạch điện sẽ
làm cho dòng điện thay đổi. Dòng điện
này được đưa vào 1 bộ so sánh và cho ra
dòng điện giám sát. Nhiệm vụ của mạch
ổn định nhiệt độ là căn cứ vào giá trị của
dòng điện giám sát để điều khiển bộ
phận làm mát ổn định nhiệt độ của
Laser.
Câu 13: Trình bày cấu tạo và nguyên lý
tách sóng quang của photodiode PIN
(PIN-PD)?
Trả lời:
Cấu trúc cơ bản:
- Nguyên lý hoạt động:
Khi các photon đi vào lớp P+ có mức
năng lượng lớn hơn độ rộng của dải cấm,
sẽ sinh ra trong miền P+, I, N+ các cặp
điện tử và lỗ trống (chủ yếu ở lớp I).
Các điện tử và lỗ trống trong miền I vừa

bề mặt.
Khả năng thâm nhập của ánh sáng vào
các lớp bán dẫn thay đổi theo bước sóng.
Vì vậy, lớp P+ không được quá dầy.
Miền I càng dầy thì hiệu suất lượng tử
càng lớn, vì xác suất tạo ra các cặp điện
tử và lỗ trống tăng lên theo độ dầy của
miền này và do đó các photon có nhiều
khả năng tiếp xúc với các nguyên tử
hơn. Tuy nhiên, trong truyền dẫn số độ
dài của sung ánh sáng đưa vào phải đủ
lớn hơn thời gian trôi Td cần thiết để các
phần tử mang điện chạy qua vùng trôi có
độ rộng d của miền I. Do đó, d không
được lớn quá vì như thế tốc độ bit sẽ bị
giảm đi.
Khi bước sóng ánh sáng tăng thì khả
năng đi qua bán dẫn cũng tăng lên, ánh
sáng có thể đi qua bán dẫn mà không tạo
ra các cặp điện tử và lỗ trống. Do đó, với
các vật liệu phải có một bước sóng tới
hạn.
Câu 14: Cho biết cấu tạo, nguyên lý tách
sóng quang và bội của PhotoDiode
quang thác APD
Trả lời:
Cấu trúc cơ bản của APD :
Sơ đồ phân bố điện trường theo các lớp
- Nguyên lý hoạt động:
Do APD được đặt một điện áp phân cực

p
T/h
v oà
P(mW)
I(mA)
P(mW)
t
I v oà
t
I
b
O
O
O
1 10 0
1
1
0
0
1
P
b
P
b
I
b
+ I
s
I
ng

Điẹn cực vòng
P
P
P
+
N
+
I
Điện
cực
Điện cực
vòng
Lớp chống
phản xạ
ánh sáng tới
E