Download miễn phí Đề tài Ghép kênh quang WDM, khuếch đại quang EDFA
Xuyên kênh là sự có mặt của một kênh này trong kênh kế cận làm tăng nền nhiễu và giảm tỷ số tín hiệu nhiễu của kênh đang xét.
Trong hệ thống ghép kênh quang, xuyên kênh xuất hiện do:
- Các viền phổ của một kênh đi vào băng thông của bộ tách kênh và bộ lọc của kênh khác. Khi sóng mang quang được điều chế bởi một tín hiệu, sự điều chế công suất trong các viền phổ của nó như là điều chế công suất trong băng bởi kênh kế cận.
- Xuất phát từ những giá trị hữu hạn thực tế về độ chọn lọc và độ cách ly của các bộ lọc.
- Tính phi tuyến trong sợi quang ở mức công suất cao trong các hệ thống đơn mode. Cơ chế của nó là tán xạ Raman, là hiệu ứng tán xạ kích thích phi tuyến làm cho công suất quang ở một bước sóng tác động đến tán xạ và công suất quang, trong các bước sóng khác cũng như vậy.
http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2014-01-07-de_tai_ghep_kenh_quang_wdm_khuech_dai_quang_edfa.A2PjsJrtp3.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-54039/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:
định:
L: [km]
a: được tính bằng dB/km
+ Suy hao hấp thụ trong sợi quang:
- Hấp thụ do tạp chất:
Đây là suy hao đáng kể nhất, để giảm suy hao, người ta chế tạo sợi quang sao cho các sự tập trung ion OH rất nhỏ để suy hao 0,2dB/km tại bước sóng 1550nm.
- Ngoài ra suy hao do sự hấp thụ vật liệu (Các liên kết nguyên tử của vật liệu sẽ hấp thụ ánh sáng có bước sóng dài) và suy hao do sự hấp thụ điện tử (Trong vùng cực tím ánh sáng bị hấp thụ là do các photon kích thích các điện tử trong nguyên tử lên một trạng thái năng lượng cao hơn). Vì vậy cũng gây ra sự suy hao nhỏ ở cửa sổ đường truyền.
+ Suy hao do tán xạ Rayleigh:
Tán xạ Rayleigh là hiện tượng ánh sáng bị tán xạ theo các bước sóng khác nhau, khi nó gặp phải một vật có kích thước không quá nhỏ so với bước sóng của nó. Nguyên nhân do quá trình chế tạo có sự không đồng nhất về mật độ vật liệu và sự thay đổi thành phần oxit (P2O5, SiO2, GeO2).
+ Suy hao uốn cong (suy hao bức xạ):
Đây là suy hao ngoài bản chất của sợi, sợi dẫn quang khi bị uốn cong gây ra hiện tượng phát xạ ánh sáng ra ngoài vỏ sợi. Có 2 loại uốn cong: Uốn cong vĩ mô, vi uốn cong.
1.2.3.2 Méo tín hiệu trong sợi dẫn quang:
Tán sắc làm cho các xung ánh sáng lan truyền trong sợi quang bị dãn rộng ra và điều này gây nên méo tín hiệu. Khi xung bị dãn quá sẽ có thể gây ra hiện tượng phủ chờm các xung kề nhau, phủ chờm đến một mức nào đó thiết bị thu quang sẽ không phân biệt được các xung này nữa và sẽ xuất hiện lỗi tín hiệu.
+ Tán sắc mode:
Tán sắc mode chỉ phụ thuộc vào kích thước sợi, nó tồn tại trên các sợi đa mode vì các mode trong sợi sẽ lan truyền theo các đường đi khác nhau, do đó thời gian lan truyền khác nhau.
+ Tán sắc vật liệu:
Tán sắc vật liệu là một hàm của bước sóng và do sự thay đổi về chỉ số chiết suất của vật liệu lõi tạo nên. Nó làm cho bước sóng luôn phụ thuộc vào vận tốc nhóm của bất kỳ mode nào.
+ Tán sắc dẫn sóng:
Tán sắc dẫn sóng là do sợi đơn mode chỉ giữ được khoảng 80% năng lượng ở trong lõi, vì vậy còn 20% ánh sáng truyền trong vỏ nhanh hơn năng lượng ở trong lõi. Tán sắc dẫn thường được bỏ qua trong sợi đa mode nhưng lại cần quan tâm trong sợi đơn mode.
1.3 Bộ phát quang:
Có chức năng biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang.
1.3.1 Nguyên lý phát xạ ánh sáng:
E2
E2
E2
E2
E1
E1
E1
E1
a) Cân bằng nhiệt b) Hấp thụ c) Phát xạ tự phát d) Phát xạ cưỡng bức
Hình 1.6 Nguyên lý phát xạ ánh sáng
1.3.2 Các bộ phát quang gồm có:
+ Diode phát quang (LED: Light Emitting Diode):
- Cấu trúc LED phát mặt (SLED: Surface Emitting Led).
- Cấu trúc LED phát cạnh (ELED:Edgle Emitting Led).
+ Laser Diode (LD: Laser Diode):
- Diode laser đa mode thông thường sẽ cho đa phổ nhưng làm việc không ổn định ở tốc độ cao.
- Diode laser đơn mode có độ rộng phổ hẹp, hoạt động dựa theo nguyên lý bộ phản xạ cách tử Bragg. Chúng đáp ứng tốt yêu cầu làm việc ổn định ở các hệ thống thông tin có tốc độ cao và cự ly truyền dẫn xa.
1.3.3 So sánh LED và LD:
- LED có chi phí thấp hơn LD.
- LED có cấu trúc đơn giản hơn LD.
- LED bức xạ ánh sáng đúng hướng, góc mở bức xạ lớn nên khả năng ghép vào sợi quang thấp.
- LD có ánh sáng bức xạ lớn, góc mở bức xạ bé (tạo một phổ vạch). Do đó khả năng ghép vào sợi quang tốt.
1.4 Bộ thu quang:
Bộ thu quang có chức năng chính là biến đổi tín hiệu quang thu được thành tín hiệu điện, rồi khuếch đại và hồi phụ trở lại thành tìn hiệu cùng dạng ở đầu vào thiết bị phát quang. Bộ biến đổi quang điện thường là bộ tách sóng photodiode. Có 02 loại photodiode được dùng là photodiode PIN và photodiode thác APD. Trong thông tin quang bộ tách sóng quang phải thỏa mãn yêu cầu về độ nhạy thu cao, tốc độ nhanh, tạp âm thấp và bước sóng hoạt động phù hợp.
Cấu trúc và nguyên lý chung của bộ thu quang: Gồm các vùng bán dẫn p, n ở giữa là một lớp tự dẫn i rất mỏng gồm các vùng bán dẫn p, n ở giữa là một lớp tự dẫn i rất mỏng. Bình thường photodiode được phân cực ngược, diode không có dòng, chỉ có dòng ngược rất nhỏ gọi là dòng tới. Khi có ánh sáng đi vào photodiode nếu một photon sinh ra tại lớp p, i, n một cặp điện tử và lỗ trống. Các điện tử thì bị hút về miền n vì có điện áp dương, còn các lỗ trống thì về phía miền p có điện áp âm nhờ điện trường ngoài.
Bộ thu quang gồm có:
+ Bộ tách sóng photodiode PIN (Passive Intricsic Negative):
+ Diode quang thác APD (Avalanche Photodiode):
Cấu trúc gồm lớp bán dẫn p, n và lớp bán dẫn yếu p-n+ còn gọi là miền thác, cường độ điện trường trong miền này rất lớn, ở đây xảy ra quá trình nhân điện tử.
+ So sánh PIN và APD:
- Hai loại diode quang PIN và APD đều được phân cực ngược, để khi không có ánh sáng thì chỉ có dòng trôi rất nhỏ.
- Diode PIN có tạp âm nội nhỏ, song không có khả năng khuếch đại dòng điện nên không nâng cao độ nhạy máy thu được. Ngược lại diode APD có tạp âm nội lớn nhưng có khả năng khuếch đại dòng điện nên nâng cao độ nhạy, song diode Ge-APD lại có tạp âm nội lớn, nên hạn chế công suất thu tối thiểu cho phép.
- Các diode PIN chỉ hoạt động với tốc độ bit không lớn đến vài ba trăm Mbit/s, còn APD có thể hoạt động với tốc độ bit tới hàng Gbit/s.
- Diode PIN cần điện áp cung cấp nhỏ, ngược lại APD cần điện áp cung cấp lớn hàng trăm volt, đặc tính làm việc của APD phụ thuộc vào nhiệt độ nhiều do đó cần sử dụng nguồn áp để điều chỉnh nhiệt độ, nên chi phí tăng.
____________________________________
CHƯƠNG 2
GHÉP KÊNH QUANG PHÂN CHIA THEO BƯỚC SÓNG
2.1 Nguyên lý cơ bản ghép kênh quang theo bước sóng:
··
·
MUX
Nguyên lý cơ bản của việc ghép kênh quang theo bước sóng được minh họa như hình 2.1 sau:
O1(l1)
DEMUX
I1(l1)
Sợi dẫn quang
··
·
O(l1...ln) I(l1...ln)
On(ln)
In(ln)
Hình 2.1: Mô tả tuyến thông tin quang có ghép bước sóng
Người ta chia các thiết bị ghép bước sóng quang thành 3 loại: Các bộ ghép
(MUX), các bộ giải ghép (DEMUX) và các bộ giải ghép hỗn hợp (MUX-DEMUX). Các bộ MUX, DEMUX được dùng cho phương án truyền dẫn theo một hướng, còn bộ MUX-DEMUX được dùng cho phương án truyền dẫn theo hai hướng được mô tả như hình 2.2.
Các tín hiệu được ghép
Ik(lk)
Sợi dẫn quang
Ok(lk)
Các tín hiệu được giải ghép
Hình 2.2: Mô tả thiết bị ghép, tách kênh hỗn hợp (MUX-DEMUX)
Có 2 phương án thiết lập hệ thống truyền dẫn sử dụng ghép bước sóng quang:
+ Phương án truyền dẫn ghép bước sóng quang theo một hướng, hình 2.3.
Kênh 1
Kênh 1
Thiết bị
WDM
Thiết bị
WDM
Nguồn l1
Thu l1
Kênh 2
Kênh 2
Một sợi
l1, l2...ln
l1
Nguồn l2
Thu l2
Kênh n
Kênh n
Thu ln
Nguồn ln
Hình 2.3: Hệ thống ghép bước sóng theo một hướng
+ Phương án truyền dẫn ghép bước sóng quang theo hai hướng, hình 2.4.
Kênh ra
Kênh vào
Thiết bị WDM
Thiết bị WDM
Nguồn l1
Thu l1
Một sợi
l1
l2
Kênh ra
Kênh vào
Thu l2
Nguồn l2
Hình 2.4: Hệ thống ghép bước sóng theo hai hướng
2.3 Các tham số cơ bản của gép kênh quang theo bước sóng:
Các tham số cơ bản để miêu tả đặc tính các bộ ghép tách hỗn hợp là suy hao xen, xuyên kênh và độ rộng kênh.
2.3.1 Suy hao xen:
Được xác định là lượng công suất tổn hao trong tuyến truyền dẫn quang do c...
