BÁO CÁO THỰC TẬP-Thông tin quang PIN

Thông tin quang
PIN
Nhóm 15
Sinh viên thực hiện :Phạm Trí Hùng
Trần Mạnh Hà
Nguyễn Tuấn Anh
Ngô Tuấn Thịnh
Lưu Quang Minh
Lớp: Điện Tử 7
Khóa : K48
PIN

Khái niệm về thông tin quang

Cấu tạo

Nguyên lý hoạt động

Chỉ tiêu và thông số kỹ thuật
Khái niệm thông tin quang
Khái niệm thông tin quang

Thông tin quang: là một hệ thống truyền thông tin qua sợi
quang.Thông tin được chuyển thành ánh sáng và sau đó ánh sáng
được truyền qua sợi quang,tại nơi nhận nó được biến đổi thành
thông tin như ban đầu.
O
E O
E
O
E

Điện thoại
Số liệu
Fax
TV
Bộ biến đổi
E/O
LÆp ® êng d©y
Sợi quang
Tín hiệu điện
Tín hiệu quang Tín hiệu quang
Tín hiệu điện
Sợi quang
O/E
Bộ biến đổi
TV
Fax
Số liệu
Điện thoại
O
E
Mạch điều
khiển
Nguồn
phát
quang
Tách
sóng
quang
Chuyển đổi
tín hiệu

Các thành phần chính của tuyến truyền dẫn sợi quang
Tín hiệu
điện vào
Tín hiệu
điện ra
Các thiết
bị khác
Bộ biến đổi quang - điện O/E
Bộ biến đổi điện - quang E/O
Xen rẽ
kênh
Bộ
chia
quan
g
Khuếch
đại quang
Bù
tán
sắc
Tín hiệu quang
Tín hiệu điện
Sợi quang


Thu quang
Mạch điện
Phát
quang
Khái niệm thông tin quang

Hệ thống thông tin quang

Thiết bị phát quang

Thiết bị chuyển đổi điện – quang E\O

Thiết bị thu quang

thiết bị chuyển đổi quang-điện

Ngoài ra còn một số thành phần:

Bộ ghép nối quang(connecter)

Các mối hàn

Bộ chia quang

Các trạm lặp

Bộ khuếch đại quang

Thiết bị tán sắc

Trạm xen rẽ kênh
Bộ thu quang

Bộ biến đổi quang điện: Là bộ tách sóng photodiode biến đổi công
suất quang thu được thành dòng điện tại đầu ra


Nhiệm vụ: bộ thu quang phải đảm bảo thu được tín hiệu rất yếu,bị
méo và phải tách được thành phần nhiễu khá lớn so với tín hiệu

Bộ tách sóng quang

Bộ khuếch đại điện

Mạch xử lý tín hiệu
PD
R
L
Bộ thu quang
h
v
Quyết
định
Cloc
k Ext
Tiền
khuếch
đại
khuếch
đại
chính
Tín
hiệu
số ra
Clock
ra

Cấu hình của bộ thu quang số tiêu biểu
B thu quangộ

Thiết bị thu quang hay bộ thu quang là một trong các thiết bị
quan trọng nhất vì nó ở sau cùng của tổ chức hệ thống truyền
dẫn, nơi thu nhận mọi đặc tính tác động trên toàn tuyến đưa
tới. Vì vậy hoạt động của nó liên quan trực tiếp tới chất lượng
toàn bộ hệ thống truyềndẫn
Cấu tạo bộ thu quang

Photodiode: biến đổi công xuất
quang thành tín hiệu dòng điện

Bộ tiền khuếch đại biến đổi
dòng thành tín hiệu điện áp phù
hợp với các mạch sau.

Bộ khuếch đại chính: Tiếp tục
khuếch đại đồng thời tự điều
chỉnh mức điện áp đảm bảo mức
ra ổn định,bù lại sự biến đổi điện
do các khâu trước gây ra.

Bộ cân bằng: Bù lại sự biến đổi
về biên độ và pha

Bộ lọc: Làm giảm mức nhiễu
của bộ tách sóng,bộ khuếch đại
tác động vào tín hiệu.


Mạch tách đồng hồ: đồng hồ
được tách ra từ dòng số hiệu và
sử dụng đề tái sinh lại dòng số
hiệu trong mạch quyết định.

Bộ quyết định
Ai
KĐ
chính
B ngằ
Cân
L cọ
nhĐị
Quy tế
C.K
Thiết bị thu quang

Chức năng: Tại bộ thu sóng tín hiệu quang từ phía phát đi tới được biến đổi thành
tín hiệu điện,rồi được khuếch đại và được hồi phục thành tín hiệu cùng dạng như ở
đầu vào tín hiệu phát quang.

Cơ chế:

Biến đổi trực tiếp tín hiệu quang thành tín hiệu điện(hiệu ứng quang điện)

Hiệu ứng cảm nhiệt: Biến đổi năng lượng quang thành thành năng lượng nhiệt
sau đó biến đổi năng lượng nhiệt thành năng lượng điện.

Nguyên lý chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện
Mi n - nề

Vùng d nẫ
i n tr ngĐệ ườ
N ng l ngă ượ
Vùng nghèo
i n tĐệ ử
L tr ngỗ ố
Linh kiện thu quang

Diode thu quang PIN

Tên gọi: PIN

Diode PIN là một thiết bị bán dẫn nó hoạt động như một
biến trở ở tần số radio và sóng ngắn
Cấu tạo PIN
Photodiot-P.I.N
Thiết bị thu quang-Bộ tách sóng photodiot
P.I.N

Diode thu quang PIN

Cấu tạo:

Một lớp bán dẫn n+

Một lớp tự dẫn I:không pha tạp,hoặc ít

Lớp p
P
I

N
Lớp chống phản xạ
Cách điện (Sio2)
Vòng tiếp xúc (kim loại)
Tiếp xúc kim loại
Ánh sáng
Cấu tạo diode thu quang PIN
Thiết bị thu quang-Bộ tách sóng photodiot
P.I.N
Cấu trúc: gồm các vùng p và n cách nhau bởi
một vùng i. Lớp i nằm ở giữa có trở kháng cao
và hầu hết điện áp điện áp đặt vào phần ngang
của nó.
Photodi t P.I.Nố
Đây là loại photodiot thông dụng nhất gồm 3 lớp chính:n
+
pha tạp loại n với nồng độ cao ,I lớp bán dẫn riêng (intrinsic) có
bề dày tối ưu để có hiệu suất lượng tử và tốc độ đáp ứng thích
hợp,p
+
lớp pha tạp loại p với nồng độ cao trên cùng là lớp điện
môi trong suốt để giảm phản xạ ánh sáng .Hai cực kim loại được
tiếp xúc với lớp n
+
và p
+

Đặc tính của Diode PIN
Nguyên lý hoạt động
Photodiot

Một photodiot đơn giản là một chuyển tiếp p-n mắc
thiên áp ngược .Khi có tín hiệu quang tác dụng lên
photodiot vùng nghèo sẽ phân ly các cặp điện tử lỗ
trống phát sinh ra trong đó và một dòng điện sẽ chạy
ở mạch ngoài ,gọi chúng là đáp ứng quang.Khi tín
hiệu quang có tần số cao,vùng nghèo cần phải hẹp để
giảm thời gian vận chuyển hạt dẫn.Mặt khác để tăng
hiệu suất lượng tử phải giữ cho lớp nghèo đủ dày để
cho phần lớn ánh sáng được hấp thụ trong lớp
nghèo.Như vậy ở đây cần phải cân nhắc giữa tốc độ
đáp ứng và hiệu suất lượng tử.
PIN

Điểm khác biệt về mặt cấu trúc của loại diot này là
giữa miền P với miền N có một lớp bán dẫn thuần (i).

Cấu trúc này cũng tương tự như diot PiN siêu cao tần.
Nguyên lý hoạt động

Khi diot được phân cực ngược có giá trị đủ lớn, miền điện
tích không gian chuyển tiếp Pi và Ni sẽ ăn sâu về phía i
tới mức hai miền này chạm vào nhau và như vậy hầu như
chiều dày của miền i là độ rộng của miền điện tích không
gian chuyển tiếp PN.

Chiều dày miền bazo của điot này làm rất mỏng sao cho
hầu như toàn bộ sự hấp thụ riêng chỉ xảy ra trong miền i.

Như vậy thời gian di chuyển của các hạt dẫn thiểu số mới
được phát xạ do hấp thụ as chỉ tính bằng thời gian cuốn

các hạt dẫn ấy đi qua miền i.

Từ đó các định được tần số giới hạn.
Nguyên lý hoạt động

Tần số giới hạn:
Fgh = 0.4/t ~ 0.4 vq.α0

Trong đó:
Vq = γn.Ek
Ek là điện trường tiếp xúc

Tần số giới hạn của diot quang pin có thể vào cỡ 10Ghz.

Đặc điểm của loại diot này là nó có điện áp ngược cho
phép cao và điện dung tiếp xúc nhỏ.
Chỉ tiêu và các thông số kỹ thuật
Hiệu suất lượng tử
Một trong những yếu tố chủ yếu chi phối hiệu suất
lượng tử là hệ số hấp thụ α .Hệ số hấp thụ α phụ
thuộc rất mạnh vào bước sóng,cấu trúc và vật liệu chế
tạo photodiot
Tốc độ đáp ứng
Tốc độ đáp ứng do các yếu tố sau đây quyết định:
Sự khuếch tán hạt dẫn
Thời gian sống của hạt dẫn trong lớp nghèo
Điện dung của lớp nghèo
Nếu hạt dẫn sinh ra ngoài lớp nghèo rồi khuếch tàn vào lớp
nghèo thì thời gian trễ sẽ lớn nghĩa là tốc độ đáp ứng
nhỏ .Để giảm thời gian trễ lớp chuyển tiếp p-n phải được

tạo nên rất gần bề mặt mẫu.Phần lớn photon sẽ được hấp
thụ trong lớp nghèo nếu lớp nghèo dày.