Download miễn phí Đồ án Ghép kênh quang phân chia theo thời gian OTDM



MỤC LỤC
Trang
 
LỜI NÓI ĐẦU
LỜI CẢM ƠN
CHƯƠNG I. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 1
1.1. Tổng quan về hệ thống thông tin quang 1
1.2. Sơ đồ khối của hệ thống thông tin quang 3
1.2.1. Chức năng các khối 3
1.2.2. Các tham số cơ bản của hệ thống thông tin quang 3
CHƯƠNG II. CÁP SỢI QUANG 5
2.1. Cấu tạo và phân loại cáp sợi quang 5
2.1.1. Cấu tạo cáp sợi quang 5
2.1.2. Phân loại sợi quang 5
2.2 Cở sở lý thuyết truyền dẫn ánh sáng 6
2.2.1 Cơ sở lý thuyết 7
2.2.2. Khẩu điều chế số 8
2.2.3. Lý thuyết mode sóng 10
2.3. Các đặc trưng suy hao của sợi quang 11
2.3.2. Phổ suy hao 12
2.3.3. Đặc tính tán sắc của sợi quang 14
CHƯƠNG III. NGUỒN PHÁT QUANG 17
3.1. Nguyên lý bức xạ ánh sáng của chất bán dẫn 17
3.1.1. Nguyên lý bức xạ ánh sáng 17
3.1.2. Các chất bán dẫn dùng để chế tạo nguồn phát quang 19
3.2 Phân loại nguồn phát quang 21
3.3. Diode phát quang (LED) 22
3.3.1. LED phát xạ mặt 22
3.3.2. LED phát xạ cạnh 24
3.3.3. Các đặc trưng kỹ thuật của LED 24
3.4. LASER (Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation) 26
3.4.1. Cấu trúc và nguyên tắc làm việc 26
3.4.2. Một số loại laser được sử dụng 27
3.4.2.1. Laser đa mode Fabry_Pero (F_P) 27
3.4.2.2. LASER đơn mode 28
3.4.3. Các đặc trưng của laser 30
CHƯƠNG IV. NGUỒN THU QUANG 33
4.1. Khái quát về nguồn thu quang 33
4.2. Photo diode P-N 33
4.2.1. Cấu tạo và nguyên tắc tách sóng quang của photo diode P-N 33
4.1.3. Các đặc tính kỹ thuật của photo diode P- N 34
4.3. Photo diode PIN 36
4.3.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc 36
4.3.2. Tham số kỹ thuật của PIN 37
4.4. Photo diode thác APD 38
4.4.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc 38
4.4.2. Các tham số kỹ thuật của APD 40
CHƯƠNG V. GHÉP KÊNH QUANG PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN 42
5.1. Tổng quan về hệ thống ghép kênh phân chia theo thời gian OTDM 42
5.1.1. Nguyên lý ghép kênh trong hệ thống OTDM 42
5.1.2 Phát tín hiệu trong hệ thống OTDM 43
5.2 Giải ghép và xen rẽ kênh trong hệ thống OTDM 44
5.2.1 Giải ghép 44
5.2.2. Xen rẽ kênh 47
5.2.3 Đồng bộ quang trong hệ thống OTDM 48
5.3. Đặc tính truyền dẫn của OTDM 49
5.4. Bộ khuếch đại sợi quang pha trộn ERBIUM (EDFA) 50
5.4.1 Các cấu trúc EDFA 50
5.4.2. Lý thuyết khuếch đại trong EDFA 52
5.4.3. Yêu cầu đối với nguồn bơm 55
5.4.4. Phổ khuếch đại 58
5.5. Kết luận chương 60
KẾT LUẬN 61
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 62
 
 


http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2013-12-27-do_an_ghep_kenh_quang_phan_chia_theo_thoi_gian_otdm.2YhyAYMHHZ.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-51166/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

h tái hợp giữa điện tử và lỗ trống tuân theo định luật bảo toàn năng lượng và bảo toàn xung lượng.
Sự bức xạ ánh sáng do tái hợp xảy ra dễ hơn và với xác suất lớn hơn trong chất bán dẫn có vùng cấm loại trực tiếp, và khó xảy ra hơn và với xác suất nhỏ hơn trong chất bán dẫn vùng cấm loại gián tiếp.
1-Bán dẫn vùng cấm loại trực tiếp: là bán dẫn trong giản đồ vùng năng lượng của nó có đáy thấp nhất của vùng dẫn và đỉnh cao nhất của vùng hoá trị tương ứng với cùng một giá trị xung lượng p hay vecto sóng k của điện tử. Đại đa số các bán dẫn vùng cấm loại trực tiếp đều là bán dẫn hợp chất như: GaAs, InP, AlGaAs, InGaAsP. Chúng là các chất chủ yếu để chế tạo ra các LED và LD.
Hình 3.1.Dải cấm năng lượng trực tiếp
2-Bán dẫn vùng cấm loại gián tiếp: là bán dẫn trong giản đồ vùng năng lượng của nó, có đáy thấp nhất của vùng dẫn và đỉnh cao nhất của vùng hoá trị ứng với các giá trị khác nhau của xung lượng p hay vector sóng k của điện tử. Các bán dẫn này có thể là bán dẫn đơn chất như Ge, Si hay hợp chất như AlAs, GaP. Chúng không dùng để chế tạo các nguồn phát quang.
Hình 3.2. Dải cấm năng lượng gián tiếp
Hệ số tái hợp của bán dẫn vùng cấm loại trực tiếp lớn gấp hàng trăm lần đến hàng nghìn lần bán dẫn vùng cấm loại gián tiếp.
Các chất bán dẫn trong trạng thái bị kích thích từ bên ngoài thì có số điện tử nhỏ hơn nhiều so với số điện tử nằm ở trạng thái ổn định. Vì vậy, bức xạ tái hợp của nó là rất yếu và bị tổn hao lớn trong bản thân chất bán dẫn nên bức xạ tái hợp không phát sáng được ra ngoài. Để cho bức xạ tái hợp phát sáng được ra ngoài thì trong bán dẫn phải tạo được trạng thái nghịch đảo nồng độ điện tử, tức là nồng độ điện tử trong chất bán dẫn khi bị kích thích phải lớn hơn nồng độ điện tử trong chất bán dẫn ở trạng thái ổn định. Để tạo được trạng thái nghịch đảo nồng độ điện tử người ta phun các hạt dẫn bằng cách đặt vào lớp tiếp giáp P- N một điện áp thuận với thế năng thích hợp.
Bình thường ở diode, phát xạ ánh sáng có thể xảy ra ở cả hai phía của diode rất thấp (do độ rộng vùng cấm EG và chiết suất của hai vùng P- N của chuyển tiếp có giá trị là xấp xỉ nhau). Tuy nhiên, nếu tập trung sự tái hợp các hạt đa số vào một vùng kích thích nhỏ thì mật độ công suất phát ra sẽ tăng lên. Ta có thể thực hiện điều đó băng cách hình thành một lớp tiếp giáp giữa hai chất bán dẫn có độ rộng dải cấm khác nhau (tiếp giáp dị thể), tạo ra hàng rào thế năng, hàng rào này ngăn cản các hạt dẫn sâu vào trong mạng tinh thể bán dẫn. Để “giam” cả điện tử và lỗ trống ta phải sử dụng hai lớp tiếp giáp dị thể, gọi là dị thể kép hay cấu trúc DH (Double- Heterojunction) lớp tiếp giáp dị thể có thể là dạng P- N , N-P hay P-P.
Cấu trúc dị thể kép DH sẽ giam lỗ trống vào điện tử vào trong một lớp hoạt tính cực hẹp. Dưới điện áp phân cực thuận sẽ có một lượng lớn các hạt đa số được phun vào vùng hoạt tính. Tái hợp của hạt đa số sẽ diễn ra trong lớp hoạt tính kích thước nhỏ vì thế diode có hiệu suất phát quang cao. Một ưu điểm nữa của diode laser có cấu trúc DH là chiết suất trong vùng hoạt tính cao hơn vùng xung quanh, nên ánh sáng phát ra là một chùm tia hẹp có độ tập trung cao cũng giống như trong sợi quang chiết suất bậc SI.
3.2 Phân loại nguồn phát quang
Nguồn phát quang là linh kiện biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu ánh sáng có công suất tỉ lệ với dòng điện chạy qua nó.Có hai loại nguồn quang được sử dụng trong thông tin quang.
Diode phát quang LED (Light Emitting Diode)
Leser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
Các yêu cầu đối với một nguồn quang sử dụng trong hệ thống thông tin quang là:
Có kích thước nhỏ tương ứng với sợi quang để có thể ghép ánh sáng vào trong sợi quang. Lý tưởng ánh sáng ở ngõ ra của nguồn quang phải có tính định hướng cao.
Thu nhận tín hiệu điện ngõ vào một cách chính xác để giảm sự méo dạng và nhiễu lên tín hiệu. Lý tưởng nguồn quang phải tuyến tính.
Phát ra ánh sáng có bước sóng phù hợp với vùng bước sóng mà sợi quang có suy hao thấp và tán sắc, đồng thời linh kiện thu quang hoạt động hiệu quả tại các bước sóng này.
Có khả năng điều chế tín hiệu một cách đơn giản (ví dụ như điều chế trực tiếp). Trên dải tần rộng trải dài từ tần số âm thanh tới dải tần Gigahezt.
Hiệu suất ghép quang tốt để giảm suy hao ghép từ nguồn quang vào trong sợi quang.
Độ rộng phổ tần hẹp để giảm tán sắc trong sợi quang.
Duy trì mức công suất ngõ ra ổn định và không bị ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài.
Giá thành thấp và có độ tin cậy cao, để cạnh tranh với các kỹ thuật truyền dẫn khác.
Loại nguồn quang được sử dụng trong thông tin quang là các loại nguồn quang bán dẫn vì có thể đáp ứng được các yêu cầu trên.
3.3. Diode phát quang (LED)
Hiện nay, người ta sử dụng chủ yếu hai loại LED trong các hệ thống thông tin cáp sợi quang là SLED phát xạ mặt (surface light emitting diode) và ELED phát xạ cạnh (Edge Light Emitting Diode). Cả hai loại này đều dùng cấu trúc dị thể kép để “giam” hạt đa số và ánh sáng vào một lớp hoạt tính.
Loại LED
Tần số điều chế lớn nhất(MHZ)
Công suất ra (mW)
Công suất phối ghép với sợi quang (mW)
Phát xạ mặt
60
<4
<0.2
Phát xạ cạnh
200
<7
<1.0
Bảng 3.1. So sánh ELED và SLED
Từ bảng trên ta thấy ELED ưu việt hơn loại phát xạ mặt về hiệu suất phối ghép và tần số điều chế. Vì vậy, LED phát xạ mặt chỉ được sử dụng trong tuyến thông tin có cự ly ngắn và có tốc độ thấp. Ngược lại ELED thường được sử dụng ở cự ly trung bình. Ánh sáng bức xạ của LED trải ra trong một vùng phổ rộng hơn rất nhiều so với LASER, do vậy chúng chỉ có thể phối ghép ánh sáng có hiệu quả và sợi đa mode có khẩu điều chế số lớn.
3.3.1. LED phát xạ mặt
Hình 3.3 cho ta thấy cấu trúc điển hình của một led phát xạ mặt. Diode dị thể kép được hình thành trên nền của một chất bán dẫn loại N, ở phía trên của diode có khoét thêm một lỗ tròn.
Hình 3.3. Cấu tạo của LED phát xạ mặt
Trong cấu trúc đặc biệt này, ánh sáng được tạo ra ở vùng hoạt tính đi xuyên qua chất nền và đi vào lõi sợi quang đặt trong lỗ. Sợi quang được gắn bằng nhựa Eposy. Đáy của khối LED là bộ phận hạ nhiệt bằng vàng, tiếp xúc với diode bằng một khối tròn nhỏ, phần còn lại được cách điện với diode. Phần hạ nhiệt này tạo thành lớp tiếp xúc, nhờ đó dòng điện chạy qua lỗ của lớp cách điện. Dòng điện đi xuyên qua lớp bán dẫn loại P, hình thành một vùng hoạt tính dạng tròn kích thước nhỏ, với mật độ điện cỡ 2000A/cm2. Vì vậy tạo nên một chùm sáng có cường độ cực mạnh. Chỉ số chiết suất thay đổi qua các tiếp giáp dị thể làm cho một phần ánh sáng phát xạ quay về vùng hoạt tính, phần ánh sáng này có thể được hấp thụ hay đưa ra sợi quang, vì thế lượng ánh sáng thức tế ghép với sợi quang ít hơn so với lượng ánh sáng mà LED phát ra. Mặc dù đã có một vi thấu kính đặt trong giếng tại đỉnh của LED sẽ làm tăng hiệu suất gh

---