luận văn thạc sĩ kỹ thuật ghép kênh quang pptx

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI



LUẬN VĂN THẠC SỸ


ĐỀ TÀI : KĨ THUẬT GHÉP KÊNH QUANG
HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ: TRIỆU QUỐC KHANH
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Mã số: 102
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN NAM QUÂN


Hà Nội , năm 2011


Đại Học Mở Hà Nội
Luận văn tốt nghiệp Triệu Quốc Khanh


- 2 -

LI NểI U
Trong nhng nm gn õy chỳng ta ó chng kin s phỏt trin vt bc cu khoa
hc k thut. c bit l lnh vc in T Vin Thụng v cụng ngh thụng tin.
Song hnh cựng ú cụng ngh truyn dn cng phỏt trin vi tc rt cao.
Ni tri lờn l cụng ngh truyn dn quang. Vi nhng u th v cụng ngh nh

bng thụng rng , c ly xa, cht lng thụng tin tt, dung lng cao, gim bt s
nh hng ca súng in t
Hin nay thụng tin quang ó t c nhiu tin b ỏng k. Trong ú phi
núi n k thut ghộp kờnh quang. Nú thc hin ghộp tớn hiu ỏnh sỏng truyn
dn trờn si quang. Ghộp kờnh quang nhm mc ớch tng dung lng gim suy hao
ca kờnh truyn dn v cú kh nng to ra nhng kờnh thụng tin cú tc rt cao ,
gim c chi phớ u t.
c im chớnh ca k thut ghộp kờnh quang l cụng ngh ghộp kờnh quang
theo bc súng WDM ( Wavelength Division Multiplexer ).
c s giỳp , hng dn, ch bo tn tỡnh ca TS Nguyn Nam Quõn
, s hp dn ca cụng ngh , cựng vi nhng kin thc ó hc ti khoa Cụng ngh
in t Thụng tin Vin i hc M H Ni hc viờn Triu Quc Khanh ó chon
ti cho lun vn tt nghip ca mỡnh l K thut ghộp kờnh quang .
Ton b ni dung ca lun vn c trỡnh by bao gm 5 chng v phn kt
lun chung c xõy dng trờn c s tham kho thờm mt s ti liu.
Chng 1 Gii thiu nhng khỏi nim , nhng nguyờn lý c bn v nhng c
im chớnh ca cụng ngh ghộp kờnh quang theo bc súng WDM ( Wavelength
Division Multiplexer)
Chng 2 - t n mt s phn t trong thit b WDM nh kt cu c bn,
nguyờn lý hot ng ca h thng WDM. Phn t phỏt quang, phn t thu quang,
cỏc b ghộp kờnh quang.


Đại Học Mở Hà Nội
Luận văn tốt nghiệp Triệu Quốc Khanh


- 3 -

Chng 3 - t n mt s vn hn ch ca cụng ngh WDM. Nh khong

cỏch kờnh bc súng vi vn xuyờn õm gia cỏc kờnh, vn suy hao, vn
tỏn sc vi bự sc, vn nh hng ca hiu ng phi tuyn.
Chng 4 Núi v mt s thit b ca h thng WDM trong ú cú thit b OADM,
thit b khuch i si quang, thit b ni chộo OXC.
Chng 5 - t ti nhng ng dng ca WDM vo mng truyn ti trong ú cú
gii thiu qua v mng truyn ti v quỏ trỡnh phỏt trin ca nú, cu trỳc mng
truyn ti da trờn cụng ngh WDM, vn bo v v khụi phc trong mng
WDM.
Trong qua trỡnh thc hin lun vn ny do kin thc cũn cú hn , thiu v thc
t , kinh nghim chuyờn mụn nờn em cha th hin ht v cht ch mi vn .
Khụng th trỏnh khi nhng thiu sút . Kinh mong cỏc thy trong hi ng ca
khoa gúp ý b xung thờm giỳp em lun vn hon thin hn v cú tớnh thc t .
Em xin chõn thnh cm n!

Hc viờn thc hin : Triu Quc Khanh









§¹i Häc Më Hµ Néi
LuËn v¨n tèt nghiÖp TriÖu Quèc Khanh


- 4 -

Chương 1:
GIỚI THIỆU
1.1.KHÁI NIỆM WDM
Kể từ khi hệ thống truyền dẫn quang được đưa vào khai thác trên mạng viễn
thông, với các ưu điểm của mình về băng thông, về cự ly, chất lượng thông tin
không bị ảnh hưởng của sóng điện từ, v.v… Càng ngày các dịch vụ viễn thông càng
trở nên đa dạng và phức tạp với một nhu cầu về lưu lượng ngày càng lớn như các
dịch vụ internet, ISDN, v.v… Trong vài năm trở lại đây, công nghệ thông tin quang
đã đạt được nhiều tiến bộ đáng kể, trong đó phải kể đến kĩ thuật ghép kênh quang,
nó thực hiện ghép các tín hiệu ánh sáng để truyền dẫn trên sợi quang. Ở đây, việc
thực hiện ghép kênh sẽ không có một quá trình biến đổi điện nào. Mục tiêu của
ghép kênh quang nhằm tăng dung lượng kênh truyền dẫn, bên cạnh đó nó còn tạo ra
khả năng xây dựng các tuyến thông tin quang có tốc độ rất cao. Khi tốc độ đường
truyền đạt tới một mức nào đó người ta thấy các hạn chế của các mạch điện trong
việc nâng cao tốc độ truyền dẫn. Ví dụ khi tốc độ đạt tới hàng chục Gb/s, bản thân
các mạch điện tử sẽ không thể đảm bảo đáp ứng được xung tín hiệu cực kì hẹp,
thêm vào đó, chi phí cho các giải pháp trở nên tốn kém do cơ cấu hoạt động đòi hỏi
công nghệ rất cao. Do đó, kĩ thuật ghép kênh quang đã ra đời và khắc phục được
những hạn chế trên.
Mặc dù vậy, trong các hệ thống thông tin điểm nối điểm thông thường trước
đây, một sợi quang chỉ truyền dẫn một bước sóng, với một nguồn phát quang ở phía
phát và một bộ tách sóng quang ở phía thu. Với một hệ thống như vậy, dải phổ của
tín hiệu quang truyền qua sợi thực tế rất hẹp so với dải thông mà các sợi truyền dẫn
quang có thể truyền dẫn với suy hao nhỏ(hình 1.1).





§¹i Häc Më Hµ Néi

LuËn v¨n tèt nghiÖp TriÖu Quèc Khanh


- 5 -


Bên cạnh đó, nếu ta muốn tăng dung lượng của hệ thống thì phải thêm sợi
quang. Để giải quyết cả hai vấn đề trên người ta nảy ra ý tưởng truyền dẫn đồng
thời nhiều tín hiệu quang từ các nguồn quang khác nhau với các bước sóng khác
nhau cho các nguồn thông tin độc lập. Kĩ thuật ghép kênh theo bước sóng WDM sẽ
thực hiện ý tưởng này. Vậy công nghệ WDM là gì ?
Công nghệ ghép kênh theo bước sóng quang (WDM) là công nghệ trong một
sợi quang đồng thời truyền dẫn nhiều bước sóng tín hiệu quang. Nguyên lý cơ bản
là tín hiệu quang có bước sóng khác nhau ở đầu vào được tổ hợp lại (ghép kênh) và
phối ghép trên cùng một sợi quang của đường dây cáp quang để truyền dẫn, ở đầu
thu tín hiệu bước sóng tổ hợp đó được phân giải ra (tách kênh) và xử lý khôi phục
lại tín hiệu gốc rồi đưa vào các đầu cuối khác nhau, do đó gọi công nghệ này là
ghép kênh chia bước sóng quang hay còn gọi tắt là công nghệ ghép kênh bước sóng.
Công nghệ WDM ra đời nhằm khai thác đầy đủ tiềm năng băng rộng của sợi
quang, thực hiện thông tin siêu cao tốc có ý nghĩa rất quan trọng nhất là hiện nay có
thêm bộ khuếch đại trộn Erbium (EDFA) thì WDM càng có sức hấp dẫn to lớn với
mạng thông tin hiện đại.
Hấp thụ do tạp chất
Tán xạ
Rayleigh

Hấp thụ
đi
ện tử

Hấp thụ
V
ật liệu

Bước sóng (µm)
0,01

0,1

1

1
0

0,02

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

Hình 1.1 Đặc tính suy hao sợi quang theo bước
song

Hệ số suy hao (dB/km)


§¹i Häc Më Hµ Néi
LuËn v¨n tèt nghiÖp TriÖu Quèc Khanh


- 6 -

Sợi quang
O(
λ
1

λ
n
)

MUX

MUX
I
1

(
λ
1
)

I
n
(
λ
n
)

O
1
(
λ
1
)

O
n
(
λ
n
)

I(
λ
1

λ
n
)
Hình 1. 2 Mô tả tuyến thông tin quang có ghép bước sóng


1.2.NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA WDM.
Nguyên lý cơ bản WDM có thể minh hoạ như ở hình 1.2




Giả sử có các nguồn làm việc ở các bước sóng khác nhau λ
1
, λ
2
, λ
3
, , λ
j
, ,
λ
n
. Các tín hiệu quang ở các bước sóng khác nhau này sẽ được ghép vào cùng một
sợi dẫn quang. Các tín hiệu có bước sóng khác nhau được ghép lại ở phía phát nhờ
bộ ghép kênh; bộ ghép bước sóng phải đảm bảo có suy hao nhỏ và tín hiệu sau khi
được ghép sẽ được truyền theo sợi tới phía thu. Các bộ tách sóng khác nhau ở phía
đầu thu sẽ nhận lại các luồng tín hiệu với các bước sóng riêng rẽ này sau khi chúng
qua bộ giải ghép bước sóng.
Có hai phương án thiết lập hệ thống truyền dẫn sử dụng ghép bước sóng

quang WDM.
* Truyền dẫn một chiều hai sợi (hình 1.3)
WDM một chiều là tất cả các kênh quang cùng trên một sợi quang truyền
dẫn theo cùng một chiều, ở đầu phát mang các tín hiệu có bước sóng khác nhau và
đã điều chế λ
1
, λ
2
, , λ
n
thông qua bộ ghép kênh tổ hợp lại với nhau và truyền dẫn
một chiều trên một sợi quang. Vì các tín hiệu được mang thông qua các bước sóng
khác nhau, do đó sẽ không lẫn lộn. ở đầu thu, bộ tách kênh quang tách những tín


Đại Học Mở Hà Nội
Luận văn tốt nghiệp Triệu Quốc Khanh


- 7 -

n

1


n
B
ghộp
kờnh

B
tỏch
kờnh
M
ỏy phỏt
quang
Mỏy phỏt
quang
Mỏy thu
quang
Mỏy thu
quang
1

n



1

2


n

Si quang

n

1

B
tỏch
kờnh
B
ghộp
kờnh
Mỏy thu
quang
Mỏy thu
quang
Mỏy phỏt
quang
Mỏy phỏt
quang
1

n




1


2



n

Si quang
Hỡnh 1.3 S trruyn dn mt chiu trờn hai si quang

hiu cú bc súng khỏc nhau, hon thnh truyn dn tớn hiu quang, hng ngc
li truyn dn qua mt si quang khỏc, nguyờn lý ging nh trờn.







* Truyn dn hai chiu mt si (hỡnh 1.4)
WDM hai chiu l kờnh quang trờn mi si cựng truyn dn theo hai chiu
khỏc nhau, dựng cỏc bc súng tỏch ri nhau thụng tin hai chiu (song cụng).
V mt phỏt trin v ng dng h thng WDM mt chiu tng i rng rói.
H thng WDM hai chiu thỡ yờu cu phỏt trin v ng dng cao hn, ú l vỡ khi
thit k v ng dng h thng WDM hai chiu cn phi xem xột n nhõn t ca
cỏc h thng then cht, nh hn ch can nhiu xuyờn kờnh (MPI) cn phi chỳ ý
n cỏc vn nh hng ca phn x quang, cỏch ly gia cỏc kờnh hai chiu, tr
s v loi hỡnh ca xuyờn õm, tr s mc in ca cụng sut truyn dn trờn hai
chiu v s ph thuc vo nhau gia chỳng, Nhng i vi h thng WDM mt
chiu thỡ h thng WDM hai chiu gim c s lng b khuch i si quang v
ng dõy.


Đại Học Mở Hà Nội
Luận văn tốt nghiệp Triệu Quốc Khanh

- 8 -

Mỏy phỏt
quang
Mỏy phỏt
quang
Mỏy thu
quang
Mỏy thu
quang
-

-

-

-

-

-


B
ghộp/tỏch
kờnh

B
ghộp/tỏch

kờnh
Mỏy thu
quang
Mỏy thu
quang
Mỏy phỏt
quang
Mỏy phỏt
quang
-

-

-

-

-

-


1


n
1

n

1

n
1

n

1

n

Si quang


1

2


n



1


2

n

Hỡnh 1.4- S truyn dn hai chiu trờn mt si quang




1.3.C IM CHNH CA CễNG NGH WDM
1.3.1 Tn dng c ti nguyờn di tn rt rng ca si quang
Cụng ngh WDM tn dng ti nguyờn bng rng to ln ca si quang(on
súng tn hao thp), lm cho dung lng truyn dn ca mt si quang so vi truyn
dn bc súng n tng t vi ln n vi chc ln, t ú tng dung lng truyn
dn ca si quang, h giỏ thnh, cú giỏ tr ng dng v giỏ tr kinh t rt ln.
Vớ d, hin nay h thng thụng tin si quang ch truyn dn trong mt kờnh
tớn hiu bc súng, m bn thõn si quang trong khu vc bc súng cú khu vc tn
hao thp rt rng, cú rt nhiu bc súng cú th s dng nh hin nay, ngi ta s
dng ch l mt b phn rt nh trong ph tn tn hao thp ca si quang. Mc dự
s dng ton b di tn khu vc khuch i ca b khuch i si quang trn


Đại Học Mở Hà Nội
Luận văn tốt nghiệp Triệu Quốc Khanh


- 9 -

Erbium (EDFA) (1530 1565nm), cng ch chim 1/6 di tn ca nú. Cho nờn
cụng ngh WDM tn dng rng bng rt ln ca si quang n mode, do ú
mc rt ln ó gii quyt vn gii tn truyn dn
1.3.2 ng thi truyn dn nhiu tớn hiu

Vỡ trong cụng ngh WDM s dng cỏc bc súng c lp vi nhau, do ú cú
th truyn dn nhng tớn hiu cú c tớnh hon ton khỏc nhau, thc hin vic tng
hp v chia cỏc tớn hiu dch v vin thụng, bao gm tớn hiu s v tớn hiu tng
t, tớn hiu PDH v tớn hiu SDH, truyn dn hn hp tớn hiu a phng tin(nh
õm tn, th tn, s liu, vn bn, ho ).
1.3.3 Thc hin truyn dn hai chiu trờn mt si quang
Do nhiu phng tin thụng tin u dựng phng thc hon ton song
cụng(nh in thoi), do ú dựng cụng ngh WDM cú th tit kim c lng u
t ln cho ng dõy.
1.3.4 Nhiu ng dng
Cn c vo nhu cu, cụng ngh WDM cú th cú th cú rt nhiu ng dng
nh: mng ng trc ng di, mng phõn phi kiu qung bỏ, do ú rt quan
trng i vi ng dng mng.
1.3.5 Tit kim u t cho ng dõy
Do cụng ngh WDM cú th ghộp kờnh N bc súng truyn dn trong mt si
quang n mode, vỡ vy khi khong cỏch v dung lng ng truyn tng lờn ta cú
th tit kim c s lng ln si quang. Bờn cnh ú, cụng ngh WDM cũn
thun tin cho vic m rng dung lng h thng thụng tin si quang ó xõy dng,
ch cn h thng c cú d cụng sut tng i ln, thỡ cú th tng thờm dung
lng m khụng cn phi thay i nhiu i vi h thng c.




§¹i Häc Më Hµ Néi
LuËn v¨n tèt nghiÖp TriÖu Quèc Khanh


- 10 -

1.3.6 Giảm yêu cầu siêu cao tốc đối với linh kiện
Khi tốc độ truyền dẫn tăng lên, tốc độ tương ứng của nhiều linh kiện quang
điện là không đủ. Về mặt này công nghệ WDM có thể giảm yêu cầu rất cao đối với
tính năng của một số linh kiện, đồng thời lại có thể truyền dẫn dung lượng lớn.
1.3.7 Kênh truyền dẫn IP
Ghép kênh bước sóng đối với khuôn dạng(format) số liệu là trong suốt, tức là
không có quan hệ gì với tốc độ của tín hiệu và phương thức điều chế về điện. Ghép
kênh bước sóng cũng là biện pháp mở rộng và phát triển mạng lý tưởng, là cách
thuận tiện để đưa vào dịch vụ băng rộng mới(ví dụ IP, ). Thông qua việc tăng thêm
một bước sóng phụ có thể đưa vào mọi dịch vụ mới hoặc dung lượng mới mong
muốn, thí dụ hiện nay hoặc sau này thực hiện công nghệ IP trên WDM.
1.3.8 Tính linh hoạt, tính kinh tế và độ tin cậy cao của cấu hình mạng
Sử dụng công nghệ WDM trong việc trọn đường, chuyển mạch và khôi phục
mạng, từ đó có một mạng trong suốt, linh hoạt, kinh tế và có sức sống trong tương
lai.


§¹i Häc Më Hµ Néi
LuËn v¨n tèt nghiÖp TriÖu Quèc Khanh


- 11 -

Chương 2:
MỘT SỐ PHẦN TỬ TRONG THIẾT BỊ WDM
Để thấy rõ chức năng cũng như các đặc tính của các phần tử trong thiết bị
WDM, trong chương 2 này chúng ta sẽ đi vào nghiên cứu một số phần tử cơ bản
trong thiết bị WDM. Để làm nổi bật, cũng như để thấy rõ nguyên lý làm việc và
nhiệm vụ của từng phần tử chúng ta đặt chúng vào trong hệ thống WDM để nghiên
cứu. Trong thực tế các thiết bị WDM rất đa dạng và phong phú, có thể thực hiện

qua các phần tử tích cực hay thụ động, nguồn quang phổ hẹp, các thiết bị vi quang,
thiết bị phân cực quang, Ngày nay, cùng với những tiến bộ không ngừng trong
nhiều lĩnh vực khác nhau của nghành công nghiệp truyền thông, đặc biệt là với
công nghệ truyền dẫn mới đầy hấp dẫn này, các thiết bị WDM không ngừng được
đổi mới và cải tiến cho phù hợp nhằm vươn tới dung lượng truyền dẫn khổng lồ với
chi phí đầu tư thấp nhất.
2.1. KẾT CẤU CƠ BẢN VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
WDM.
Nói chung, hệ thống WDM do 5 bộ phận chính dưới đây tạo thành: máy phát
quang, bộ khuếch đại chuyển tiếp quang, máy thu quang, kênh tín hiệu điều khiển
giám sát quang và hệ thống quản lý (xem hình 2.1).






Hình 2.1 Sơ đồ kết cấu tổng thể của hệ thống WDM (một chiều)
λ
S
λ
S


BA


LA

PA

Bộ
chuy
ển
Bộ
chuyển

Bộ
ghép

sóng
quang


Bộ
Tách

sóng
quang

Bộ thu

Bộ thu

Thu/phát tín
hiệu điều khiển
giám sát kênh

H

ệ thống quản
lý mạng
B
ộ phát tín hiệu
đi
ều khiển giám
sát kênh quang

B
ộ phát tín hiệu
đi
ều khiển giám
sát kênh quang

Máy phát
quang

Máy thu quang

Khuếch đại
trung k
ế quang

S
ợi quang

S
ợi quang

1

n

1

n



Đại Học Mở Hà Nội
Luận văn tốt nghiệp Triệu Quốc Khanh


- 12 -



Mỏy phỏt quang l ht nhõn ca h thng WDM, cn c vo khuyn ngh v
tiờu chun ca ITU T. Ngoi bc súng trung tõm trong mỏy phỏt kớch quang ca
h thng WDM cú yờu cu c bit, cũn cn phi cn c vo cỏc ng dng khỏc
nhau ca h thng WDM (ch yu vo loi si quang truyn dn v c ly trung k
khụng cú chuyn i quang in) chn mỏy phỏt cú ngng cho phộp tỏn sc
nht nh. u phỏt, trc tiờn tớn hiu n thit b u cui (nh thit b u cui
SDH), sau ú c b chuyn phỏt quang (OTU) chuyn hoỏ thnh tớn hiu phự
hp. B hp súng tp hp tớn hiu nhiu kờnh quang; qua b khuch i cụng sut
(BA) khuch i v a ra tớn hiu nhiu kờnh quang.
Sau khi truyn dn qua si quang c ly di (80 120km), cn phi khuch i
chuyn tip i vi tớn hiu quang. Hin nay thng s dng b khuch i si
quang trn Erbium (EDFA).
u thu, b tin khuch i (PA) khuch i tớn hiu quang kờnh ch suy

gim qua truyn dn, dựng b tỏch súng tỏch tớn hiu quang cú bc súng nht nh
ra khi tớn hiu quang kờnh ch. Mỏy thu khụng nhng phi tho món yờu cu v
tham s, nhy ca mỏy thu tớn hiu quang núi chung, cụng sut quỏ ti m cũn
phi chu c tớn hiu cú tp õm quang nht nh, cn phi cú tớnh nng bng rng
v in nht nh.
Chc nng chớnh ca kờnh tớn hiu iu khin giỏm sỏt l iu khin v giỏm
sỏt tỡnh hỡnh truyn dn cỏc kờnh trong h thng. u phỏt tớn hiu iu khin
giỏm sỏt bc súng l
S
(1510nm) a vo im nỳt ny hp vi tớn hiu kờnh ch
v c a ra; u thu, tỏch tớn hiu quang thu c thnh tớn hiu iu khin
giỏm sỏt bc súng
S
(1510nm) v tớn hiu dch v kờnh quang. Byte ng b
khung, byte nghip v v byte thụng tin ph (overhead) m mng qun lý s dng
u c truyn i qua kờnh tớn hiu iu khin giỏm sỏt.


Đại Học Mở Hà Nội
Luận văn tốt nghiệp Triệu Quốc Khanh


- 13 -

H thng qun lý mng thụng qua lp vt lý ca kờnh tớn hiu iu khin v
giỏm sỏt truyn i byte thụng tin ph n im nỳt khỏc hoc tip thu byte thụng tin
ph t im nỳt khỏc qun lý i vi h thng WDM, thc hin qun lý cu
hỡnh, qun lý s c, qun lý tớnh nng, qun lý an ton v ni vi h thng qun lý
lp trờn (nh TMN mng qun lý vin thụng).
2.2 PHN T PHT QUANG.

2.2.1. Light Emitting Diodes (LED).
2.2.1.1 Cu trỳc ca LED.
iụt phỏt quang LED l mt loi ngun phỏt quang dựng rt phự hp cho cỏc
h thng thụng tin quang cú tc bớt khụng quỏ 200Mbit/s s dng si dn quang
a mode. Tuy nhiờn ngy nay trong phũng thớ nghim ngi ta cú th s dng tc
bớt ti 565Mbớt/s do cú s ci tin cụng ngh cao.
s dng tt trong cỏc h thng thụng tin quang, LED phi cú cụng sut bc
x cao, thi gian ỏp ng nhanh v hiu sut lng t cao. Chớnh cụng sut bc x
cao s to iu kin cho vic ghộp gia si dn quang v LED d dng v a ra
c cụng sut phỏt ra t u si ln. Cú hai kiu cu trỳc LED c s dng rng
rói l cu trỳc tip giỏp thun nht v cu trỳc d th kộp (khụng thun nht). Tuy
nhiờn trong quỏ trỡnh kho sỏt v tin hnh nghiờn cu iu tra, ngi ta thy cu
hỡnh d th kộp mang li hiu qu nht v c ng dng nhiu nht, cu trỳc ca
nú cú th mụ t nh hỡnh 2.2. c im ca cu trỳc d th kộp l cú hai lp hp
kim khỏc nhau mi bờn ca vựng bón dn tớch cc, õy cng l cu trỳc c trin
khai rt sm khi nghiờn cu diode Laser. Vi cu trỳc ny, c cỏc ht mang v
trng quang u c gi trong lp tớch cc nm trung tõm. S khỏc nhau v
gii cm ca cỏc lp lõn cn s gii hn cỏc ht mang in tớch (nh hỡnh 2.2a) ,
trong khi ú tn ti s khỏc nhau v ch s chit sut ca cỏc lp lõn cn li gii hn
trng quang ti lp tớch cc trung tõm (hỡnh 2.2b). iu ny to ra s phỏt x
cao rt hiu qu. õy, cỏc tham s khỏc cú nh hng ti c tớnh ca thit b l


§¹i Häc Më Hµ Néi
LuËn v¨n tèt nghiÖp TriÖu Quèc Khanh


- 14 -

1,51eV

Vùng dẫn sóng
hv = 820nm
Dòng lỗ trống
Dòng điện tử
a)

b)

Năng lư
ợng
điện tử
Ch
ỉ số chiết
suất
2

3

4

5

1

Vùng tích cực
Hình 2.2Cấu trúc dị thể kép của LED
a) Sơ đồ vùng năng lượng; b) Sự thay đổi chỉ số chiết suất
sự hấp thụ ánh sáng trong vùng tích cực (tự hấp thụ), sự tái kết hợp và độ dày của
lớp tích cực.

2.2.1.2 Ứng dụng của LED cho hệ thống WDM.
Ghép bước sóng đã giúp đưa ra các giải pháp về phát triển mạng. Nhưng giá
thành của mạng liên quan đến số sợi quang và trong trường hợp yêu cầu chỉ tiêu của
nguồn quang nghiêm ngặt thì giá thành của mạng cũng tăng lên đáng kể. Nếu tốc độ
bít của tín hiệu không quá cao và cự ly truyền ngắn thì thường dùng nguồn quang
LED để hạ giá thành. Nhưng bề rộng phổ của LED thường rộng hơn LD, vì thế
muốn ghép nhiều bước sóng phải sử dụng kĩ thuật cắt phổ. Năm 1982 trên tuyến
ngắn và tốc độ thấp đã ứng dụng ghép các bước sóng từ các LED giống nhau. Vào
năm 1983 đã ghép các bước sóng của 20 LED giống nhau trên tuyến dài 2 km cho
sợi đa mode 50/125µm. Các LED giống nhau này được nối đến các đầu vào của bộ
ghép. Năm 1984 đã dùng kĩ thuật cắt phổ LED thành từng mảnh rộng 1nm xung
quanh bước sóng 820nm truyền được 42 kênh trên sợi đa mode 100/140. Hiện nay
sợi đơn mode được sử dụng phổ biên để ghép các bước sóng theo phương pháp cắt
phổ LED. Lần đầu tiên tại Anh đã cắt phổ của LED xung quanh bước sóng 1300nm


§¹i Häc Më Hµ Néi
LuËn v¨n tèt nghiÖp TriÖu Quèc Khanh


- 15 -

Biên độ phổ
λ
(nm)

λ
0
= 1200nm, 10
0
C,
∆
λ
= 86nm
λ
0
= 1300nm, 20
0
C,
∆
λ
= 92nm
λ
0
= 1302nm, 30
0
C,
∆
λ
= 94nm
λ
0

= 1306nm, 40
0
C,
∆
λ
= 96nm
λ
0
= 1308nm, 50
0
C,
∆
λ
= 102nm

λ
0
= 1313nm, 60
0
C,
∆
λ
= 104nm

λ
0
= 1318nm, 70
0
C,
∆

λ
= 104nm

Hình 2.3: Phổ của LED 1300nm khi nhiệt độ thay đổi

LE
MUX

λ
(nm)

122
126
130
134
138
Hình 2.4: Đặc tính phổ của LED và các mảnh cắt ghép

thành bốn mảnh dùng cho bốn kênh, mỗi kênh chiếm 20nm và tốc độ bít của tín
hiệu là 2Mb/s . Năm 1990 đã tiến hành cắt phổ để ghép 16 kênh trên sợi đơn mode.
Tuy nhiên, kĩ thuật cắt phổ này bị hạn chế do sự thay đổi nhiệt độ của nguồn quang.
Kết quả nghiên cứu của HunWichks cho thấy rằng tại bước sóng 1300nm thì khi
nhiệt độ của LED thay đổi từ 0
0
C đến 70
0
C làm cho bước sóng thay đổi một lượng
là 0,54nm/
0
C và trong hệ thống bốn kênh suy hao đã tăng thêm 3,8dB và trong hệ

thống 10 kênh suy hao tăng 4,7dB (hình 2.2).









Đặc tính của bộ ghép các mảnh của LED được thể hiện trên hình 2.3.
Hình 2.3 thể hiện cho trường hợp LED hoạt động tại bước sóng 1300nm, ghép
10 kênh trên sợi đơn mode, khoảng cách giữa các kênh là 9nm, hàm truyền đạt mỗi
kênh phía ghép là 1,6nm và phía tách là 6nm. Suy hao xen 5dB và suy hao xuyên
kênh âm là -31dB.



Đại Học Mở Hà Nội
Luận văn tốt nghiệp Triệu Quốc Khanh


- 16 -

Trong mch vũng thuờ bao quang cng ó s dng k thut ct ph LED. Ln u
tiờn Chpuran ó thc nghim cú kt qu trờn tuyn di 7km cho 10 kờnh tc bớt
150Mb/s v 16 kờnh tc bớt 50Mb/s.
2.2.2 it Laser
Laser (Light Amplication by Stimulate Emission of Radiation) cú nhiu dng
vi mi kớch thc. Chỳng cú dng khớ, cht lng, tinh th hoc bỏn dn. i

vi cỏc h thng thụng tin quang, cỏc ngun phỏt Laser l cỏc Laser bỏn dn v
thng l it Laser (LD). Cỏc loi Laser cú th l khỏc nhau nhng nguyờn lý hot
ng c bn l nh nhau. Hot ng ca Laser gm 3 quỏ trỡnh, ú l hp th
photon, phỏt x t phỏt, v phỏt x kớch thớch. Ba quỏ trỡnh ny c mụ t s
hai mc nng lng n gin (hỡnh 2.5). õy, E
1
l nng lng trng thỏi nn
(t) v E
2
l nng lng trng thỏi kớch thớch. Theo nh lut Planck thỡ s chuyn
dch gia hai trng thỏi ny cú liờn quan ti quỏ trỡnh hp th hoc phỏt x ca cỏc
photon cú nng lng hv
12
= E
2
E
1
. Bỡnh thng, h thng trng thỏi nn (t).
Khi mt photon cú nng lng hv
12
tỏc ng vo h thng thỡ mt in t trng
thỏi E
1
cú th hp th nng lng photon v c kớch thớch lờn trng thỏi E
2
nh
hỡnh 2.5a). Vỡ õy l trng thỏi khụng bn vng nờn in t s nhanh chúng quay li
trng thỏi ban u nh hỡnh 2.5b), vỡ th phỏt ra mt photon cú nng lng hv
12
.

iu ny xy ra m khụng cú s kớch thớch bờn ngoi no v c gi l phỏt x t
phỏt. Phỏt x ny ng hng, cú pha ngu nhiờn v xut hin nh mt u ra
Gaussian bng hp.
in t cng cú th c sinh ra to ra mt hng chuyn dch i xung t
mc kớch thớch ti mc nn nh cú s kớch thớch bờn ngoi. Trong hỡnh 2.5c), nu
mt photon cú nng lng hv
12
tỏc ng vo h thng trong khi in t vn cũn
trng thỏi kớch thớch ca nú, thỡ in t s c kớch thớch ngay lp tc ri xung
trng thỏi nn v cho ra photon cú nng lng hv
12
. Photon c phỏt ra ny cú pha
l pha ca photon ti, v s bc x õy c gi l phỏt x kớch thớch.



§¹i Häc Më Hµ Néi
LuËn v¨n tèt nghiÖp TriÖu Quèc Khanh


- 17 -

hv
12

E
2
E
1
E

2
E
1
E
2
E
1
hv
12

hv
12

hv
1
2

Hấp thụ

(a)
Phát xạ tự phát

(b)

Phát xạ kích thích
(c)

Hình 2.5: Ba quá trình chuyển dịch trong hoạt động của Laser

Ở điều kiện cân bằng nhiệt, mật độ các điện tử được kích thích là rất nhỏ, cho
nên hầu hết các photon tới trên hệ thống đầu bị hấp thụ, và phát xạ kích thích hầu
như không có. Phát xạ kích thích sẽ vượt qua được sự hấp thụ chỉ khi nào tích luỹ ở
trên trạng thái kích thích lớn hơn ở trạng thái bền. Điều này được gọi là nghịch đảo
tích luỹ. Vì đây không phải là điều kiện cân bằng cho nên nghịch đảo tích luỹ được
thực hiện bằng kĩ thuật bơm. Trong Laser bán dẫn, nghịch đảo tích luỹ được tiến
hành bằng cách phun các điện tử vào trong vật liệu tại tiếp điểm thiết bị để lấp các
trạng thái năng lượng thấp hơn vùng dẫn.
2.3 PHẦN TỬ THU QUANG
2.3.1 Bộ tách sóng Photodiot PIN
Bộ tách sóng bán dẫn được sử dụng thông dụng nhất là Photodiot PIN. Cấu
trúc cơ bản của Photodiot PIN gồm các vùng p và n đặt cách nhau bằng một lớp tự
dẫn i rất mỏng. Để thiết bị hoạt động, thì cần phải cấp một điện áp ngược để vùng
bên trong (nội tại) rút hết các hạt mang. Khi đó sự tập trung hạt mang n và p là nhỏ
không đáng kể so với sự tập trung tạp chất trong vùng này.


Đại Học Mở Hà Nội
Luận văn tốt nghiệp Triệu Quốc Khanh


- 18 -


Khi cú ỏnh sỏng i vo Photodiot, quỏ trỡnh xy ra s nh sau. Nu mt
photon trong chựm ỏnh sỏng ti mang mt nng lng hv ln hn hoc ngang bng
vi nng lng di cm ca vt liu bỏn dn trong photodiot, thỡ photon cú th kớch

thớch in t t vựng hoỏ tr sang vựng dn. Quỏ trỡnh s lm phỏt ra cỏc cp in t
l trng m ụi khi c gi l ht mang quang, (hỡnh 2.6). Thụng thng, b
tỏch súng quang c thit k sao cho cỏc ht mang quang ny ch yu c phỏt
ra ti vựng trụi (vựng nghốo), ni m hu ht ỏnh sỏng ti b hp th. S cú mt
trng in cao trong vựng trụi lm cho cỏc ht mang tỏch nhau ra v c thu
nhn qua tip giỏp cú thiờn ỏp ngc. iu ny lm tng lung dũng mch ngoi,
vi mt lung dũng in s ng vi nhiu cp ht mang c phỏt ra. Lung dũng
ny c gi l dũng photon.
Vỡ cỏc ht mang tớch in chy qua vt liu, cho nờn mt s cỏc cp in t -
l trng s tỏi kt hp v ri bin mt. Bỡnh thng, cỏc ht mang tớch in di
chuyn vi c ly L
n
i vi in t v L
p
i vi l trng. C ly ny c gi l
di khuch tỏn. Thi gian cn thit cho mt in t hoc l trng tỏi hp c
Thiờn ỏp

Tỏch súng

L trng

i
n

t


Photon

hv

L trng

i
n t

Vựng nghốo

Vựng hoỏ tr

Vựng dn

n

Vựng cm

p

hv

E
f
i

n

R
L

I
p

i
n
tr
ti
Tớn hiu ra

Hỡnh 2.6: S vựng nng lng ca photodiot PIN



Đại Học Mở Hà Nội
Luận văn tốt nghiệp Triệu Quốc Khanh


- 19 -

gi l tui th ht mang v c mụ t bng cỏc i lng
n
v
p
tng ng. Quan
h gia tui th v di khuch tỏn nh sau:
L
n
= (D
n

n
)
1/2
v L
p
= (D
p

p
)
1/2
vi D
n
l h s khuch tỏn in t v D
p
l h s khuch tỏn l trng, c o bng
centimet vuụng trờn giõy.

Cú hai c tớnh rt quan trng ca b tỏch súng quang l hiu sut lng t v
tc ỏp ng ca nú. Cỏc tham s ny ph thuc vo di cm ca vt liu, bc
súng lm vic v dy ca cỏc vựng p, i v n ca thit b. Hiu sut lng t l
t s gia cỏc cp ht mang in t l trng c phỏt ra trờn s photon cú nng
lng hv ti.

õy I
p
l dũng photon trung bỡnh c phỏt ra do cụng sut quang trung bỡnh P
0
i
ti b tỏch súng quang.

Trong thc t photodiot, c 100 photon s to ra khong t 30 n 95 cp in t
- l trng, nh vy hiu sut lng t tỏch súng nm trong khong t 30 n 95%.
t c hiu sut lng t cao, vựng trụi phi dy cho phộp phn ln ỏnh
sỏng ti c hp th. Tuy nhiờn, vựng trụi cng dy thỡ nú cng to cho cỏc ht
mang photon trụi qua tip giỏp phõn cc ngc cng lõu. Vỡ thi gian trụi cỏc ht
mang xỏc nh tc ỏp ng ca photodiot cho nờn cn cú mt s hi ho gia tc
ỏp ng v hiu sut lng t.
2.3.2 Photodiot Thỏc
Bn cht lng t ca ỏnh sỏng ó nh ra gii hn c bn i vi cht lng,
tc l t l tớn hiu trờn tp õm, v iu ny c th hin cỏc b thu quang. Tuy
=

S cỏc cp in t l trng phỏt ra

S photon ti
=
I
p
/q
P
0
/hv



Đại Học Mở Hà Nội
Luận văn tốt nghiệp Triệu Quốc Khanh


- 20 -

nhiờn, cỏc b tỏch súng trc tip, tp õm cú th ln hn do cú s phõn b ti v
cỏc b tin khuch i. Cho nờn khi s dng cỏc b tỏch súng PIN thỡ ch cú cỏch
lm gim s ph thuc cỏc phõn b ny theo s ci thin cỏc c tớnh b tin
khuch i. i vi cỏc tớn hiu nh, photodiot thỏc (APD Avalanche Photodiode)
cú c tớnh tt hn, sau khi bin i cỏc photon thnh cỏc in t, nú khuch i
ngay dũng photon bờn trong nú trc khi dũng ny i vo mch khuch i tip
sau v iu ny lm tng mc tớn hiu, dn ti nhy thu c tng lờn ỏng k.
thu c hiu ng nhõn bờn trong, cỏc ht mang quang s c tng dn nng
lng ti mc ln ion hoỏ cỏc in t xung quanh do va chm vi chỳng. Cỏc
in t xung quanh c y t vựng hoỏ tr ti vựng dn, ri to ra cỏc cp in t
- l trng mi sn sng dn in. Cỏc ht mang mi c to ra ny s tip tc c
gia tc nh in trng cao v li cú th phỏt ra cỏc cp in t l trng mi khỏc.
Hiu tng ny c gi l hiu ng thỏc. Quỏ trỡnh thỏc dn ti lm tng dũng.
i vi photodiot Si, ngng trng in cn thit thu c s nhõn l mc
10
5
V/cm.
V nguyờn lý, c hai quỏ trỡnh hp th v khuch i u xy ra trong cựng
mt vựng trụi, cỏc cu trỳc pn hoc PIN n gin. Cu trỳc thụng dng ca mt
Photodiot thỏc cú th mụ t nh hỡnh 2.7. Nú c cu to gm cú vt liu loi p
in tr sut cao t lm lp epitaxi nn p
+
. Sau ú ngi ta khuch tỏn hoc cy
lp n
+
(loi n pha tp nng). Hai vựng cỏch nhau bi mt vựng trng in thp
(ni m cỏc photon c hp th v cỏc ht mang quang trụi theo chiu phõn cc
ca nú) v mt vựng trng in cao (ni m cỏc ht mang c gia tc v chu quỏ
trỡnh nhõn). i vi Si, cht kớch tp vựng ny thng tng ng l Bo hoc

phụtpho. Cu trỳc nh vy thng c gi l cu trỳc cn xuyờn p
+
ipn
+
. Lp i (hay
) c bn l lp vt liu t dn cú pha tp mt chỳt p.





Đại Học Mở Hà Nội
Luận văn tốt nghiệp Triệu Quốc Khanh


- 21 -




i()
Trng in

Vựng thỏc

Tr
ng ti thiu
cn thit tỏc

ng ion hoỏ

Vựng nghốo

+

-

n
+

p

p
+

Hỡnh 2.7: Cu trỳc Photodiot thỏc v trng in trong vựng
trụi







Khi cú mt thiờn ỏp ngc nh, hu ht in th ri vo tip giỏp pn
+
, vựng
trụi s m rng ra cựng vi s tng ca thiờn ỏp cho n khi t c n mt giỏ
tr in ỏp m ti ú trng in tip giỏp pn
+

vo khong 5 n 10% phn phớa
di, õy l giỏ tr gõy ra thỏc . Ti thi im ny, vựng trụi ch cn
xuyờn vựng t dn (va ti mc ỏnh xuyờn vựng i).
Bỡnh thng, photodiot thỏc cn xuyờn (RAPD Reach through Avalanche
Photodiode) c hot ng theo kiu hon ton trụi. nh sỏng i vo thit b
xuyờn qua vựng p
+
v c hp th trong vt liu i, úng vai trũ nh mt vựng
nhn cỏc ht mang quang c phỏt ra. Khi ang c hp th, photon s phỏt ra
nng lng ca nú, vỡ th to ra cỏc cp in t - l trng, v ri chỳng b tỏch ra do
tỏc ng ca trng in trong vựng i. Cỏc in t c phỏt ra trụi qua vựng i ti
tip giỏp pn
+
, ni tn ti trng in cao. Chớnh ti vựng cú trng in cao s xy
ra s nhõn ht mang quang.
S cp in - t l trng trung bỡnh c ht mang to ra trong mt n v
di di chuyn c gi l tc ion hoỏ. Hu ht cỏc vt liu cú tc ion hoỏ in
t khỏc nhau v tc ion hoỏ l trng khỏc nhau. T s k = / ca hai giỏ tr
ion hoỏ s xỏc nh c tớnh ca b tỏch súng quang.
2.4 CC B GHẫP KấNH QUANG
2.4.1. Cỏc b lc quang


§¹i Häc Më Hµ Néi
LuËn v¨n tèt nghiÖp TriÖu Quèc Khanh


- 22 -

Chiết suất thấp

Chiết suất cao
Lớp đệm
Hình 2.9: Cấu tạo bộ lọc

Những linh kiện chỉ cho phép bước sóng nhất định đi qua gọi là bộ lọc quang
hoặc gọi là bộ lọc sóng quang. Nếu bước sóng(tần số) qua nó có thể biến đổi thì gọi
là bộ lọc quang có điều chỉnh bước sóng. Linh kiện này có giá trị ứng dụng rộng rãi
ở hệ thống ghép kênh theo bước sóng và hệ thống chuyển mạch quang, là linh kiện
quang rất tiên tiến.
2.4.1.1 bộ lọc màng mỏng
Trong thiết bị ghép – tách bước sóng vi quang thường sử dụng bộ lọc bước
sóng bằng màng mỏng. Hình 2.8 là một thí dụ về bộ tách bước sóng dùng bộ lọc màng









Nếu bộ lọc gồm nhiều lớp điện môi rất mỏng có hệ số chiết suất thấp và cao
xen kẽ nhau thì tạo thành bộ cộng hưởng Fabry – Perot(hình 2.9).
Bộ lọc dựa trên nguyên lý hoạt động của bộ cộng hưởng F – P. Khi tia sáng
đi vào thiết bị thì hiện tượng giao thoa ánh sáng xảy ra do phản xạ nhiều lần trong
khoang cộng hưởng. Nếu bề dày của lớp đệm là số nguyên lần của nửa bước sóng
B
ộ
ọ
λ

1
÷
λ
n

λ
1

λ
2
÷
λ
n

Hình 2.8: B
ộ tách b
ư
ớc sóng d
ùng b
ộ lọc



§¹i Häc Më Hµ Néi
LuËn v¨n tèt nghiÖp TriÖu Quèc Khanh


- 23 -

P

out

λ
0

λ

Hình 2.10: Phân bố công suất theo bước sóng của bộ lọc


SWPF

LWP
BPF

∆
λ

T(
%
T(
%
T(
%
λ
c

λ
c

λ
(nm
λ
(nm
λ
(nm
(a)

(b)

(c)

λ
0
Hình 2.11: Hàm truyền đạt T của các loại bộ
l
ọc




ánh sáng thì giao thoa xếp chồng xảy ra và công suất quang của bước sóng đạt giá
trị cực đại. Hình 2.10 biểu thị đường cong phân bố công suất của bộ lọc.






Các tia ánh sáng của các bước sóng khác với bước sóng cộng hưởng phản xạ

trọn vẹn, vì vậy chỉ có một bước sóng đi qua bộ lọc. Gương phản xạ là các lớp thuỷ
tinh nằm trên lớp đệm trong suốt.
Bề dày các lớp bằng 1/4 bước sóng truyền đối với bộ lọc bậc 0 và 3/4λ
0
đối
với bộ lọc bậc 1 và được chế tạo từ các vật liệu có hệ số chiết suất thấp như MgF
2

có n = 1,35 hoặc SiO
2
có n =1,46 và vật liệu có hệ số chiết suất cao như TiO
2
có n
= 2,2.






Bộ lọc giao thoa được phân loại theo các đặc tính phổ:
- Bộ lọc thông thấp hoặc thông cao có bước sóng cắt λ
c
(hình 2.4a-thông
thấp và hình 2.4b là thông cao).


§¹i Häc Më Hµ Néi
LuËn v¨n tèt nghiÖp TriÖu Quèc Khanh

- 24 -

Thấu kính phân kì

Thấu kính hội tụ
Thấu kính hội tụ
λ
1
λ
2
λ
1
λ
2

(a)

Sợi quang
Sợi quang
Hình 2.12a: Bộ tách 2 kênhdùng thấu kính phẳng và bộ lọc



- Bộ lọc thông giải có bước sóng trung tâm λ
0
và độ rộng giải ∆λ (hình
2.4c).
Các bộ lọc thông thấp hoặc thông cao thường sử dụng để ghép hoặc tách 2
bước sóng khác nhau, chẳng hạn 850nm và 1300nm hoặc 1300nm và 1500nm. Loại

bộ lọc như vậy thích hợp cho nguồn quang có giải phổ rộng (LED). Bộ lọc thông
giải được sử dụng trong WDM khi nguồn quang có phổ hẹp (LD). Đối với bộ lọc
thông giải có một vài yêu cầu, đó là độ dốc sườn đường cong hàm truyền đạt phải
đủ lớn để tránh xuyên âm giữa các kênh kề nhau, mặt khác độ rộng giải ∆λ có dung
sai cho phép để đề phòng dịch bước sóng trung tâm của nguồn quang do nhiệt độ
thay đổi.
2.4.1.2 Một số thiết bị ghép bước sóng sử dụng bộ lọc màng mỏng
Do thiết bị ghép và thiết bị tách bước sóng có cấu trúc thuận – nghịch,
nghĩa là giữa bộ ghép và bộ tách chỉ thay đổi cổng vào và cổng ra, cho nên
trong phần này chủ yếu chỉ trình bày cấu trúc và hoạt động của các bộ tách
bước sóng.
a. Bộ tách hai kênh








§¹i Häc Më Hµ Néi
LuËn v¨n tèt nghiÖp TriÖu Quèc Khanh


- 25 -

λ
1

λ

n

Bộ lọc
(
λ
)

Bộ lọc
(
λ
)

Bộ lọc
(
λ
)

Bộ lọc
(
λ
)

λ
2

λ
1

λ
3

λ
4

Hình 2.13: Cấu tạo cơ bản của một bộ lọc tách nhiều
sóng




Cấu trúc cơ bản của bộ giải ghép 2 kênh như ỏ hình 2.12a, trong khi đó việc
thực hiện trên thực tế cấu trúc này chỉ đơn giản như ở hình 2.12b. Các phần tử
chuẩn trực và hội tụ là các lăng kính Grin-rod 1/4 bước. Bộ lọc được thiết kế để
phát đi λ
1
và phản xạ λ
2
sẽ được đặt giữa 2 lăng kính. Các thiết bị giải ghép này có
sẵn trên thị trường thương mại và được sử dụng rộng rãi ở các hệ thống thông tin
quang sử dụng các nguồn phát LED ở bước sóng 850nm và 1300nm hoặc sử dụng
các nguồn phát phổ hẹp của các tổ hợp bước sóng như 800nm và 830nm; 800 và
890nm; v.v…, với suy hao nhỏ hơn 3dB(cho mỗi cặp) và suy hao xuyên kênh cao
hơn 25dB.
b. Bộ tách lớn hơn hai bước sóng

λ
1

λ
2

λ
1

λ
2

B
ộ lọc

Lăng kính Grin(1/4P)

(b)

Hình 2.12b: bộ tách hai kênh dùng bộ lọc và lăng kính Grin 1/4