bai giang thong tin quang

thong tin quang

Sơ lược

Hệ thống Thông tin Quang

Sinh viên: Đỗ Quốc Khánh

Lớp: Điện tử Viễn Thông 2A

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang

Sự phát triển của thông tin Quang

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang

Từ khi ra đời đến nay hệ thống thông tin quang đã trải qua 5 thế hệ:

• Thế hệ thứ nhất: Được triển khai sử dụng từ năm 1978, làm việc ở bước sóng λ ≈ 850nm, tốc nm, tốc

độ truyền tin khoảng (50nm, tốc 10nm, tốc 0nm, tốc )Mb/s, khoảng cách lặp đạt 10nm, tốc Km.

• Thế hệ thứ hai: Được triển khai vào đầu những năm 1980nm, tốc , làm việc ở bước sóng λ = 130nm, tốc 0nm, tốc nm,

tốc độ truyền tin khoảng 10nm, tốc 0nm, tốc Mb/s, khoảng cách lặp đạt 50nm, tốc Km.

• Thế hệ thứ ba: Đầu năm 1990nm, tốc hệ thống thông tin quang thế hệ thứ ba được đưa vào hoạt động

hệ thống, làm việc ở bước sóng 1550nm, tốc nm, tốc độ truyền tin lên đến 2,5 Gbit/s, khoảng cách lặp có thể đạt từ (50nm, tốc  70nm, tốc ) Km.

• Thế hệ thứ tư: Được ra đời liên quan đến việc tăng tốc độ truyền dẫn nhờ ghép kênh theo tần

số và tăng khoảng lặp nhờ dùng các bộ khuếch đại quang Hệ thống thông tin quang kết hợp ra đời và phát triển, hệ thống làm việc ở bước sóng 1550nm, tốc nm, tốc độ truyền tin 2,5 Gb/s, tỷ lệ lỗi bít

cỡ 10nm, tốc -9, cự ly khoảng lặp lên tới hàng trăm km

• Thế hệ thứ năm: Hiện nay thế hệ thứ năm (thế hệ truyền dẫn quang Soliton) đang được thử

nghiệm trong phòng thí nghiệm tốc độ truyền tin có thể đạt 10nm, tốc Gb/s và cao hơn nữa, khoảng cách tuyến có thể lên tới hàng nghìn km.

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang

• Khác với thông tin hữu tuyến và vô tuyến với môi trường truyền dẫn là dây dẫn và không gian.Với Thông tin Quang thì thông tin được chuyển thành ánh sáng và sau đó ánh sáng được truyền qua sợi quang và biến đổi thành tín hiệu ban đầu

Bộ thu quang

(O/E)

Nguồn Phát quang

(E/O) Sợi quang Sợi quang

Trặm lặp

Bộ Thu Quang

(O/E)

T Hiệ

T h

Bé Phát quang

(E/O)

Hệ thống truyền dẫn

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang

Đặc tính của thông tin Quang

•Có băng thông lớn

•Suy hao truyền dẫn thấp

•Kích thước trọng lượng nhỏ nhẹ

•Xuyên âm nhỏ,cách điện tốt

•Không chịu ảnh hưởng bởi can nhiễu điện từ

•Tính bảo mật cao

•Nguyên liệu chế tạo sẵn có và rẻ(silic)

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang

Cấu tạo của sợi Quang và cáp Quang

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang

• Có thể xem đơn giản sợi quang bao gồm một sợi dây thủy tinh

Silic bao bởi một lớp áo có chỉ số chiết suất thấp hơn của lõi

Core Cladding Coating

Cấu tạo sợi Quang

Sợi Quang

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang

• Tùy theo sự thay đổi chiết suất tại mặt phân cách giữa lõi và áo của sợi quang,chia ra làm 2 loại sợi

+ Sợi chỉ số bậc SI-Step-Index

+Sợi chỉ số biến thiên GI-Graded-Index

50nm, tốc m 50nm, tốc m

n1

n1

a) Sợi SI b) Sợi GI

Sơ lược Hệ thống thông tin

Quang

Phân loại sợi quang

Mode của sợi quang có thể hiểu là phương thức lan truyền sóng của sợi

+Sợi đơn mode SM(Single Mode)

+Sợi đa mode MM(Multi Mode)

Trong thực tế các sợi đơn mode đều là SI

125 m

n1

n2

9

m

Phân bố chiết suất của sợi đơn mode

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang

• Cáp quang có nhiều loại khái niệm khác nhau về cấu trúc nhưng

nói chung cáp quang có các thành phần chủ yếu sau:

+Sợi gia cường

+Chất làm đầy

+Sợi quang

+Vỏ bọc

Cáp Quang

Vỏ cáp(Nhựa PE) Lớp vỏ kimloại Lớp vỏ nhựa thứ 2 Ống lỏng chứa sợi quang Ống đệm đầy

Sợi quang Gia cường trung tâm

Chất đệm đầy

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang

Yêu cầu đối với cáp quang +Chịu được lực kéo,uốn

+Không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ

+Không thấm nước

+Làm việc ổn định với nhiệt độ,ít bị bão hòa

+Trọng lượng kích thước nhỏ

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang

Truyền dẫn tia sáng trong sợi quang

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang

• Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng dựa vào hiện tượng khúc xạ và phản xạ toàn phần của tia sáng giữa hai môi trường có chỉ số chiết suất khác nhau

Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi Quang

Tia khúc xạ

Tia phản xạ Tia tới

Môi trường 2: n2

Môi trường 1: n1

1’

1 2

2’



T



Snelious :n1sin = n2sin

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang

Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang

Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi Quang

n1

n2 n

Lớp áo (cladding) n2

Lớp áo (cladding) n2

Lõi (core) n1

H×nh 1.3 Nguyªn lý truyÒn dÉn ¸nh s¸ng trong sîi quang

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang

Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang

• Với sợi SI (Step – index)

Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi Quang

n2 n1

n

n2

n2

n1 > n2

H×nh 1.4 Sù truyÒn ¸nh s¸ng trong sîi quang cã chiÕt suÊt nh¶y bËc (SI)

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang

Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang

• Với sợi GI(Graded-index)

Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi Quang

n(r)

n1

n2

n2

n2

H×nh 1.5 Sù truyÒn ¸nh s¸ng trong sîi GI

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang

Nhược điểm của thông tin Quang

• Khó đấu nối (thẳng,láng bóng)

• Lỗi khi chuyển đổi tín hiệu quang<=>điện

• Đắt đỏ (thiết bị thu,phát)

• Thiếu sự tiêu chuẩn hóa trong các nghành

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang

Các nguồn thu và phát Quang