đồ án kỹ thuật viễn thông Công nghệ thông tin sợi quang & SDH công nghệ thông tin sợi quang & SDH

Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
LỜI NÓI ĐẦU
Chóng ta đang bước vào thế kỷ 21 - kỷ nguyên của xã hội thông tin. ở
đó, vai trò của thông tin và kiến thức trở thành yếu tố quyết định sự thành
công của mỗi ngành, mỗi quốc gia. Công nghệ điện tử - viễn thông ngày nay
càng có vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học, kỹ thuật và phục vụ
đời sống của con ngwời. Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học
khác, công nghệ điện tử - viễn thông đang có sự phát triển vượt bậc, nó thực
sự là một mũi nhọn quan trọng trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại
hoá đất nước. Trong công nghệ điện tử - viễn thông kỹ thuật thông tin cáp
sợi quang là lĩnh vực còn mới mẻ nhưng đã kết hợp được những thành tựu
khoa học và công nghệ tiên tiến trên thế giới. Hiện nay kỹ thuật thông tin cáp
sợi quang đã được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới.
Kỹ thuật thông tin cáp sợi quang có thể tạo ra hệ thống truyền dẫn đa
kênh đồng thời từ lĩnh vực chuyển mạch điện tử chuyển sang chuyển mạch
quang. Kỹ thuật truyền dẫn SDH có rất nhiều ưu thế so với kỹ thuật PDH trư-
ớc đó. Đó là quá trình ghép kênh đơn giản, linh hoạt và giảm được đáng kể l-
ượng thiết bị trên -mạng. Kỹ thuật SDH cung cấp các giao diện tốc độ lớn
cho các dịch vụ trong tương lai đồng thời vẫn hoàn toàn tương thích với mọi
giao diện PDH đang tồn tại. SDH tạo ra các khả năng quản lý tập trung thống
nhất làm thay đổi hoàn toàn quan niệm về hệ thống trưóc đó.
Đợc sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Thái Vĩnh Hiển cùng với sự
cố gắng của bản thân trong quá trình thực hiện nên đồ án của em đã được
hoàn thành.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong trường đã giúp đỡ
em hoàn thành công việc của mình.
Vì thời gian có hạn chắc chắn đồ án của em còn nhiều thiếu sót. Vậy
em mong được sự đóng góp chỉ bảo của các thầy, cô và các bạn.
Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2003
Sinh viên

Nguyễn Thế Mạnh
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
Phần I
Công nghệ thông tin sợi quang
******
Chương 1
Tổng quan về kỹ thuật thông tin quang
1.1. Khái quát chung
Từ xưa để thông tin cho nhau, con người đã biết sử dụng ánh sáng để báo
hiệu, qua thời gian dài của sự phát triển lịch sử nhân loại, các hình thức thông tin
ngày càng được phát triển phong phú và đã trở thành các hình thức thông tin hiện
đại như ngày nay. Ở trình độ phát triển thông tin bậc cao các hệ thống thông tin
quang đã nổi lên và là hình thức thông tin tiên tiến bậc nhất, nó đã được triển khai
hầu hết trên thế giới và đủ mọi cấu hình linh hoạt ở các cự ly và tốc độ truyền dẫn
khác nhau, đảm bảo chất lượng viễn thông tốt nhất.
1.2. Cấu trúc và các thành phần chính trong tuyến truyền dẫn quang
Hệ thống thông tin quang là hệ thống truyền tin thông qua sợi quang. Tín
hiệu thông tin được chuyển thành ánh sáng và ánh sáng được truyền qua sợi quang.
Tại nơi nhận, ánh sáng được biến đổi trở lại thành thông tin ban đầu.
T/h vào T/h ra


NTH SQ NTH
Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống thông tin quang
-
NTH: Nguồn tín hiệu bao gồm tiếng, nói, hình ảnh, số liệu, văn bản.
-
PĐT: Phần đIện tử: là nơI xử lý nguồn tin tạo ra các tín hiệu điện đưa vào
các hệ thống truyền dẫn.

-
E/O: Bộ biến đổi điện quang gọi là nguồn quang có nhiệm vụ phát ra ánh
sáng có công suất tỉ lệ với dòng điện chạy qua nã.
-
SQ: Sợi quang để truyền ánh sáng nhìn thấu được và tia hồng ngoại.
-
O/E:Bộ biến đổi quang điện gọi là linh kiện tách sóng quang (thu quang) là
nơi tiếp nhận ánh sáng từ sợi quang đưa vào và biến đổi thành tín hiệu điện
nh khi phát.
Chất lượng của các linh kiện biến đổi quang - điện, điện - quang và chất
lượng sợi quang quyết định cự ly, dung lượng cũng nh chất lượng của toàn tuyến
truyền dẫn quang.
Quá trình chuyển tiếp tín hiệu do bị suy hao nên phải có các trạm lắp, năng
lực truyền dẫn của hệ thống thông tin quang là truyền dẫn ở dải tần rất rộng và
khoảng cách trạm lặp rất lớn: Tham sè quan trọng nhất của cáp sợi quang
2
E/O

O/E
O/E
E/O
P§T
P§T
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
quyết định độ dài của tuyến là suy hao sợi quanh theo bước sóng. Đặc tuyến
suy hao của sợi quang theo bước sóng tồn tại 3 vùng mà tại đó có suy hao
thấp nhất là các vùng có bước sóng này được gọi là cửa sổ thứ nhất, thứ hai
và thứ ba tương ứng, các hệ thống thông tin quang hiện nay chủ yếu hoạt động ở
cửa sổ thứ hai và ba vì suy hao ở các cửa sổ này rất nhỏ.

Chương 2
Sợi quang
2.1. Nguyên lý phản xạ.
2.1.1. Chiết suất của môi trường.
Chiết suất của một môi trường trong suốt được xác định bởi tỷ số của vận
tốc ánh sáng trong chân không và vận tốc ánh sáng trong môi trường Êy.
n: chiết suất của môi trường
c: vận tốc ánh sáng trong chân không.
v: vận tốc ánh sáng trong môi trường.
Vì v ≤ c nên n ≥ 1.
Chiết suất của không khí n=1,00029
Chiết suất của nước n=1,333
Chiết suất của thuỷ tinh n=1,48
3
n = c/v
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
2.1.2. Nguyên lý phản xạ toàn phần.
Nguyên lý cơ bản của truyền dẫn ánh sáng dựa vào hiện tượng phản xạ toàn
phần của tia sáng tại mặt phân cách giữa hai môi trường, khi đó tia sáng đi từ môi
trường có chiết suất cao hơn sang môi trường có chiết suất thấp hơn.
P P
(1)
β
n
2
n
2
(2)
n

1
n
1
(2) αT
αT
(1)
α Vùng phản xạ toàn phần
Hình 2.1 Nguyên lý phản xạ toàn phần
Cho mét tia sáng đi từ môi trường có chiết suất n
1
sang môi trường có chiết
suất n
2
(n
1
> n
2
). Tia tới (tia1) hợp với pháp tuyến P một góc α (α là góc tới). Khi
tia sáng đi sang môi trường 2 tia sáng bị khúc xạ, tia khúc xạ hợp với pháp tuyến
một góc β (β là góc khúc xạ).
Theo định luật khúc xạ Snell ta có:
n
1
. sinα = n
2
. sinβ (1)
Khi góc α = αT tức là tia tới (1) dịch tới vị trí (2) lúc này tia khúc xạ không đi
vào môi trường 2 nữa mà đi song song với giải phân cách giữa 2 môi trường do đó
góc khúc xạ: β = βT = 90
0

.
Theo (1) thì ta có:
SinαT = n
2
/ n
1
(vì sinβ = Sin 90
0
=1)
Khi cho tia tới đến góc tới α > αT thì tia sẽ bị phản xạ tại mặt phân cách trở
lại môi trường 1, gọi góc αT là góc tới hạn. Độ lớn của góc tới hạn phụ thuộc vào
độ lệch chiết suất của hai môi trường.
Điều kiện để có phản xạ toàn phần là:
-
Các tia sáng phải đi từ môi trường chiết quang hơn (n
1
) sang môi trường
kém chiết quang hơn (n
2
).
-
Góc tới lớn hơn góc tới hạn.
2.1.3. Truyền ánh sáng trong sợi quang.
4
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
Để dễ dàng nhận thấy quá trình tiếp nhận và truyền ánh sáng trong sợi dẫn
quang, ta xét về cơ cấu lan truyền ánh sáng trong sợi dẫn quang đa mode có chỉ số
chiết suất phân bậc vì kích thước lõi của sợi này lớn hơn nhiều so với bước sóng
ánh sáng mà ta xét. Để đơn giản ta chỉ xét một tia sáng đặc trưng thuộc về loại tia

tương hợp thể hiện là mode sợi.
Có hai loại tia có thể truyền trong sợi dẫn quang là:
• Các tia kinh tuyến là các tia xác định các mặt phẳng kinh tuyến với trục sợi có
hai loại tia kinh tuyến là:
-
Tia biên là tia tồn tại trong lõi sợi và truyền theo hướng dọc theo trục lõi sợi.
-
Tia ngoài biên là tia khúc xạ ra ngoài lõi sợi.
• Các tia nghiêng có số lượng nhiều gấp bội tia kinh tuyến nó không xác định
một mặt phẳng đơn thuần nào, các tia này truyền theo từng đoạn xoắn ốc dọc
theo sợi. Các tia này có đường đi dài hơn và thường bị suy hao lớn hơn.
Nhìn chung việc đi vào phân tích loại tia nghiêng là không cần thiết vì nó
không phản ánh về các tia lan truyền trong sợi. Vì vậy chỉ xem xét các tia kinh
tuyến mới có ý nghĩa cho mục đích này.
Tuy nhiên các tia nghiêng cũng góp phần vào kết luận quá trình tiếp nhận các
tia sáng và suy hao tín hiệu của sợi dẫn quang.
Các tia kinh tuyến được thể hiện trong hình dưới là xét cho loại sợi đa mode chỉ
số chiết suất phân bậc
Vá n tia khúc xạ
Chiết suất n φ lõi n1
Trục sợi θ tia phản xạ
Góc tiếp θ0
nhận vá n2

Hình 2.2 Tia kinh tuyến biểu hiện quá trình tiếp nhận và lan truyền ánh sáng
trong sợi đa mode chiết suất phân bậc
Các tia sáng đi vào sợi dẫn quang từ môi trường có chiết suất n và hợp với
trục sợi một góc θo. Các tia này đập vào ranh giới vỏ và lõi dưới một góc φ với
pháp tuyến của ranh giới. Nếu góc φ lớn hơn góc nào đó để đảm bảo tia đó bị phản
xạ toàn phần thì tia kinh tuyến sẽ đi theo đường zich rắc dọc theo lõi sợi và đi qua

trục của sợi sau mỗi lần phản xạ.
Theo định luật Snell thì góc φmin tạo ra sự phản xạ toàn phần sẽ được xác
định:
Sin φmin = n
2
/n
1
(1)
5
( )
∆≈−== 2
1
2
2
2
1max0
nnnnSinNA
θ
( )
2
2
2
11max0
nnSinnnSin
c
−==
θθ
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
Nh vậy mọi tia sáng khi chạm vào ranh giới hai môi trường với góc nhỏ hơn

φmin sẽ bị khúc xạ ra ngoài lõi sợi và bị suy hao ở lớp vỏ phản xạ.
Điều kiện của phương trình (1) sẽ bị ràng buộc với góc vào (góc tiếp nhận)
lớn nhất θomax theo
phương trình

Trong đó : θc là góc tới hạn
Do vậy các tia có góc vào θo < θomax thì sẽ bị phản xạ toàn phần bên
trong tại ranh giới lõi vỏ sợi dẫn quang.
Phương trình (2) cũng xác định khẩu độ số NA của sợi có chỉ số chiết suất
phân bậc đối với các tia kinh tuyến.

Với ∆ là sự khác nhau về chỉ số chiết suất lõi vỏ.
Sợi chiết suất phân bậc trong thực tế n1=1,48
N2 thường chọn ∆ vào khoảng 0,01.
Các giá trị nằm trong khoảng 1÷3% đối với sợi đa mode.
0,2÷1% đối với sợi đơn mode.
Vế phải của phương trình là giá trị cho các trường hợp và <1. Vì khẩu độ số
có liên quan đến góc vào lớn nhất cho nên nó thể hiện sự tiếp nhận ánh sangư và
khả năng tập trung các tia sáng của sợi vì thế mà cho phép ta tính toán được hiệu
quả của quá trình ghép nguồn phát vào sợi dẫn quang. Giá trị của khẩu độ số luôn
nhỏ hơn 1 đơn vị và nằm trong dải 0,14÷0,5.
Bảng kích thước sợi và khẩu độ tương ứng
Đường kính lõi sợi
(mm)
Đường kính vỏ phân
xạ (mm)
Khẩu độ số
50
62,5
85

100
125
125
125
140
0,19 ÷ 0,25
0,27 ÷ 0,31
0,25 ÷ 0,30
0,25 ÷ 0,30
2.2 Phân bố chiết suất trong sợi quang.
6
(3)
(2)
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
2.2.1 Sợi quang có chiết suất nhảy bậc (Sợi SI: Step-Index).
Đây 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 đi từ nguồn quang phóng
vào đầu sợi với các góc tới khác nhau sẽ truyền theo những đường khác nhau.
n
Hình 2.3 Sự truyền ánh sáng trong sợi (SI)
Các tia sáng truyền trong lõi sợi với cùng vận tốc (vì V = C/n
1
, n
1
= Const)
khi đó chiều dài đường truyền khác nhau nên thời gian truyền sẽ khác nhau trên
cùng chiều dài sợi quang. Điều này dẫn đến một hiện tượng: Khi đưa một xung ánh
sáng vào đầu sợi lại nhận được xung ánh sáng rộng hơn ở đầu cuối. Đây là hiện
tượng tán sắc (dispersion).

Do có độ tán sắc lớn nên sợi SI không thể truyền tín hiệu số có tốc độ cao
qua cù ly dài được. Nhược điểm này có thể được khắc phục trong loại sợi có chiết
suất giảm dần.
2.2.2. Sợi quang có chiết suất giảm dần (Sợi GI: Graded-Index)
Sợi GI có dạng phân bố chiết suất lõi hình parabol.
n
1
[1-∆(r/a)
2
] , r ≤ a
n(r) = {
n
2
, a < r ≤ b
Vì chiết chiết suất thay đổi một các liên tục nên tia sáng truyền trong lõi bị uốn
cong dần.

b n
2
a n
1
o n(r)
a
b
n
1
(r)
Hình 2.4 Sự truyền ánh sáng trong sợi GI
7
n

2
n
2
n
1
b
a
o
a
b
n1 n2
n2
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
Đường truyền của các tia sáng trong sợi GI không bằng nhau, các tia truyền
xa trục có đường truyền dài hơn, vận tốc truyền lớn hơn các tia truyền gần trục.
Tia truyền dọc theo trục có đường truyền ngắn nhất và đi với vận tốc nhỏ nhất vì
chiết suất ở trục là lớn nhất. Nếu chế tạo chính xác sự phân bố chiết suất thì đường
đi của các tia sáng có dạng hình sin và thời gian truyền của các tia này bằng nhau.
Độ tán sắc của sợi GI nhỏ hơn nhiều so với sợi SI.
2.2.3. Sù lan truyền ánh sáng trong sợi đơn mode:


n
Hình 2.5 Sù lan truyền ánh sáng trong sợi SI - SM
Vì chỉ có một mode sóng truyền trong sợi nên độ tán sắc do nhiều đường
truyền bằng không và sợi đơn mốt có dạng phân bố chiết suất nhảy bậc. ở bước
sóng λ = 1300nm độ tán sắc của sợi đơn mode rất thấp (∼ 0) do đó dải thông của
sợi đơn mốt rất rộng. Hiện nay sợi đơn mode đang dược dùng phổ biến.
2.2.4. Sù lan truyền của các mode trong sợi quang

Mét mode là một trạng thái dao động điện từ. Các mốt của sóng điện từ có
thể chia ra: Mode lõi với tổn hao thấp, mode vỏ với tổn hao cao, các mode rò có
đặc tính của cả hai loại mode trên. Khi đưa ánh sáng vào sợi quang, năng lượng
phần lớn tập trung trong ruột sợi, phần năng lượng rò ra vỏ tạo ra các mode rò và
mode vỏ bị dập tắt ngay. Người ta chỉ quan tâm tới các modes được truyền dẫn
trong ruột sợi.
Đặc tính của các mode lan truyền :
-
Mỗi mét mode có một sự phân bố cường độ điện trường đặc trưng trên
mặt cắt ngang của sợi quang và không đổi dọc theo trục của sợi khi lan
truyền.
-
Các mode hoàn toàn độc lập với nhau.
-
Mỗi mét mode có tốc độ lan truyền riêng.
-
Mỗi mode tồn tại một bước sóng nhất định của nguồn sáng: λ<λ
G
(λ
G
là
bước sóng giới hạn).
2.3. Sợi quang đa mode và đơn mode
8
n1
n2
r
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
2.3.1. Đặc điểm

Đặc điểm của sợi đa mode là truyền dẫn đồng thời nhiều mode. Sợi đa mode
có đường kính ruột dk khá lớn còn sợi đơn mode thì d
k
rất nhỏ. Nếu hiểu mode là
các tia sáng thành phần được truyền dẫn theo các đường đó khác nhau, còn trong
sợi dơn mode chỉ có một mode là tia chạy song song với trục của sợi. Nếu cho vào
đầu sợi một xung rất hẹp thì ở đầu ra sợi đa mode và đơn mode nhận được các
xung bị biến dạng khác nhau.
Theo sự biến thiên của chiết suất trong ruột sợi thì người ta chia ra sợi có
chiết suất bậc SI (Step Index) và sợi có chiết suất biến thiên GP (Graded Index)
Trong sợi SI chiết suất n
1
không thay đổi và vì n
1
>n
2
nên tại mặt phân cách
vỏ ruột chiết suất có bước nhảy.
Trong sợi GI chiết suất n
1
của ruột đạt giá trị lớn nhất tại tâm ruột và giảm
dần cho đến mặt phân cách vỏ ruột thì bằng giá trị n
2
của vỏ.
Sợi đơn mode được gọi là sợi SI
2.3.2. Phân loại
Có nhiều cách phân loại nhưng chủ yếu phân theo phương thức truyền dẫn
trong sợi:
- Sợi đa mode : MM (MultiModes)
- Sợi đơn mode: SM (Single Mode)

Mode là phương thức truyền sóng trong sợi quang. Khi ánh sáng đi vào sợi
quang bằng nhiều tia và độc lập nhau. Sợi quang truyền được nhiều tia gọi là MM,
nếu chỉ truyền được một tia gọi là SM.
n
Hình 2.6 Biểu diễn triết suất bậc SI-MM trong sợi đa mode.

2.3.3. Các loại sợi quang
a. Sợi đa mode
Có đường kính lõi và khẩu độ số lớn nên thừa số v và số mode cũng lớn.
Các thông số
Đường kính lõi d = 2a = 50 àm.
Đường kính lớp bọc D = 2b = 125àm.
Độ lệch chiết suất ∆ = 0,01 =1%.
Chiết suất lớn nhất của lõi n
1
=1,46.

9
n
1
n
2
SI - MM

50
µ
m
50
µ
m

125
µ
m
125
µ
m
n1
n2 n2
n1
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH

.
Sợi SI (Index Step) Sợi GI (Graded
Index)
Hình2.7 Các loại sợi quang
b. Sợi đơn mode
Khi giảm kích thước lõi sợi chỉ có một mode sóng cơ bản truyền được trong
sợi thì gọi là đơn mode.
Các thông số
Đường kính lõi d = 2a = 9àm +10àm.
Đường kính lớp bọc D = 2b =125àm.


Chiết suất n2 chiết suất n1

Hình2.8 Sợi đơn mode
2.4 Tiêu hao truyền dẫn trong sợi quang.
Khi ánh sáng lan truyến trong sợi quang công suất bị suy giảm ánh sáng bị
tổn hao.

Hệ sè suy hao:
a = -10lg P
2
/P
1
[dB] (*)
P
1
: công suất ánh sáng đầu sợi quang
P
2
: công suất ánh sáng cuối sợi quang
10
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
Trong quá trình truyền sóng thì công suất ánh sáng bị suy hao dọc theo chiều
dài của sợi quang theo mét qui luật hàm số mũ.
P
L
= P
1
.10
-
α
L/10
(**)
P
L
: công suất giảm theo chiều dài
α: suy hao trên 1 km sợi gọi là suy hao riêng

L: chiều dài sợi quang
Từ công thức (*) (**) ta có
a[dB]
α =
L[km]
Hình 2. 9 Sù suy giảm công suất quang trong sợi quang đồng nhất
Tiêu hao riêng của sợi quang là đại lượng phụ thuộc bước sóng công tác.
Nguyên nhân của tổn hao quang trong quá trình truyền dẫn trong sợi là:
2.4.1. Suy hao do hấp thụ.
• Sự hấp thụ của tạp chất kim loại
Trong thuỷ tinh thông thường các tạp chất kim loại là một trong những nguồn
hấp thụ năng lượng ánh sáng đó là các ion sắt, Đồng, Mangan (Mn), Crom (Cr),
coban (Co).
Mức độ hấp thụ của từng loại tạp chất phụ thuộc vào nồng độ tập chất và bước
sóng ánh sáng truyền qua nã.
Để có được sợi quang có độ suy hao dưới 1dB/km cần phải có thuỷ tinh thật
tinh khiết với nồng độ tạp chất không quá một phần tỷ (10
-9
)
• Sự hấp thụ của ion OH
Sự có mặt của các ion OH trong sợi quang cũng tạo ra một độ suy hao hấp thụ
đáng kể. Đặc biệt độ hấp thụ tăng vọt ở các bước sóng gần 950nm, 1240nm và
1400nm.
11
P
P
1
P
2
0

L
2
L
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
Vậy độ Èm cũng là một trong những nguyên nhân gây suy hao của sợi quang.
Trong quá trình chế tạo nồng độ của các ion OH trong lõi sợi được giữ ở mức
dưới một phần tỷ để giảm độ hấp thụ của nó.
• Sự hấp thụ bằng cực tím và hồng ngoại
Thuỷ tinh được chế tạo có độ tinh khiết cao nhưng sự hấp thụ ánh sáng trong
vùng cực tím và hộng ngoại. Sự hấp thụ trong vùng hồng ngoại gây trở ngại cho
khuynh hướng sử dụng các bước sóng dài trong thông tin quang.
2.4.2. Suy hao do tán xạ.
• Tán xạ Rayleigh: xuất hiện do ảnh hưởng của các chỗ không đồng nhất còn sót
lại trong giai đoạn làm nguội sợi trong quá trình nấu chảy thuỷ tinh để kéo
thành sơị ảnh hưởng của nó phụ thuộc vạo công nghệ chế tạo và vật liệu chế tạo
sợi.
Khi kích thước của vùng không đồng nhất vào khoảng một phần mười bước
sóng thì chúng trở thành những nguồn điểm dễ tán xạ. Các tia sáng truyền qua
những chỗ không đồng nhất này sẽ toả ra nhiều hướng. Chỉ một phần năng
lượng ánh sáng tiếp tục truyền theo hướng cũ, phần còn lại truyền theo hướng
khác thậm chí truyền ngược về phía nguồn quáng.
Độ suy hao của tán xạ Rayleigh tỷ lệ nghịch với luỹ thừa bậc 4 của bước sóng
theo công thức:
α
tx
(λ) = α
tx
(λo)(λ
o

/λ)
4

với α
tx
(λo): hệ số tán xạ tại bước sóng mầu λo xác định theo vật liệu. Đối với
thuỷ tinh thạch anh thì có
λo = 1àm
α
tx
(λo) ≈ 0,8dB/km
Ở bước sóng 850nm suy hao do tán xạ Reyleigh của sợi silica khoảng 1÷2
dB/km và bước sóng 1300nm suy hao chỉ khoảng 0,3dB/km. ở bước sóng
1550nm suy hao còn thấp hơn nữa.
Lưu ý: Tán xạ Reyleigh là một nguyên nhân gây suy hao cho sợi quang
nhưng hiện tượng này lại đựoc ứng dụng để đo lường trong các máy đo quang dội.
• Tán xạ do mặt phân cách giữa lõi và lớp bọc không hoàn hảo: Khi tia sáng
truyền đến những chỗ không hoàn hảo giữa lõi và lớp bọc tia sáng sẽ bị tán xạ.
Lúc đó một tia tới sẽ có nhiều tia phản xạ với các góc phản xạ khác nhau.
Những tia có góc phản xạ nhỏ hơn góc tới hạn sẽ khúc xạ ra lớp bọc và bị suy
hao dần.
12
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
2.4.3. Suy hao do sợi bị uốn cong.
• Vi uốn cong sợi quang bị chèn Ðp tạo nên những chỗ uốn cong nhỏ thì suy hao
của sợi cũng tăng lên sự suy hao này xuất hiện do tia sáng bị lệch trục khi đi
qua những chỗ vi uốn cong đó. Một cách chính xác hơn sự phân bố trường bị
xáo trộn khi đi qua những chỗ vi uốn cong và dẫn tới sự phát xạ năng lượng ra
khỏi lõi sợi.

Đặc biệt sợi đơn mode rất nhạy với những chỗ vi uốn cong nhất là về phía bước
sóng dài.
• Uốn cong: Khi sợi bị uốn cong với bán kính uốn cong càng nhỏ thì suy hao
càng tăng. Dĩ nhiên không thể tránh được việc uốn cong sợi quang trong quá
trình chế tạo và lắp đặt. Song nếu giữ cho bán kính uốn cong lớn hơn một bán
kính tối thiểu cho phép thì suy hao do uốn cong không đáng kể. Bán kính uốn
cong tối thiểu do nhà sản xuất đề nghị thông thường từ 30mm đến 50mm.
Đặc tuyến suy hao : Đặc tuyến suy hao của sợi quang khác nhau tuỳ theo loại sợi.
Một đặc tuyến điển hình của loại sợi đơn mode.
Popt [dB/Km]




Hình 2.10 Đặc tuyến suy hao của sợi quang
Đặc tuyến suy hao của sợi quang có 3 vùng bước sóng có suy hao thấp gọi là
3 cửa sổ suy hao.
-
Cửa sổ thứ nhất ở bước sóng 850nm: là bươc sóng có suy hao thấp nhất
đối với những sợi quang được chế tạo trong giai đoạn đầu. Suy hao trung
bình ở bước sóng này từ 2 ÷ 3 dB/km. ⇒ hiện nay không dùng.
-
Cửa sổ thứ hai ở bước sóng 1300nm: suy hao ở bước sóng này tương đối
thấp khoảng 0,3 ÷ 0,5 dB/km, ở bước sóng nàyđộ tán sắc rất tương đối
thấp nên được sử dụng rộng rãi hiện nay và được dùng cho cù ly gần.
13
nm
4
0,4

0,25
850 1300 1500 1500 λ
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
-
Cửa sổ thứ ba ở bước sóng 1550nm: cho đến nay suy hao ở bước sóng
này là thấp nhất có thể dưới 0,2dB/km. Trong những sợi quang bình
thường độ tán sắc ở bước sóng 1550nm lớn hơn so với bước sóng
1300nm. Nhưng với loại sợi có dạng phân bố chiết suất đặc biệt có thể
giảm độ tán sắc ở bước sóng 1550nm. Lúc đó sử dụng cửa sổ thứ ba sẽ
có được cả hai ưu điểm là suy hao thấp và tán sắc nhỏ. Bước sóng
1500nm được sử dụng rộng rãi trong tương lai nhất là trong các tuyến
quang thả biển.
2.5. Tán sắc trong sợi quang.
Khi các xung quang được truyền dẫn trong sợi quang thì nó bị biến đổi hình
dạng và độ rộng xung tăng do đố chúng bị gối lên các xung bên cạnh làm hạn chế
khả năng truyền dẫn của sợi quang và làm méo dạng tín hiệu. Sự biến dạng này
gây ra bởi đặc tính tán sắc của sợi quang nó ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng
truyền dẫn cụ thể là:
-
Khi truyền tín hiệu Digital các xung điện bị giãn làm méo tín hiệu.
-
Khi truyền tín hiệu analog thì ở đầu thu biên độ tín hiệu bị giảm nhỏ và có
hiện tượng dịch pha nên độ rộng bằng tấn truyền dẫn của sợi quang bị giảm.
Các nguyên nhân gây tán sắc.
Sợi quang đa mode có đầy đủ các thành phần của tán sắc.
Còn sợi đơn mode chỉ có tán sắc sắc thể

Hình 2.11 Các loại tán sắc trong sợi quang
2.5.1. Tán sắc mode.
Chỉ phụ thuộc vào kích thước sợi đặc biệt là đường kính lõi của sợi nó tồn
tại trên các sợi đa mode vì các mode trong sợi này sẽ lan truyền theo các đường đo
14
T¸n s¾c tæng
céng
T¸n s¾c s¾c thÓ
T¸n s¾c èng
dÉn sãng
T¸n s¾c vËt
liÖu
T¸n s¾c Mode
Sîi ®a mod
e
Sîi ®¬n mode
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
khác nhau và do đó có thời gian lan truyền khác nhau.
Với loại sợi đa mode (MM) có chiết suất nhảy bậc (SI) thời gian truyền
chênh lệch giữa tia dài nhất và tia ngắn nhất (H1.1.12) được tính
n
2

1
θ
1
n
1

2
L

Hình 2.12 So sánh tia ngắn và dài nhất trong sợi SI
Tia 1: tia dài nhất có độ dài
Tia 2: tia ngắn nhất có độ dài d
2
= L
Thời gian truyền của tia 1

v = c/n
1
vận tốc ánh sáng trong lõi sợi
Mà Cosθ
1
= Sinθc = n
2
/n
1
Nên ta có


Thời gian truyền của tia 2
Thời gian chênh lệch giữa hai đường truyền là:

15
1
1
θ

Cos
L
d =
1
1
1
1
n
C
Cos
L
V
d
t
θ
==
2
2
1
1
Cn
Ln
t =
c
Ln
nc
L
v
d
t

1
1
2
2
===








−
=−=−=∆
2
21
1
1
2
2
1
21
n
nn
n
c
L
c
Ln

cn
Ln
ttt
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
Trong đó
Thời gian chênh lệch
trên mỗi km sợi cũng chính
là độ trải xung do tán sắc
mode.
Tổng quát: Độ tán sắc mode phụ thuộc vào dạng phân bố chiết suất của sợi
đa mode thông qua số mũ g trong biểu thức hàm chiết suất.
n
1
[1- ∆ (r/n)
g
] r ≤ a
n(r) = {n
2
a ≤ r ≤ b

2.5.2. Tán sắc sắc thể.
• Tán sắc chất liệu
Chiết suất của thuỷ tinh thay đổi theo bước sóng nên vận tốc truyền của ánh
sáng có bước sóng khác nhau cũng khác nhau. Đó là nguyên nhân gây nên tán
sắc chất liệu.
Về mặt toán học tán sắc chất liệu được xác định bởi
Trong đó: λ: bước sóng.
c: vận tốc ánh sáng trong chân không.
n(λ): chiết suất của lõi sợi.

Về ý nghĩa vật lý: tán sắc chất liệu cho biết mức đọ nới rộng xung của mỗi
nm bề rộng phổ nguồn quang qua mỗi km sợi quang. Đơn vị của độ tán sắc do chất
liệu M là ps/nm.km.
Ở bước sóng 850nm độ tán sắc do chất liệu khoảng 90 ÷ 120 ps/nm.km.
Nếu sử dụng nguồn quang là LED có bề rộng phổ ∆λ = 50nm thì độ nới
rộng xung khi truyền qua mỗi km là
D
mat
= M. ∆λ.
D
mat
= 100 ps/nm.km × 50nm = 5ns/km.
Nếu nguồn quang là laser Diode có ∆λ = 3nm thì độ nới rông xung chỉ
khoảng 0,3ns/km.
16
∆=∆ .
1
n
C
L
t
2
21
n
nn −
=∆
( )
2
2
λ

λλ
d
nd
c
MD
mat
×−==
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
Ở bước sóng 1300nm tán sắc do chất liệu bằng tán sắc ống dẫn sóng nhưng
ngược dấu nên tán sắc sắc thể bằng không. Do đó bước sóng 1300nm thường được
chọn cho các đường truyền có tốc độ cao.
Ở bước sóng 1500nm độ tán sắc do chất liệu khoảng 20ps/nm.km.
• Tán sắc do tác dụng của ống dẫn sóng (D
wg
) Sự phân bố năng lượng trong sợi
quang phụ thuộc vào bước sóng. Sự phân bố này gây nên sự tán sắc ống dẫn
sóng.
Tán sắc ống dẫn sóng rất nhỏ chỉ chú ý với sợi đơn mode.
Độ tán sắc tổng cộng

Với D
chr
= D
mat
+ D
wg
Trong đó:
D
t

: độ tán sắc tổng cộng (nếu là sợi đa mode).
D
mod
: tán sắc mode (chỉ có trong sợi đa mode)
D
chr
: độ tán sắc sắc thể (độ tán sắc tổng trong sợi đơn mode)
D
mat
: độ tán sắc chất liệu
D
wg
: độ tán sắc ống dẫn sóng
Đồ thị tán sắc
M [ ps/nm.Km ]

12
8
4
0
1 λ[nm]

Hình2.13 Tán sắc sắc thể của các loại sợi
1. Sợi G652.
2. Sợi dịch tán sắc G653.
3. Sợi san bằng tán sắc.
17
1600
1 2
155014001300

22
mod chrt
DDD +=
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
2.6 Linh kiện biến đổi quang điện - điện quang
Tổng quát:
Linh kiện biến đổi quang điện - điện quang được đặt ở hai đầu sợi quang và
có hai loại:
- Linh kiện biến đổi tín hiệu điện sang tín hiệu quang (E/O - Electric
Optical) được gọi là nguồn quang. Linh kiện này có nhiệm vụ phát ra ánh
sáng có công suất tỉ lệ với dòng điện chạy qua nã.
- Linh kiện biến đổi tín hiệu quang sang tín hiệu điện (O/E - Optical
Electric) được gọi là linh kiện thu quang hay còn gọi là linh kiện tách sóng
quang. Linh kiện này có nhiệm vụ ngược lại so với nguồn quang.
Chất lượng các linh kiện này và chất lượng sợi quang quyết định cự ly, dung
lượng, chất lượng của toàn tuyến truyền dẫn.
2.6.1 Các yêu cầu kỹ thuật của linh kiện quang điện:
a) Đối với nguồn quang :
- Bước sóng ánh sáng phát ra: Do độ suy hao của ánh sáng truyền trên sợi
quang phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng. Có 3 bước sóng thông
dụng là 850,1300 và 1550nm. Do vậy ánh sáng do nguồn quang phát ra
cũng phải có bước sóng phù hợp.
- Công suất phát: Cự ly thông tin phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó công
suất phát của nguồn quang là một yếu tố chính. Công suất phát càng lớn
thì cự ly thông tin càng xa.
- Độ rộng phổ: ánh sáng mà các nguồn quang thực tế phát ra không phải
chỉ có bước sóng duy nhất mà gồm một khoảng bước sóng. Khoảng bước
sóng này càng rộng thì độ tán sắc chất liệu càng lớn và do đó làm hạn chế
giải thông của tuyến truyền dẫn quang. Nh vậy độ rộng phổ của nguồn

quang càng hẹp càng tốt.
- Góc phóng ánh sáng: Đường kính lõi sợi quang rất nhỏ, nếu kích thước
nguồn quang lớn và góc phóng sóng ánh sáng rộng thì công suất quang
vào lõi sợi sẽ rất thấp. Do vậy nguồn quang có vùng phát sáng càng hẹp
càng tốt.
- Thời gian chuyển: Để truyền được tín hiệu số có tốc độ bít càng cao thì
thời gian chuyển trạng thái của nguồn quang càng nhanh càng tốt.
- Độ ổn định: Công suất quang mà các nguồn quang thực tế phát ra có phụ
thuộc vào nhiệt độ môi trường, vào thời gian sử dụng và cường độ ánh
18
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
sáng xung quanh. Để đảm bảo độ trung thực của tin tức thì công suất do
nguồn quang phát ra phải ổn định.
- Thời gian sử dụng lâu, Giá thành hạ.

Hình 2.14 Độ hấp thụ của các tạp chất kim loại
b) Đối với linh kiện tách sóng quang
- Bước sóng: Nhạy đối với bước sóng hoạt động của hệ thống (850,1300
và 1550nm).
- Độ nhạy: Càng cao càng tốt. Tức là có khả năng tách được các tín hiệu
quang thật nhỏ với giá trị BER cho phép.
- Đáp ứng nhanh: Để có thể làm việc trong hệ thống có tốc độ bít cao.
- Dòng tối nhỏ: Khi chưa có ánh sáng chiếu vào nhưng linh kiện tách sóng
quang vẫn có dòng điện nhiễu chạy qua, dòng điện này càng nhỏ càng
tốt.
- Tạp âm: Càng thấp càng tốt để đảm bảo tỉ số (S/N).
- Độ tin cậy cao, giá thành hạ.
Chương 3
Nguồn quang

3.1. Nguyên lý chung
Có hai loại linh kiện hiện nay được dùng làm nguồn quang là:
19

α
(dB/Km)
600
500
400
300
200
100
0
λ
(nm)
500 600 800 1000 1200 1400 1600
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
+ Điốt phát quang LED (Light Emitting Diode).
+ Điốt Laser LD (Laser Diode).
Hai linh kiện này đều phát triển từ Diode bán dẫn tức là phát triển từ tiếp
giáp của bán dẫn P và N.
Mỗi chất bán dẫn đều có bề rộng khe năng lượng Eg khác nhau. Mà Eg
quyết định bước sóng của ánh sáng phát ra:
Eg
= = ×
hv h
C
λ
hay

hc
Eg Eg
λ = =
1 24,
h - hằng số Plank = 6.625.10
-34
J.s
C - vận tốc ánh sáng trong chân không = 3 . 10
8
m/s
Eg - bề rộng khe năng lượng, đơn vị: (eV)
υ - tần số ánh sáng phát ra, đơn vị: Hz
λ - bước sóng ánh sáng phát ra, đơn vị: µm.
Từ công thức trên ta thấy muốn nguồn quang phát ra ánh sáng có bước sóng
dài phải dùng bán dẫn có bề rộng khe năng lượng hẹp.
3.2. LED
3.2.1. Cấu tạo và phân loại
• LED tiếp xúc mặt GaAs
Đây là loại có cấu trúc đơn gản nhất (hình 3.1) dùng bán dẫn GaAs với nồng độ
khác nhau để làm lớp nền loại N và lớp phát sáng loại P. Líp P dầy khoảng
200µm, ở mặt ngoài của lớp P có phủ một lớp chống phản xạ để ghép ánh sáng
vào sợi quang. Bước sóng phát của LED GaAs trong khoảng 880 đến 950nm.
20
Líp chèng ph¶n x¹
Líp tiÕp xóc P
Líp c¸ch ®iÖn (AL
2
O
3
)

Líp N-GaAs(nÒn)
TiÕp xóc N
Líp P-GaAs (khuÕch t¸n)
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
Hình 3.1 Cấu trúc LED tiếp xúc mặt
• LED Burrus
LED Burrus được chế tạo theo cấu trúc nhiều lớp (Heterostructure) bao gồm
các lớp bán dẫn N và P với bề dày và nồng độ khác nhau (hình 3.2). Vùng phát
sáng của LED Burrus tương đối hẹp, bề mặt có khoét lỗ để đưa sợi quang vào
gần vùng phát sáng.
Bước sóng của LED Burrus dùng bán dẫn AlGaAs/GaAs nh (hình I.2.5) trong
khoảng 800 đến 850nm. Nếu dùng bán dẫn InGaAsP/InP thì bước sóng phát ra
dài hơn.
Hình 3.2 Cấu trúc LED Burrus
• LED phát bước sóng dài.
Một loại LED phát sóng dài (1300 và 1550nm) dùng bán dẫn InGaAsP/InP có
cấu tạo nh trên (hình 3.3). Tương tự nh LED Burrus, loại này cũng có cấu trúc
nhiều lớp (Heterostructure) và có đường kính vạch tiếp xúc P nhá (25 đến
30µm) nên có vùng phát sáng hẹp. Điểm khác biệt so với LED Burrus là thay vì
khoét lỗ để ghép ánh sáng vào sợi quang, ở đây dùng lớp nền InP có dạng một
thấu kính để ghép ánh sáng vào sợi quang.
Hình 3.3 LED phát xạ bước sóng dài
21
TiÕp xóc N
Líp N
-
- GaAs (líp nÒn)
Vïng ph¸t s¸ng
Líp N

- GaAs
Líp P

- AlGaAs (líp tÝc cùc)
Líp P
+
- AlGaAs
Líp c¸ch ®iÖn AL
2
O
3
Líp tiÕp xóc P (® êng kÝnh nhá)
Líp chèng ph¶n x¹
TiÕp xóc N
Líp N-InP (líp nÒn)
Vïng ph¸t s¸ng
Líp P-InGaAsP
Líp P
+
-InP
Líp P
+
-InGaAsP
Líp c¸ch ®iÖn Al
2
O
3
Líp to¶ nhiÖt
TiÕp xóc P (

φ
25
÷
30
µ
m)
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
• LED phát xạ rìa: (ELED: Edge Light Emitting Diode)
LED phát xạ rìa có cấu tạo khác với các LED thông thường (hình 3.4). Các điện
cực tiếp xúc băng kim loại phủ kín mặt trên và đáy của ELED. Do đó ánh sáng
không thể phát ra phía hai mặt được mà bị giữ trong vùng tích cực có dạng vạch
hẹp. Lớp tích cực rất mỏng, bằng vật liệu có chiết suất lớn kẹp giữa hai líp P và
N có chiết suất nhỏ hơn. Cấu trúc như vậy tương tự cấu trúc của sợi quang,
trong đó lớp tích cực có chiết suất lớn tương đương với lõi còn hai líp P và N có
chiết suất nhỏ hơn tương đương với lớp bọc (cladding) hay tương đương với
một ống dẫn sóng (Waveguide). ánh sáng phát ra ở cả 2 đầu ống dẫn sóng này,
một trong hai đầu được nối với sợi quang.
Cấu trúc này có ưu điểm vùng phát sáng hẹp và góc phát sáng nhỏ nên hiệu suất
ghép ánh sáng vào sợi quang cao. Tuy nhiên khi hoạt động nhiệt độ ELED tăng
khá cao nên đòi hỏi phải giải nhiệt.

Hình 3.4 LED phát xạ rìa (ELED)
Cấu tróc LED càng phức tạp thì công suất phát càng cao và giá thành càng
tăng, góc phát sáng càng hẹp thì thời gian chuyển càng nhanh.
3.2.2. Đặc tính kỹ thuật.
Các đặc tính kỹ thuật của LED phụ thuộc rất nhiều vào cấu tạo của chúng.
Ngoài ra, theo đà phát triển của công nghệ bán dẫn, chất lượng của LED ngày càng
được nâng cao hơn. ở đây chỉ giới thiệu những đặc tính kỹ thuật chung của LED.
• Thông số điện.

- Dòng điện hoạt động tiêu biểu: từ 50mA đến 300mA.
- Điện áp sụt trên LED: từ 1,5V đến 2,5V.
• Công suất quang phát.
Là công suất tổng cộng mà nguồn quang phát ra chứ không phải là công suất
22
Líp P -
AlGaAs
Líp P -
AlGaAs
Líp N -
AlGaAs
Líp N-
GaAs
Vïng ph¸t s¸ng
TiÕp xóc N
TiÕp xóc P
C¸ch ®iÖn SiO
2
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
đưa được vào lõi sợi quang.
Công suất phát của LED từ 1 đến 3mW. Đối với loại phát sáng cao (High-
Radiance) công suất phát có thể lên đến 10mW.
Các LED phát xạ mặt có công suất phát cao hơn LED phát xạ rìa với cùng
dòng điện kích thích (H 3.5). Nhưng điều đó không có nghĩa sợi quang nhận được
công suất quang từ LED phát xạ mặt cao hơn so với LED phát xạ rìa.
Hình 3.5 Công suất phát của LED và ELED
• Góc phát quang.
Công suất ánh sáng do các nguồn quang phát ra cực đại ở trục phát quang và
giảm dần theo góc hợp với trục. Góc phát quang được xác định ở mức công suất

quang giảm một nửa (3dB) so với mức cực đại. LED phát xạ mặt có góc phát
quang lớn hơn so với LED phát xạ rìa (H 3.6)
23
P(mW)
10
5
0 100 200 300 400 500
LED(ph¸t x¹ mÆt)
ELED(ph¸t x¹ r×a)
ỏn tt nghip Cụng ngh THễNG TIN SI
QUANG & SDH
Hỡnh 3.6 Gúc phỏt quang ca LED v ELED
Hiu sut ghộp quang.
Hiu sut ghộp quang c tớnh bi t s cụng sut quang ghộp vo si quang
vi cụng sut phỏt quang tng cng ca ngun quang.
Hiu sut ghộp ph thuc vo kớch thc vựng phỏt quang, gúc phỏt quang ca
ngun, gúc thu nhn (NA) ca si quang v v trớ t ngun quang v si quang
(H3.7).
Hỡnh 3.7 Cỏc yu t nh hng n hiu sut ghộp
Hiu sut ghộp ca LED phỏt x mt trong khong 1 ữ 5% v LED phỏt x rỡa
trong khong 5 ữ 15%. T ú, tuy cụng sut phỏt ca LED phỏt x mt ln hn
nhng cụng sut a vo si quang ca LED phỏt x rỡa li ln hn (thng ln
hn khong hai ln).
rng ph.
Ngun quang phỏt ra cụng suỏt cc i bc súng trung tõm v gim dn v
hai phớa. rng ph l khong bc súng m trong ú cụng sut quang khụng
nh hn phõn na mc cụng sut nh (H 3.8).
24
Nguồn quang
Lớp bọc

Lõi sợi
Góc thu nhận của sợi
Vùng ánh sáng
Góc phát của nguồn
Công suất
t ơng đối
1.0

0.5


0
90
0
45
0
0
0
45
0
90
0
0
góc phát
30
0
120
0
Phát xạ mặt (Surtace Emiter)
Phát xạ rìa (Edge Emiter)

Đồ án tốt nghiệp Công nghệ THÔNG TIN SỢI
QUANG & SDH
Hình 3.8 Độ rộng phổ của LED
Thông thường LED có độ rộng phổ trong khoảng 35 ÷ 100mm.
• Thời gian chuyển lên (Rise time).
Là khoảng thời gian để công suất ra tăng từ 10% đến 90% mức công suất ổn
định khi có xung dùng điện kích thích nguồn quang.
Thời gian chuyển của nguồn quang có ảnh hưởng đối với tốc độ bit của tín hiệu
điều chế. Muốn điều chế ở tốc độ càng cao thì nguồn quang phải có thời gian
chuyển càng nhanh. Dải thông tối đa của tín hiệu điều chế phụ thuộc vào thời
gian chuyển theo công thức gần đúng:
B = 0,35/∆t
Trong đó: B: Dải thông của tín hiệu điều chế, đơn vị Mhz
∆t: thời gian chuyển của nguồn quang, đơn vị µs
Thời gian chuyền của LED trong khoảng:
- 5 ÷ 50 ns: đối với LED phát xạ thấp.
- 2 ÷ 20 ns: đối với LED phát xạ cao
• Ảnh hưởng của nhiệt độ.
Khi nhiệt độ môi trường tăng thì công suất phát của LED giảm. Tuy nhiên
mức độ ảnh hưởng bởi nhiệt độ của LED không cao:
- Ở bước sóng 850nm: độ ảnh hưởng là -1%/
o
C.
- Ở bước sóng 1300nm là 1500nm: độ ảnh hưởng từ -2% đến -1%/
o
C.
3.2.3 Mạch phát quang dùng LED.
Mạch điện của các máy phát quang rất đa dạng. Mức độ phức tạp của mạch
điện phụ thuộc vào các yêu cầu kỹ thuật của máy phát quang như tốc độ điều chế,
mức công suất phát,

25

∆λ
40nm
C«ng suÊt
t ¬ng ®èi 1,0
0,5
0
800 850 900 B íc sãng(nm)