Tài liệu Luận văn: Tính toán thiết kế tuyến cáp quang theo quỹ công suất và thời gian lên trong hệ thống thông tin quang docx

Đề Tài : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TUYẾN CÁP QUANG THEO QUỸ CÔNG SUẤT VÀ THỜI GIAN LÊN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG... Sự Truyền Ánh Sáng Trong Sợi Quanggồm 1 lõi bằng thủy tinh có chiết suấ

Đề Tài :

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TUYẾN CÁP QUANG THEO QUỸ CÔNG SUẤT

VÀ THỜI GIAN LÊN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG

Nội Dung Đồ Án

PHẦN I

PHẦN II

Và Thời Gian Lên

Đặc Điểm Của Hệ Thống Thông Tin

Mã hóa

GiảiMã

quang

Thiết

bị phát

quang

BộLặp

Thiết

bị thu quang

Hình 1.2: Cấu hình của hệ thống thông tin

quang.

Sợi Quang Và Cáp Quang

SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long

Tia khúc xạ

Tia phản xạ Tia tới

Sự Truyền Ánh Sáng Trong Sợi Quang

gồm 1 lõi bằng thủy tinh có chiết suất n1 và 1 lớp bọc bằng thủy tinh

có chiết suất n2 Ánh sáng truyền trong lõi sợi quang sẽ phản xạ toàn

phần trên mặt tiếp giáp giữa lõi và lớp bọc do đó ánh sáng được

truyền đi xa.

Cấu Trúc Tổng Thể Của Sợi Quang

SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long

Phân Loại Sợi Quang

 Phân Loại Theo Vật Liệu Điện Môi

 Sợi Quang Thạch Anh

 Sợi Quang Thủy Tinh Đa Vật Liệu

 Sợi Quang Bằng Nhựa

 Phân Loại Theo Mode Truyền Dẫn

 Sợi Quang Đơn Mode

 Sợi Quang Đa Mode

 Phân Loại Theo Phân Bố Chiết Suất Khúc Xạ

 Sợi Quang Chiết Suất Phân Bậc

 Sợi Quang Chiết Suất Biến Đổi Đều

Suy Hao Trong sợi Dẫn Quang

 Suy Hao Do Hấp Thụ

 Suy Hao Do Tán Xạ

 Suy Hao Do Uốn Cong Sợi

 Suy Hao Lớp Vỏ Và Lõi

 Suy Hao Do Tán Sắc

SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long

Suy Hao Do Hấp Thụ

 Hấp Thụ Do Tạp Chất

Trong thủy tinh, các tạp chất như nước và các ion kim loại

chuyển tiếp đã làm tăng đặc tính suy hao, đó là các ion sắt,

crom, đồng và các ion OH

 Hấp Thụ Vật Liệu

Ở bước sóng dài thì sẽ suy hao nhỏ nhưng các liên kết nguyên

tử lại có liên quan tới vật liệu và sẽ hấp thụ ánh sáng có bước

sóng dài, trường hợp này gọi là hấp thụ vật liệu

 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

Suy Hao Do Tán Xạ

đều rất nhỏ của lõi sợi gây ra Đó là do những thay đổi rất nhỏ

trong vật liệu, tính không đồng đều về cấu trúc hoặc các

khuyết điểm trong quá trình chế tạo sợi

βT : Hệ số đẳng nhiệt của vật liệu

Tf : Nhiệt độ hư cấu

T f B

Suy Hao Do Uốn Cong Sợi

• Suy hao do uốn cong sợi : là suy hao ngoài bản

chất của sợi Khi bất kỳ một sợi dẫn quang nào đó bị

uốn cong có bán kính xác định thì sẽ có hiện tượng

phát xạ ánh sáng ra ngoài vỏ sợi và như vậy ánh sáng

lan truyền trong lõi sợi đã bị suy hao Có 2 loại uốn

cong :

 Uốn cong vĩ mô : là uốn cong có bán kính uốn cong

lớn tương đương hoặc lớn hơn đường kính sợi.

 Uốn cong vi mô : là sợi bị cong nhỏ 1 cách ngẫu

nhiên và thường bị sảy ra trong lúc sợi được bọc

thành cáp

Sự tán sắc làm méo dạng tín hiệu analog và làm

xung bị chồng lấp trong tín hiệu digital Sự tán sắc

làm hạn chế dải thông của đường truyền dẫn quang Các nguyên nhân gây ra tán sắc :

nhiều mode Mỗi mode lại truyền với vận tốc nhóm khác nhau nên thời gian truyền khác nhau

đơn sắc mà gồm một khoảng bước sóng nhất định Mỗi bước sóng lại có vận tốc truyền khác nhau nên thời gian truyền cũng khác nhau

bước sóng nên vận tốc truyền của ánh sáng có bước sóng khác nhau cũng khác nhau

Thiết Bị Thu Và Phát Quang

 Linh Kiện Phát Quang

 Diode Phát Quang ( LED )

 Laser Diode ( LD )

 Linh Kiện Thu Quang

 Photodiode PIN

 Photodiode APD

Cơ Chế Phát Xạ Ánh Sáng

H3.1 Mức Năng Lượng Và Quá Trình Chuyển Dịch

SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long

Sơ Đồ Phát Quang Của Laser Diode

Năng Lượng Của Photodiode PIN

SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long

Năng Lượng Của Photodiode APD

p

n p

i

Vùng thác Trường điện

Vùng nghèo

Trường tối thiểu cần thiết để tác động ion hoá

Trong Truyền Dẫn Số

Photodetector

Đồng hồ

Tín hiệu ra Khuếch đại Bộ cân bằng Bộ lọc

Trích thời gian

Mạch quyết định

Tín hiệu vào Tầng khuếch đại

SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long

Kỹ Thuật Ghép Kênh Phân Chia

Theo Thời Gian

Nguồn

phát

Khuyêch đại quang (EDFA)

Bộ chia quang

Khuyêch đại quang

Bộ tách kênh

Kênh1

Kênh4

Khối phát Blọck

Trễ quang

Sợi dẫn quang Tín hi u ệ

Sơ Đồ Ghép 4 Kênh Quang OTDM

Tính Toán Thiết Kế Tuyến Cáp

Quang Theo Quỹ Công Suất Và

Thời Gian Lên

 Mục Đích Của việc Thiết Kế Là Phải Đạt Được Các

Yêu Cầu Sau :

 Cự Ly Truyền Dẫn Theo Yêu Cầu

 Tốc Độ Truyền Dẫn

 Tỷ Số Lỗi Bit BER

 Để Đảm Bảo Cho Việc Thiết Kế Đạt Được Các Yêu

Cầu Đó Cần Phải Chọn Các Thành Phần Của Tuyến :

 Sợi Quang Đơn Mode Hay Đa Mode

 Kích Thước Lõi Sợi

 Chỉ Số Chiết Suất Mặt Cắt Lõi

SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long

 Băng Tần Hoặc Tán Sắc

 Suy Hao Của Sợi

 Khẩu Độ Hay Bán Kính Trường Mode

 Nguồn Phát Là LD Hay LED

Tỷ Số Lỗi Bit ( BER )

10 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 -7 10 -8 10 -9 10 -10 10 -11 10 -12

BER = ½ erfc(Q)

1 2 3 4 5 6 7

5 10 15 20

S/N (dB )

SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long

Nhập các thông số của tuyến : -Tốc độ bit

-Loại mã truyền dẫn -Số mối hàn

- Số conector

- Bước sóng làm việc của tuyến -Chiều dài của tuyến

Nhập loại linh kiện -công suất của nguồn phát:LED,LD,LDDM

Tính TSTạo các tổ hợp từ linh kiện

Tính Tth

QUÁ TRÌNH

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Không có tổ hợp nào thỏa mãn yêu cầu

Tính BER_th?

A

Điều kiện về BER_th<BERo

Xuất tổ hợp thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật