Download miễn phí Đồ án Hệ thống thông tin quang - Thiết kế tuyến cáp quang Hà nội - Hải phòng
Các thành phần chính của tuyến truyền dẫn cáp sợi quang gồm phần phát quang, cáp sợi quang và phần thu quang.
Phần 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 các lớp vỏ bọc xung quanh để bảo vệ khỏi tác động có hại của môi trường. Phần thu quang do bộ tách sóng quang và các mạch khuyếch đại, tái tạo tín hiệu hợp thành.
Ngoài các thành phần chủ yếu này, tuyến thông tin quang còn có các bộ nối quang- conector, các mối hàn, các bộ chia quang và các trạm lắp tất cả tạo nên một truyền thông tin hoàn chỉnh.
Nguồn phát quang ở thiết bị phát có thể sử dụng diode phát quang LED hay lazer bán dẫn LD. Cả hai loại nguồn phát quang này đều phù hợp cho các hệ thống thông tin quang với TH quang đầu ra có tham số biến đổi tương ứng với sự thay đổi của dòng điều biến. TH điện ở đầu vào thiết bị phát quang ở dạng số hay đôi khi có dạng tương tự và thiết bị phát sẽ có nhiệm vụ biến đổi TH này thành TH quang
http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2014-03-23-do_an_he_thong_thong_tin_quang_thiet_ke_tuyen_ca.lUGRNNsJs2.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-64724/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:
ần góc tới nằm trong một giới hạn nhất định mới có thể đưa được vào lõi quang.
Hình 1.4: Góc nhận của sợi quang
Trên hình vẽ tại điểm đưa vào sợi quang được chia thành 3 môi trường liền nhau có chiết suất khúc xạ khác nhau. Đó là môi trường không khí, lõi và vỏ của sợi quang có giá trị chiết suất lần lượt là n0(-1), n1 và n2.
ở đây góc nhận lớn nhất là qmax là góc mở đối với tia số (2) có góc tới bằng góc tới hạn qc.
Tại biên của không khí và lõi, lõi và vỏ áp dụng định luật Smell cho ta hai phương trình:
Sin qmax = n1Sin qc.
Sin (900 -qc)= Cos qc =
Khi n1 = n2 thì góc mở được tính : Sin qmax == n1
Trong đó D = (n1 - n2)/n1: Độ lệch chiết suất tương đối
Các tia sáng đưa tới sợi quang với các góc nằm trong góc mở lớn nhất của sợi sẽ truyền lan suốt dọc theo lõi sợi bằng cách lặp đi lặp lại các phản xạ toàn phần giữa biên của lớp lõi và vỏ.
3. ánh sáng truyền qua sợi quang đa mode bậc:
Sợi quang đa mode chiết suất ánh sáng bậc có chiết suất lõi không đổi, đường kính lõi gần bằng 100mm, bọc bên ngoài là vỏ cũng bằng lớp thuỷ tinh có đường kính lớn hơn và chiết suất bé hơn lõi. Độ rộng băng tần đạt 100MHz Km. Khi một tia sáng đi vào sợi quang với một góc tương đối hẹp, nó bị phản xạ liên tục ở đường biên cho tới khi nó chạy ra ở đầu cuối.
Hình 1.5: Các tia sáng truyền đi cắt trục quang đa mode bậc
Loại sợi quang này truyền được hàng ngàn dạng sóng khác nhau. Khi các tia sáng chiếu vào đầu sợi quang, chúng truyền với nhiều tốc độ khác nhau, lần lượt phản xạ qua các mặt tiếp giáp giữa lõi và vỏ và đi ra ngoài sợi quang không cùng một thời gian. Do đó mà các xung ánh sáng ở đầu ra so với đầu vào thì bề rộng của xung thường bị nới rộng ra. Điều này dẫn đến việc truyền xung ánh sáng trong sợi đa mode bậc tín hiệu dễ bị sai lệch.
Các tham số cơ bản:
Để đặc trưng cho dạng sóng truyền trong sợi quang, người ta tính ra các đại lượng tần số chuẩn hoá F:
F=
Trong đó: l là bước sóng của tia sáng
A là góc mở với A = Sin qc =
n1, n2: lần lượt là chiết suất lõi và vỏ
a : bán kính lõi sợi
Trong sợi đa mode bậc gồm nhiều dạng sóng, trong đó có các tia cơ bản (LP01) là những tia truyền vào lõi sợi quang với góc tới a0 = 900 thì những tia truyền trong lõi sẽ song song với trục của lõi. Còn các tia khác lần lượt với bậc cao hơn tạo thành góc qc cho đến bậc cao nhất (LP11) là những tia có góc tới hạn tới góc giới hạn qc thì những tia này lần lượt phản xạ nhiều lần qua mặt phân cách giữa lõi và vỏ sợi quang.
4. ánh sáng truyền qua sợi quang đơn mode:
a- Đặc điểm:
Để tránh vấn đề tán sắc giữa các mạch là thiết kế sợi quang dẹt sao cho nó chỉ truyền một mode. Vì chỉ có một mode lan truyền nên không lệch thời gian ở cuối sợi, không méo tín hiệu do đó sợi có băng tần lớn và cho phép truyền được lượng thông tin rất lớn đi xa. Lượng thông tin đạt được là 100Gb/s, bước sóng l = 1.300nm
b- Cấu trúc cơ bản của sợi quang đơn mode tối ưu:
Loại sợi quang đơn mode l = 1.300nm có đặc điểm quan trọng là suy hao bằng 0 tại bước sóng 1.300nm nên gọi là sợi quang tối ưu. Sự phân bố công suất trong lõi sợi hầu hết là công suất quang truyền trong lõi, khi mà bước sóng tăng cao hơn bước sóng cắt thì một phần truyền ra ngoài lõi. Về cấu trúc của sợi quang tối ưu có 2 dạng cơ bản sau:
Loại chỉ số đơn bậc: Có đường kính trường mode khoảng 10mm, góc mở l = 0,11. Như vậy loại cấu trúc này có hệ số khúc xạ, hệ số góc mở lớn.
Loại chỉ số 3 bậc: Loại này có đường kính mode bé khoảng 9mm
IV- Suy hao trong sợi quang
Đo suy hao quang để xác định suy hao công suất ánh sáng lan truyền trong sợi quang. Nếu suy hao nhỏ hơn thì sẽ cho phép khoảng cách truyền dẫn tín hiệu lớn hơn.
Suy hao tín hiệu được định nghĩa là tỉ số công suất quang lối ra Pout của sợi quang có độ dài L và công suất quang đầu vào Pin. Tỉ số công suất này là một hàm của bước sóng.
a =
Suy hao sợi quang có thể chia thành các loại:
1. Suy hao hấp thụ:
Hấp thụ do các thiếu hụt nguyên tử trong thành phần phân tử. Việc thiếu hụt này là những cấu trúc nguyên tử chất liệu chế tạo sợi quang. Các suy hao này chở nên đáng kể khi sợi chịu các bức xạ nguyên tử mạch.
Hấp thụ do nguyên tử không thuần khiết trong chất liệu thủy tinh. Chủ yếu do sự chuyển hoá các ion kim loại như Crôm, coban, đồng...Các suy hao hấp thụ này xuất hiện do chuyển tiếp các điện tử giữa các mức năng lượng lớn bên trong không được làm đầy của các ion này hay do các chuyển tiếp từ ion này tới ion khác.
Hấp thụ vật liệu do các dải hấp thụ điện tử trong vùng cực tím và các dải dao động nguyên tử trong vùng hồng ngoại. Quá trình hấp thụ xuất hiện khi một photon tương tác với một điện tử trong vùng hoá trị và kích thích điện tử lên vùng cao hơn.
2. Suy hao tán xạ: Còn gọi là suy hao tán xạ Rayleigh
Tán xạ Rayleigh là một hiện tượng mà ánh sáng bị tán xạ theo các hướng khác nhau khi nó gặp phải một vật nhỏ có kích thước không quá lớn so với bước sóng của ánh sáng.
Độ suy hao của tán xạ Rayleigh tỉ lệ nghịch với luỹ thừa bậc 4 của bước sóng (a )
Nguyên nhân:
Do cấu trúc sợi quang không đồng nhất gây ra:
Các sợi quang thực tế không thể có cấu trúc tròn lý tưởng và cấu trúc hình trụ đều dọc suốt vỏ và lõi sợi. Tại bề mặt biên giữa lõi và vỏ đôi chỗ có sự gồ ghề không nhẵn, tại những chỗ này ánh sáng bị tán xạ và một vài chỗ phát xạ ánh sáng ra ngoài. Như vậy những chỗ không bằng phẳng này gây nên suy hao, nó làm tăng suy hao quang vì có các phản xạ bất bình thường đối với ánh sáng lan truyền.
3. Suy hao do sợi bị uốn cong:
Suy hao vi cong: Khi sợi quang chịu những lực nén không đồng nhất thì trục của sợi quang bị uốn cong đi một lượng nhỏ làm tăng suy hao của sợi quang. Sự suy hao này xuất hiện do tia sáng bị lệch trục đi khi đi qua những chỗ uốn cong đó.
Suy hao uốn cong: Khi sợi bị uốn cong bán kính uốn cong càng nhỏ thì suy hao càng tăng. ( H1.7).
V- Méo TH trong các ống dẫn sóng quang
Khi truyền TH trên sợi quang, nó sẽ bị suy hao và méo là hai điều khó tránh khỏi. Méo TH là do tác động của tán sắc mode và trễ giữa các mode.
Có thể hiểu tán sắc mode là sự giãn xung xuất hiện trong một mode do vận tốc nhóm là biểu hàm của bước sóng l. Vì tán sắc mode phụ thuộc vào bước sóng nên tác động của nó tăng theo độ rộng phổ của nguồn sáng.
Yếu tố khác làm tăng độ giãn xung là trễ giữa các mode do mỗi mode có giá trị vận tốc nhóm khác nhau, tại cùng một tần số.
Khái niệm “Vận tốc nhóm ” là tốc độ truyền năng lượng của mode trong sợi.
Hình 1.8 : Quá trình giãn và suy giảm xung lân cận khi truyền trong sợi
a) Hai xung ban đầu tách rời nhau.
b) Hai xung chồng lên nhau nhưng không tách được.
c) Các xung chồng lên nhau khó tách được.
d) Các xung chồng lên nhau rất nhiều và không tách được.
VI- Tán xạ trong sợi quang:
1. Hiện tượng, nguyên nhân và ảnh hưởng:
Khi truyền dẫn các TH digital qua sợi quang, xuất hiện hiện tượng dãn rộng các xung ánh sáng ở đầu thu, thậm chí trong một số trường hợp các xung lân cận đè lên nhau, khi đó không phân biệt được các xung đư...
