vietquang_200489
New Member
Download miễn phí Báo cáo Các vấn đề về cơ sở thông tin quang
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I: HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 2
1. Sự ra đời và phát triển của hệ thống thông tin quang 2
2. Sơ đồ khái quát về hệ thống thông tin quang 3
3. Nguyên lý truyền dẫn ánh sợi trong sợi quang. 4
4. Cấu tạo cáp sợi quang 5
5. Phân loại cáp sợi quang 6
6. Dạng phân bố chiết suất trong sợi quang. 7
7. Sợi đa mode chiết suất nhảy bậc SI - MM 8
8. Sợi quang đa mốt có chiết suất giảm dần (MM - GI). 9
9- Sợi đơn mode có chiết suất bậc (SI - SM). 10
CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN NHÂN TỔN HAO TRONG TRUYỀN DẪN THÔNG TIN QUANG 11
1. Suy hao do hấp thụ 11
2. Suy hao do tán xạ 12
3. Suy hao do sợi bị uốn cong 13
4. Tán sắc trong thông tin quang 14
CHƯƠNG III: CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN QUANG VÀ QUANG ĐIỆN 16
1. Các bộ chuyển đổi điện quang 16
2. Nguyên lý chung 16
3. Diot phát sáng Led. 17
4. Diod laser LD 20
5. Các bộ chuyển đổi quang điện 23
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG TRONG THÔNG TIN QUANG 27
1. Khái quát 27
2. Các phương pháp đo suy hao trên đường truyền dẫn quang 28
3. Một số vấn đề kỹ thuật khi đo quang 30
4. Đo thử trên sợi quang và cáp quang 31
5. Các phép đo 32
PHỤ LỤC VIẾT TẮT 33
TÀI LIỆU THAM KHẢO 34
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:
loại theo điều kiện lắp đặt- Cáp chôn trực tiếp
- Cáp đặt trong cống
- Cáp thả dưới nước
- Cáp treo ngoài trời
- Cáp dùng trong nhà
6. Dạng phân bố chiết suất trong sợi quang.
Cấu trúc của sợi quang gồm 1 lõi bằng thuỷ tinh, có chiết suất lớn và một lớp bọc cũng bằng thuỷ tinh nhưng có chiết suất nhỏ hơn. Chiết suất của lớp bọc không đổi còn chiết suất của lõi nói chung là thay đổi theo bán kính .
Sự biến thiên chiết suất theo bán kinh được viết dưới dạng tổng quát sau:
với a > r; a £ r
Trong đó: + n1: chiết suất lớn nhất ở lõi
+ n2: chiết suất lớp bọc
+
+ a: bán kính lõi sợi
+ b: bán kính lớp bọc
+ g: số mũ quy định dạng biến thiên
+ r: khoảng cách tính từ trục đến điểm tính chiết suất
Một số giá trị hay dùng của g:
g = l: dạng tam giác
g = 2: dạng parabol
g = ¥: dạng nhảy bậc
Hình 4: Các dạng phân bố chiết suất
7. Sợi đa mode chiết suất nhảy bậc SI - MM
Là sợi có cấu tạo đơn giản nhất với chiết suất của lõi và lớp bọc khác nhau một cách rõ rệt như hình bậc thang. Các tia sáng từ nguồn quay phóng vào đầu sợi quang với góc tới khác nhau sẽ truyền theo những đường khác nhau.
Các tia sáng truyền trong lõi với vận tốc v =
n1 không đổi trong toàn bộ lõi sợi mà chiều dài đường truyền khác nhau nên thời gian truyền khác nhau.
Vì nl > n2 của vỏ nên tại mặt phân cách vỏ ruột chiết suất có bước nhảy.
Khi đưa một xung ánh sáng hẹp vào đáu sợi lại nhận được một xung ánh sáng rộng hơn ở cuối sợi. Do đó xảy ra hiện tượng tán sắc.
Hình 5: Sợi quang đa mode chiết suất nhảy bậc SI - MM
8. Sợi quang đa mốt có chiết suất giảm dần (MM - GI).
với a < r < b; a £ a
Hình 6. Sự truyền ánh sáng trong sợi GI - MM quang đa mode chiết suất giảm dần.
Vì chiết suất lõi thay đổi trên trục nên tia sáng truyền trong lõi bị uốn cong dần..
Đường truyền của các tia sáng trong sợi GI cũng không bằng nhau nên tốc độ cũng thay đổi theo. Các tia truyền xa trục có đường truyền dài hơn nhưng có vận tốc truyền lớn hơn và ngược lại.
Tia truyền dọc theo trục sợi có đường truyền ngắn nhất nhưng có vận tốc nhỏ nhất vì suất ở trục là lớn nhất.
Độ tán sắc của sợi GI nhỏ so với sợi SI.
Góc mở e ở đầu sợi GI cũng thay đổi theo bán kính r vì n1 là hàm biến thiên theo r.
N1 = nl (r)
sin q(r) =
- Trên trục sợi: r = 0 thì q(0) = qmax
r = a thì q(a) = 0
9- Sợi đơn mode có chiết suất bậc (SI - SM).
Khi giảm kích thước lõi sợi để chỉ có một mode sóng cơ bản truyền trong sợi thì gọi sợi là đơn mode. Do chỉ có một bước sóng truyền trong sợi nên độ tán sắc do đường truyền bằng O và sợi đơn mode có dạng chiết suất phân bố nhảy bậc.
Các thông số của sợi đơn mode thông dụng.
- Đường kính lõi: d = 2a = (9 ¸ 10) mm.
- Đường kính lớp bọc: D = 2b = 125 mm
- Độ lệch chiết suất: D = 0,03 = 3%
- Chiết suất lõi: n1 = 1,46
Độ tán sắc của sợi đơn mode nhỏ hơn nhiều so với sợi đa mode (kể cả loại GI). Đặc biệt ở bước sóng 1300nm độ tán sắc của sợi đơn mode, rất thấp. Do đó dải thông của sợi đơn mode rất rộng. Vì kích thước sợi đơn mode rất nhỏ nên đòi hòi kích thước linh kiện quang điện cũng phải tương đương và các thiết bị hàn nối sợi đơn mode phải có độ chính xác cao. Các yêu cầu này hiện nay công nghệ đáp ứng được. Do đó sợi đơn mode được dùng rất phổ biến.
CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN NHÂN TỔN HAO TRONG TRUYỀN DẪN THÔNG TIN QUANG
Công suất truyền đi trong sợi quang cũng bị suy hao. Nó suy hao theo quy luật hàm số mũ tương đương với tín hiệu điện.
Biểu thức tổng quát để tính độ tổn hao là:
Trong đó: p2: công suất quang tại điểm xét
pl: công suất đưa vào đầu sợi quang
a: hệ số suy hao
Suy hao tính hiệu trong truyền dẫn sợi quang có nhiều nguyên nhân. Ở đây ta chỉ xét một số nguyên nhân chủ yếu.
1. Suy hao do hấp thụ
Khi chế tạo sợi quang cho dù tinh khiết đến mấy thì vẫn lẫn một số tạp chất (các tạp chất như kim loại, ion...). Nó giống như một mảnh vải đen có thể hấp thụ ánh sáng rất tốt. Đặc biệt độ hấp thụ tăng vọt ở các bước sóng 950nm; 1240 nm; 1440nm..
Hình 7: Độ hấp thụ các tạp chất kim loại
Để có được sợi quang có độ suy hao dưới 1db cần có thuỷ tinh thật tinh khiết với đồng độ tạp chất không quá 10-8. Tuy nhiên thuỷ tinh tinh khiết cũng hấp thụ ánh sáng trong vùng cực tín và vùng hồng ngoại. Sự hấp thụ thay đổi theo từng bước sóng.
Hình 8:
2. Suy hao do tán xạ
Khi sóng điện từ truyền qua những chỗ không đồng nhất sẽ xảy ra hiện tượng tán xạ.
Khi kích thước của vùng đồng nhất khoảng một phần bước sóng thì chúng trở thành những nguồn điểm thách các tia sáng truyền qua chỗ này sẽ toả theo nhiều hướng. Một phần năng lượng của ánh sáng tiếp tục theo hướng cũ, phần còn lại truyền theo hướng ra xa nhau, có khi chúng còn truyền ngược trở lại nguồn quang.
Cần chú ý đặc biệt đến hiện tượng tán xạ Rayleigh. Độ suy hao của loại tán xạ này tỷ lệ nghịch với luỹ thừa bậc 4 của bước sóng nên suy giảm rất nhanh ở bước sóng dài.
Ở bước sóng 850nm suy hao do tán xạ Rayleigh của sợi Silicat khoảng 1 ¸ 2dB/1km và bước sóng 1310nm suy hao chi khoảng 0,3 dB/km ở bước sóng 1550 nm độ suy hao này còn thấp nữa.
3. Suy hao do sợi bị uốn cong
Khi sợi quang bị uốn cong, nó cũng làm tín hiệu suy hao đi một độ nhất định. Đặc biệt sợi đơn mode rất nhạy với những chỗ bị uốn cong, nhất là về phía bước sóng dài. Khi sợi bị uốn cong với bán kính uốn cong càng nhở thì độ suy hao càng lớn.
Thực tế, nếu hạn chế được độ cong của cáp trong bán kính cho phép thì độ suy hao này có thể bỏ qua.
Hình 9: Suy hao do uốn cong cáp thay đổi theo bán kính cong
Trong thông tin quang có 3 cửa sổ thông dụng
+ Cửa sổ thứ nhất ở bước sóng 850 nm:
Bước sóng này được xem là bước sóng có suy hao thấp nhất với các sợi quang được chế tạo ở giai đoạn đầu. Suy hao ở bước sóng này ít sử dụng.
Ngày nay bước sóng này ít sử dụng
+ Cửa sổ thứ 2 ở bước sóng 1310 nm.
Suy hao ở cửa sổ này tương đối thấp. Khoáng 0,5 ¸ 0,4 dB/km. Đặc biệt ở bước sóng này độ tán sắc rất thấp nên được sử dụng rộng rãi.
+ Cửa sổ thứ 3 ở bước sóng 1550 nm.
Hiện nay, suy hao ở bước sóng này là thấp nhất có thể dưới 0,2 dB/km.
Ưu điểm là tán sắc nhở và suy hao thấp. Tuy nhiên hiện nay bước sóng này ít được sử dụng nhưng trong tương lai sẽ được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là tuyến cáp quang biển.
4. Tán sắc trong thông tin quang
Tương tự tín hiệu điện. Tín hiệu quang khi truyền qua sợi quang cũng bị méo dạng. Hiện tượng này gọi là tự tán sắc. Sự tán sắc làm méo dạng tín hiệu Analog và làm xung bị chồng lấp trong tín hiệu Digital. Nó cũng làm hạn chế dải thông của đường truyền quang.
Tán sắc trong thông tin quang có thể chia ra làm các loại:
- Tán sắc mode
- Tán sắc sắc thể (gồm tán sắc chất liệu và tán sắc dẫn sóng).
Sợi đơn mode chỉ có tán sắc sắc thể.
Tán sắc mode thực chất 1à do ảnh hưởng của nhiều đường truyền năng lượng của ánh sáng phân bố thành nhiều mode. Mỗi mode lại truyền với thời gian truyền khác nhau.
Hình 10
* Tán sắc châu liệu:
Chiết suất của thuỷ tinh thay đổi th...