Nghiên cứu bộ khuếch đại laser trong hệ thống thông tin quang COHERENT

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

NGÔ VĂN HÙNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHIÊN CỨU BỘ KHUẾCH ĐẠI LASER TRONG HỆ THỐNG THÔNG
TIN QUANG COHERENT

HẢI PHÒNG - 2016


BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

NGÔ VĂN HÙNG

ĐỒ ÁNTỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHIÊN CỨU BỘ KHUẾCH ĐẠI LASER TRONG HỆ THỐNG THÔNG
TIN QUANG COHERENT
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG;

MÃ SỐ: D52027

CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Ngƣời hƣớng dẫn: ThS. NGUYỄN THANH VÂN

HẢI PHÒNG - 2016


LỜI CẢM ƠN
Trƣớc tiên em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trƣờng Đại Học Hàng Hải
Việt Nam đã tận tình dạy dỗ trong suốt những năm học vừa qua. Trong đó phải
kể đến quý thầy cô trong Khoa Điện - Điện Tử đã tạo điều kiện cho em đƣợc
học tập và thực hiện đồ án tốt nghiệp này.
Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn giáo viên hƣớng dẫn thực hiện đồ án là cô
th.s Nguyễn Thanh Vânđã tận tình giúp đỡ em trong quá trình lựa chọn đề tài
và hỗ trợ chúng em trong quá trình thực hiện đề tài.
“Sau gần 2 tháng học tập, làm việc với sự giúp đỡ tận tình của cô giáo hƣớng
dẫn, cùng với sự đóng góp nhiệt tình của bạn bè đã tạo điều kiện để em hoàn
thành đồ án này. Bản thân em đã học hỏi, tiếp thu đƣợc những kiến thức bổ ích,
những kinh nghiệm quý báu, những bài học quý giá khi thực hiện đồ án này .
Qua những kinh nghiệm làm đồ án,em sẽ không ngừng trau dồi, nâng cao kiến
thức. Đồng thời góp phần nhỏ bé của mình vào sự nghiệp giáo dục của nƣớc
nhà, từng bƣớc nâng cao vị thế ngƣời Việt Nam trên thế giới.
Vì thời gian hạn hẹp và trình độ hiểu biết còn hạn chế, nên đồ án của em còn
những thiếu sót không tránh khỏi. Em rất mong đƣợc sự thông cảm, đóng góp ý
kiến và sửa đổi của quý thầy cô.
Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn quý thầy cô, gia đình và bạn bè đã hỗ trợ
cho em trong suốt thời gian vừa qua
Em xin trân thành cảm ơn!
Hải phòng, ngày 4, tháng 5 năm 2016
Sinh viên thực hiện đồ án :
Ngô Văn Hùng

i


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan:
Đồ án tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân em, đƣợc
thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức đƣợc học và khảo sát thực
tế, có tham khảo qua một số tài liệu chính quy nhƣng không phải là sao chép
,đƣợc thực hiện dựa trên sự hƣớng dẫn tận tình của giáo viên hƣớng dẫn là cô
Th.s Nguyễn Thanh Vân.
Một lần nữa em xin khẳng định về sự chung thực của đồ án, nếu có bất kỳ sự sao
chép nào em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Sinh viên thực hiện đồ án :
Ngô Văn Hùng

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. ii
MỤC LỤC ........................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................... v
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................. vi
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................... 1
Chƣơng I :TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG ................... 2
1.1. Quá trình phát triển của hệ thống thông tin quang ....................................... 2
1.2. Sơ đồ nguyên lý và các phần tử cơ bản của hệ thống thông tin quang.......... 4
1.2.1.Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thông tin quang .......................................... 4

1.2.2. Các phần tử cơ bản của hệ thống thông tin quang ..................................... 5
1.3. Đặc điểm của hệ thống thông tin quang ....................................................... 6
1.3.1.Ƣu điểm của hệ thống thông tin quang ...................................................... 6
1.3.2. Nhƣợc điểm của hệ thống thông tin quang................................................ 8
1.4. Những tồn tại và xu hƣớng phát triển của hệ thống thông tin quang ............ 9
1.4.1 Những tồn tại của hệ thống quang ............................................................. 9
1.4.2 Xu hƣớng phát triển của hệ thống quang ................................................... 9
1.5. Kết luận ..................................................................................................... 12
CHƢƠNG II: TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG QUANG COHERENT ........... 13
2.1. Tiến trình phát triển công nghệ truyền tải quang: ...................................... 13
2.2. Giới thiệu hệ thống Coherent:.................................................................... 15
2.3. Các kỹ thuật điều chế quang coherent........................................................ 16
2.3.1. Kỹ thuật điều chế ASK ........................................................................... 16
2.3.2. kỹ thuật điều chế PSK ............................................................................ 17
2.3.3. Kỹ thuật điều chế FSK............................................................................ 18
2.4. Cấu trúc cơ bản của hệ thống Coherent ..................................................... 18
2.5. Máy thu quang Coherent ............................................................................ 19
2.5.1 Sơ đồ khối tổng quát của bộ thu quang coherent:..................................... 19
2.5.2 Các nguyên lý tách sóng .......................................................................... 21
2.6. Một số tham số đánh giá hệ thống Coherent: ............................................. 23
iii


2.6.1. Nhiễu:..................................................................................................... 23
2.6.2. Tỉ số SNR: .............................................................................................. 25
2.7. Ƣu nhƣợc điểm và ứng dụng của hệ thống Coherent ................................. 26
2.7.1. Ƣu điểm: ................................................................................................ 26
2.7.2 Nhƣợc điểm: ............................................................................................ 28
2.7.3. Ứng dụng trong thực tiễn của hệ thống Coherent.................................... 28
2.7.3.1. Giải pháp 100 Gb/s DP-QPSK của hãng Ciena .................................... 28

2.7.3.2. FLASHWAVE 9500 cho các mạng Metro ........................................... 29
2.7.3.3. FLASHWAVE S660 cho truyền dẫn cáp quang biển .......................... 31
CHƢƠNG III : BỘ KHUẾCH ĐẠI LASER TRONG HỆ THỐNG QUANG
COHERENT .................................................................................................... 33
3.1. Tổng quát về kỹ thuật khuếch đại quang.................................................... 33
3.1.1. Giới thiệu khuếch đại quang ................................................................... 33
3.1.2. Phân loại khuếch đại quang .................................................................... 37
3.2. Nguyên lý cơ bản ...................................................................................... 37
3.2.1 Mô tả cơ bản............................................................................................ 38
3.2.2 Nguyên lý khuếch đại .............................................................................. 39
3.3. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của SLA................................................. 46
3.3.1 Cấu trúc cơ bản của SLA ......................................................................... 46
3.3.2 Hoạt động của SLA ................................................................................. 46
3.3.3. Đặc tính bộ khuếch đại FPA và TWA.................................................... 49
3.4. Các ứng dụng của SLA.............................................................................. 52
3.4.1. Các khối độ lợi trong các mạng quang học ............................................. 52
3.4.2. Bộ khuếch đại tăng cƣờng. ..................................................................... 53
3.4.3. Bộ khuếch đại đƣờng dây và các tầng khuếch đại ................................... 54
KẾT LUẬN...................................................................................................... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 56

iv


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT

Từ viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

1

WDM

Wavelength Division

Ghép kênh theo bƣớc sóng

Multiplexing
2

3

4

OTDM

DWDM

CWDM

Optical Time Division

Ghép kênh quang phân chia

Multiplexing

theo thời gian

Dense Wavelength

Ghép kênh theo bƣớc sóng

Division Multiplexing

mật độ cao

Coarse Wavelength

Ghép kênh theo bƣớc sóng

Division Multiplexing

lỏng

5

DD

Direct Detector

Tách sóng trực tiếp

6

ASK

Ampitude Shift

Điều chế khóa dịch biên độ

Keying
Ổ điện tử

7

DE

Drive Electronic

8

SLA

Semiconductor Optical Khuếch đại Laser bán dẫn
Amplifier

9

OFA

Khuếch đại quang sợi

Optical Fiber
Amlplifier

10

ASE

Amplified

Nhiễu phát xạ tự phát đƣợc

Spontaneous Emission

khếch đại

noise
11

FWM

Four Wave Mixing

Trộn bốn bƣớc sóng

12

TWA

Traveling Wave

khuếch đại sóng chạy

Amplifier

v


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hình

Tên hình

Trang

Hình 1.1

Quá trình phát triển của thông tin sợi quang

4

Hình 1.2

Sơ đồ tổng quát của hệ thống thông tin quang

4

Hình 1.3

Các phần tử cơ bản của hệ thống thông tin quang

6

Hình 1.4

Xu hƣớng phát triển của hệ thống thông tin quang

12

Hình 2.1

Sự phát triển tốc độ và dung lƣợng của các công
nghệ truyền tải quang

15

Hình 2.2

Dạng sóng tín hiệu ASK

17

Hình 2.3

Tín hiệu điều chế PSK

18

Hình 2.4

Tín hiệu điều chế FSK

19

Hình 2.5

Sơ đồtổngquát củahệthốngthông tinquang coherent

20

Hình 2.6

Cấu hình bộ thu quang coherent cơ bản

21

Hình 2.7

Mô hình bộ tách quang cơ bản

22

Hình 2.8

Sơ đồ bộ thu cân bằng

26

Hình 2.9

Sự phụ thuộc độ nhạy vào tốc độ truyền dẫn

28

Hình 2.10

Khoảng cách trạm lặp phụ thuộc vào tốc độ truyền

28

Hình 2.11
Hình 2.12
Hình 3.1

Mô tả kiến trúc mạng đƣờng dài 100Gb/s của hãng
Ciena
Chuyển mạch hỗn hợp TDM-IP
Phổ suy hao đặc trƣng của sợi quang silic kiểu đơn
ít suy hao

31
32
35

Hình 3.2

Phổ tán sắc đặc trƣng của sợi quang silic kiểu đơn

36

Hình 3.3

Cấu trúc một trạm lặp quang điện

37

Hình 3.4

Mô hình tổng quát của bộ khuếch đại quang

39

Hình 3.6

Các loại SLA cơ bản và phổ độ lợi tƣơng ứng

41

Hình 3.7

Các hiện tƣợng biến đổi quang điện

41

vi


Hình 3.8a

Công suất ngõ ra theo công suất ngõ vào

44

Hình 3.8b

Độ lợi khuếch đại theo công suất quang ngõ ra

44

Hình 3.9
Hình 3.10

Ảnh hƣởng của nhiễu xuyên kênh trong SLA khi
khuếch đại hai tín hiệu
Cấu trúc của một SLA

46
47

Ứng dụng của SLA trong khuếch đại tăng cƣờng,
Hình 3.11

bộ khuếch đại đƣờng dây và bộ tiền khuếch đại

54

trong các đƣờng truyền quang học
Hình 3.12

Ứng dụng khuếch đại tăng cƣờng trong các mạng
phân phối quang

vii

55

LỜI NÓI ĐẦU
Chúng ta đã bƣớc vào thế kỷ 21, ở đó vai trò của thông tin liên lạc và kiến thức
là yếu tố quyết định sự thành công của mỗi nghành, mỗi quốc gia.Với chính
sách đi thẳng vào công nghệ hiện đại Việt Nam đã và đang hiện đại hóa mạng
lƣới viễn thông để hòa nhập với thế giới góp phần không nhỏ cho sự phát triển
kinh tế, xã hội trong công cuộc đổi mới đất nƣớc.
Trong những năm gần đây, các nƣớc có nền công nghiệp phát triển trên thế giới
luôn có mạng viễn thông phát triển với nhiều loại dịch vụ phong phú.Việt Nam
gần đây nhu cầu thông tin ngày càng tăng đòi hỏi số lƣợng kênh truyền dẫn lớn,
chất lƣợng truyền dẫn cao song mạng truyền dẫn ở nhiều nơi chƣa đáp ứng đƣợc
nhu cầu của khách hàng.Do vậy bằng kĩ thuật thông tin quang, ngƣời ta có thể
tạo ra các hệ thống thông tin có môi trƣờng truyền dẫn nhiều kênh với tốc độ
cao, độ rộng băng tần lớn truyền tín hiệu đi xa mà tổn hao lại thấp…
Từ khi ra đời cho đến nay hệ thống thông tin quang đã trở thành hệ thống truyền
dẫn trọng yếu của mạng lƣới viễn thông.Nhƣng giờ đây, thông tin quang đƣợc
phát triển lên tầm cao mới ở cả cấp độ mạng truy nhập.Có thể thấy rằng để đáp
ứng nhu cầu truyền tải do sự bùng nổ thông tin, hệ thống viễn thông cần phải
phát triển cả về quy mô và cấu trúc mạng.
Trong hệ thống thông tin quang có một bộ phận rất quan trọng,quyết định đến
chất lƣợng truyền tải thông tin cho toàn bộ hệ thống thông tin quang đó là bộ
khuếch đại laser giúp đảm bảo nguồn thông tin đƣợc truyền đi một cách nhanh
chóng và chính xác.Vì vậy trong thời gian vừa qua em đã tìm hiểu nghiên cứu
và em xin đƣợc lựa chọn đề tài:“Nghiên cứu bộ khuếch đại laser trong hệ thống
thông tin quang coherent’’
Đồ án tốt nghiệp đƣợc chia thành 3 chƣơng:
Chƣơng I:Tổng quan về hệ thống thông tin quang
Chƣơng II:Tổng quát về hệ thống quang coherent
Chƣơng III:Nghiên cứu bộ khuếch đại laser trong hệ thống thông tin quang

coherent.
1


Chƣơng I :
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
Hệ thống thông tin là hệ thống đƣợc sử dụng để truyền thông tin từ nơi này đến
nơi khác cách nhau hàng trăm met hay hàng ngàn km. Thông tin đƣợc truyền là
sóng điện từ có tần số khác nhau từ vài Mhz đến hàng trăm Thz. Hệ thống thông
tin quang truyền tin bằng sóng ánh sáng tần số cao trong cửa sổ truyền sóng của
hệ thống quang. Các hệ thống quang đã và đang đƣợc ứng dụng rộng rãi trong
các nƣớc trên thế giới và có khả năng hiện đại hoá mạng lƣới viễn thông trên
toàn thế giới. Chƣơng này trình bày khái qu át về quá trình phát triển của hệ
thố ng thông tin quang , sơ đồ nguyên lý , đă ̣c điể m , nhƣ̃ng vấ n đề còn tồ n ta ̣i và
xu thế phát triể n của hê ̣ thố ng quang hiê ̣n nay.
1.1.Quá trình phát triển của hệ thống thông tin quang
“Lịch sử thông tin đã trải qua nhiều hệ thống thông tin khác nhau với các tên gọi
theo môi trƣờng truyền dẫn hoặc tính chất dịch vụ của hệ thống nhƣ là hệ thống
cáp đồng trục, hệ thống vi ba, hệ thống thông tin vệ tinh và hệ thống thông tin
quang (hay nói cách khác là có các hệ thống hữu tuyến và hệ thống vô tuyến).
Các hệ thống sau đƣợc phát triển dựa trên các hệ thống trƣớc đó, nhƣng đƣợc cải
tiến và hoàn thiện hơn, chúng có cƣ̣ ly xa hơn , tốc độ cao hơn, độ linh hoạt và
chất lƣợng hệ thống cũng đƣợc cải thiện nhằm thoả mãn nhu cầu của con ngƣời.
Các hệ thống cáp đồng trục, hệ thống vi ba, hệ thống thông tin vệ tinh có những
ƣu, nhƣợc điểm riêng. Hệ thống thông tin quang là hệ thống thông tin sử dụng
tín hiệu ánh sáng và sợi quang để truyền tin đi xa.
Các sóng ánh sáng đƣợc sử dụng để truyền tin chủ yếu trong các cửa sổ truyền
sóng của thông tin quang là 0,8÷0,9 µm, 1÷1,3 µm và 1,5÷1,7 µm. Quá trình
phát triển của hệ thống thông tin quang đƣợc khái quát nhƣ sau:
Từ xƣa, con ngƣời đã biết dùng ánh sáng để báo hiệu cho nhau biết nhƣ dùng

lửa, ngọn hải đăng nhƣng khi đó chƣa có khái niệm về hệ thống thông tin quang.
Đầu những năm 70 thì ra đời máy đi ện báo quang.Thiết bị này sử dụng khí
quyển nhƣ một môi trƣờng truyền dẫn, nên chịu ảnh hƣởng của các điều kiện về
2


thời tiết. Để khắc phục hạn chế này thì Marconi đã sáng chế ra máy điện báo vô
tuyến có khả năng thực hiện trao đổi thông tin giữa ngƣời gửi và ngƣời nhận ở
cách xa nhau . Sau đó , A. G.Bell đã phát minh ra Photophone, ông đã truyền
tiếng nói trên một chùm ánh sáng và có thể truyền tín hiệu tiếng nói trên 213m.
Đế n đầ u nhƣ̃ng năm 80 thì các hệ thống thông tin đƣờng trục 45 và 90 Mbit/s sử
dụng sợi quang đƣợc lắp đặt, cuố i nhƣ̃ng năm 80 thì ra đời hệ thống 1,2÷2,4
Gbit/s và chuẩ n SONET. Hiện nay, sợi quang có suy hao α ≤ 0,2 dB/km ở bƣớc
sóng 1550nm, và có những loại sợi đặc biệt có suy hao rất thấp.
Các hệ thống quang đƣợc ứng dụng rộng rãi trên khắp thế giới với năm thế hệ:
Thế hệ 1 hoạt động ở bƣớc sóng 800nm có tốc độ truyền dẫn là 45/95 Mb/s (ở
Mỹ), 34/140 Mb/s (ở Châu Âu), 32/100Mb/s (ở Nhật) với khoảng lặp là 10km.
Thế hệ 2 làm việc ở bƣớc sóng 1300nm có tốc độ 400÷600 Mb/s và có thể đạt
tới 4Gb/s với khoảng lặp là 40km.
Thế hệ 3 sử dụng Laser bán dẫn hoạt động ở bƣớc sóng 1550nm với suy hao
trên sợi quang cỡ 0,2 dB/km nhƣng có hệ số tán sắc cao tầm 16÷18 ps/nm.km có
thể đạt đến 10Gb/s ở khoảng lặp từ 60÷70 km.
Thế hệ thứ 4 sử dụng khuếch đại quang EDFA và ghép kênh quang theo bƣớc
sóng WDM để tăng khoảng lặp và dung lƣợng truyền dẫn, có tốc độ 5Gb/s ở
khoảng cách 14300km và đến năm 2000 đã có thể đạt đƣợc 100Gb/s xuyên qua
Đại Tây Dƣơng (hệ thống TPC 6).
Thế hệ 5 nhằm giải quyết tán sắc của sợi quang và sử dụng công nghệ khuếch
đại quang nên có thể đ ạt 1,2 Tb/s hay 70Gb/s ở cự ly 9400km (truyền dẫn
siliton).”[2]
Quá trình phát triển của các hệ thống thông tin quang qua năm thế hê ̣ có th

đƣợc minh hoạ nhƣ trong Hin
̀ h 1.1.

3

ể


100 10000
0

1500 nm
Tách sóng Coherent

1
0

1300 nm
Tách sóng trực tiếp
Đơn mode
1

Tích tốc độ và khoảng cách (Ghz.Km)

100

Truyền dẫn Siliton
1500 nm

800 nm

Đa mode
1974

1978

1982

1986

1990

1992 năm

Hình 1.1: Quá trình phát triển của thông tin sợi quang.
Hiện nay, các hệ thống thông tin quang đã đƣợc ứng dụng rộng rãi trên thế
giới.Khi công nghệ chế tạo các phần tử quang càng phát triển, hiện đại thì hệ
thống thông tin quang ngày càng có khả năng ứng dụng rộng lớn hơn và trở
thành một lĩnh vực quan trọng trong viễn thông.
1.2.Sơ đồ nguyên lý và các phần tử cơ bản của hệ thống thông tin quang
1.2.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thông tin quang
Một hệ thống quang đƣợc tổ chức nhƣ Hiǹ h 1.2.
Nguồn
tin

Phần tử
điện

Biến đổi
E/O

Biến đổi
O/E

Phần tử
điện

Nguồn
tin

Hình 1.2: Sơ đồ tổng quát của hệ thống thông tin quang.
Nguồn tin bao gồm những dữ liệu hình ảnh, âm thanh, tiếng nói hay văn bản
Phần tử điện: có nhiệm vụ biến đổi các nguồn tin ban đầu thành các tín hiệu
điện, các tín hiệu này có thể là tín hiệu tƣơng tự hoặc tín hiệu số.
Bộ biến đổi E/O: biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang để phát đi (ở đầu
phát thông qua hệ thống bức xạ, điều pha, điều tần).
Sợi quang: là môi trƣờng truyền tín hiệu quang. Sợi quang có yêu cầu là phải có
băng thông rộng, tốc độ cao và suy hao nhỏ.
Bộ biến đổi quang điện O/E: biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện (ở đầu
thu).
Tải tin của hệ thống thông tin quang chính là ánh sáng có tần số rất cao: từ
1014÷1015 Hz.
4


Chuyển tiếp tín hiệu: trên đƣờng truyền thì tín hiệu quang bị suy giảm nên sau
một khoảng cách nhất định thì phải thực hiện quá trình chuyển tiếp tín hiệu bằng
cách đặt trạm lặp để khuếch đại tín hiệu quang.
Khả năng truyền dẫn của hê ̣ thố ng đƣợc đặc trƣng bởi băng thông truyề n dẫn và
cƣ̣ ly tra ̣m lă ̣p. Hệ thống thông tin quang đã vƣợt xa các hệ thống thông tin khác
ở cả hai yêu cầu trên.

1.2.2.Các phần tử cơ bản của hệ thống thông tin quang
Các hệ thống thông tin quang thƣờng phù hợp hơn cho việc truyền dẫn tín hiệu
số và hầu hết quá trình phát triển của hệ thống thông tin quang đều đi theo
hƣớng này. Tƣ̀ đó, cấu trúc cơ bản của hệ thống thông tin quang bao gồm: phần
phát quang, phần thu quang và sợi quang đƣợc trình bày trong Hình vẽ 1.3.
Phần phát quang: Gồm nguồn quang và mạch điều khiển liên kết với nhau. Các
mạch điều khiển có thể là bộ điều chế ngoài hay các bộ kích thích tuỳ thuộc vào
các kỹ thuật điều biến. Nguồn quang tạo ra sóng mang tần số quang, còn các
mạch điều khiển biến đổi tín hiệu thông tin thành dạng tín hiệu phù hợp để điều
khiển nguồn sáng theotín hiệu mang tin. Có hai loại nguồn sáng đƣợc sử dụng
phổ biến trong thông tin quang là LED (Light Emitting Diode) và LD (Laser
Diode).
Tín hiệu điện
Máy phát
Tín hiệu quang
Mạch điều
khiển
Tín
hiệu
điện
vào

Bộ nối quang
Nguồn phát
quang

Mối hàn sợ i

Sợ i
quang

Bộ chia quang
Thu
quang

Trạm lặp

Mạch điện
Các thiết bị khác
Phát
quang
Khuếch đại
quang

Bộ khuếch
đại

Máy thu

Chuyển đổi
tín hiệu

Đầu thu
quang

Tín
hiệu
điện
ra

Hình 1.3: Các phần tử cơ bản của hệ thống thông tin quang.
5


Cáp quang: Gồm các sợi quang và các lớp vỏ bọc xung quang để bảo vệ khỏi tác
động có hại từ bên ngoài. So với các môi trƣờng truyền dẫn khác thì truyền dẫn
bằng sợi quang có nhiều ƣu điểm nổi bật hơn đó là: hầu nhƣ không chịu ảnh
hƣởng của môi trƣờng bên ngoài, băng thông truyền dẫn lớn và suy hao nhỏ.Với
những ƣu điểm đó cùng với sự tiến bộ vƣợt bậc trong lĩnh vực thông tin quang
thì sợi quang đã đƣợc sử dụng trong các hệ thống truyền đƣờng dài, hệ thống
xuyên đại dƣơng. Chúng đáp ứng đƣợc yêu cầ u về khoảng cách và còn có thể
đáp ứng đƣợc dung lƣợng truyền dẫn cho phép thực hiện các mạng thông tin tốc
độ cao. Sợi quang có 3 loại chính: sợi đơn mode, sợi đa mode chiết suất nhảy
bậc và sợi đa mode chiết suất biến đổi. Tuỳ thuộc vào hệ thống mà sợi quang
đƣợc sử dụng là loại nào.
Phần thu quang có chức năng chuyển tín hiệu quang thành nguồn tin ban đầu.
Nó bao gồm bộ tách sóng quang, bộ khuếch đại và bộ khôi phục tín hiệu.Bộ tách
sóng quang thƣờng sử dụng các photodiode nhƣ PIN và APD.
Ngoài ra nếu tuyến quang mà có cự ly dài thì còn có thêm trạm lặp: bao gồm bộ
thu quang, mạch điện tử để khôi phục tái sinh hoặc khuếch đại tín hiệu điện, bộ
phát quang.
Các phần tử phụ: các bộ nối, mối nối, các bộ xen tách kênh.
1.3. Đặc điểm của hệ thống thông tin quang
1.3.1. Ƣu điểm của hệ thống thông tin quang
Hệ thống thông tin quang sử dụng môi trƣờng truyền dẫn là các sợi quang nên
nó có những ƣu điểm vƣợt trội hơn hẳn so với các hệ thống thông tin trƣớc đó,
đó là:
Thƣ́ nhấ t là tiêu hao truy ền dẫn thấp và băng tần truyền dẫn rộng: Sợi quang có
suy hao thấp và băng tần truyền dẫn rộng đến hàng Thz cho phép phát triển các
hệ thống WDM dung lƣợng lớn, suy hao truyền dẫn của sợi quang tƣơng đối

nhỏ, đặc biệt là trong vùng cửa sổ 1300nm và 1550nm. Điều đó có nghĩa là hệ
thống thông tin quang có thể gửi đi nhiều số liệu hơn với khoảng cách lớn hơn
so với các hệ thống thông tin trƣớc đó, do đó, sẽ làm giảm số lƣợng sợi và giảm
6


số lƣợng trạm lặp cần thiết dẫn đến giảm số lƣợng thiết bị và các phần tử hợp
thành, giảm chi phí thiết lập mạng và sự phức tạp của hệ thống.
Thƣ́ hai là tr ọng lƣợng và kích thƣớc nhỏ: Sợi quang có trọng lƣợng và kích
thƣớc nhỏ hơn rất nhiều so với các hệ thống cáp kim loại, nhất là hệ thống cáp
ngầm trong thành phố. Ngoài ra nó cũng có ý nghĩa rất lớn trong công nghệ máy
bay, vệ tinh, tàu bè. Đồng thời, nó còn đƣợc ứng dụng trong quân sự, nơi mà yêu
cầu cáp phải đƣợc khôi phục một cách nhanh chóng.
Thƣ́ 3 là sự miễn nhiễm ngoài: Cáp sợi quang có tính cách điện nên chúng có
tính miễn nhiễm điện từ từ bên ngoài, do đó sợi quang không có sự cảm ứng
điện từ từ bên ngoài và tín hiệu truyền trong sợi quang cũng không gây nhiễu ra
bên ngoài.
Thƣ́ tƣ là tính cách đi ện: Sợi quang là một vật cách điện. Sợi thuỷ tinh này loại
bỏ nhu cầu về các dòng điện cho đƣờng thông tin.Cáp sợi quang làm bằng chất
điện môi thích hợp không chứa vật dẫn điện và có thể cách điện hoàn toàn cho
nhiều ứng dụng. Nó có thể loại bỏ đƣợc nhiễu gây bởi các dòng điện chạy vòng
dƣới đất hay những trƣờng hợp nguy hiểm gây bởi sự phóng điện trên các đƣờng
dây thông tin nhƣ sét hay những trục trặc về điện.
Tiế p theo là an toàn cho tín hi ệu: Sợi quang cung cấp độ bảo mật thông tin cao.
Một sợi quang không thể bị lấy trộm thông tin bằng các phƣơng tiện điện thông
thƣờng nhƣ sự dẫn điện trên bề mặt hay cảm ứng điện từ, và rất khó trích để lấy
thông tin ở dạng tín hiệu quang. Các tia sáng truyền lan ở tâm sợi quang là rất ít
hoặc không có tia nào thoát khỏi sợi quang đó. Thậm chí, nếu đã trích vào sợi
quang đƣợc rồi thì nó có thể bị phát hiện nhờ kiểm tra công suất ánh sáng thu
đƣợc tại đầu cuối. Trong khi các tín hiệu thông tin vệ tinh và vi ba có thể dễ

dàng thu và giải mã tín hiệu đƣợc.
Cuố i cùng là sự phong phú về nguyên liệu: Vật liệu chế tạo sợi chủ yếu là Silic
rất phong phú và rẻ tiền. Chi phí cho việc chế tạo cáp hiện nay phát sinh chủ yếu
trong việc chế tạo thuỷ tinh cực sạch từ vật liệu thô. Do phong phú về nguyên

7


liệu nên giá thành của cáp giảm dẫn đến giá thành của hệ thống cũng giảm theo,
nhất là đối với các tuyến đƣờng dài.
1.3.2. Nhƣợc điểm của hệ thống thông tin quang
Thông tin quang có rất nhiều ƣu điểm do sợi quang mang lại. Tuy nhiên, hệ
thống thông tin quang cũng có một số nhƣợc điểm sau:
Mô ̣t là khó sửa chữa khi có sự cố: Khi có sự cố thì các quy trình sửa chữa đòi
hỏi phải có một nhóm kỹ thuật viên có kỹ năng tốt cùng với các thiết bị thích
hợp.
Hai là chi phí đầu tƣ cao: Các hệ thống thông tin có sẵn trong hạ tầng viễn thông
hầu nhƣ là cáp đồng nên muốn cải tiến hạ tầng viễn thông cần phải có chi phí
lớn mà không phải quốc gia nào cũng có điều kiện để làm ngay mà cần phải làm
từng bƣớc.
Ba là vấn đề an toàn lao động: Khi hàn nối sợi quang thì cần phải để các mảnh
cắt vào lọ kín để tránh đâm vào tay, vì không có phƣơng tiện nào có thể phát
hiện đƣợc mảnh thuỷ tinh trong cơ thể. Ngoài ra, không đƣợc nhìn trực diện vào
đầu sợi quang hay các khớp nối để hở để phòng ngừa có ánh sáng truyền trong
sợi chiếu trực tiếp vào mắt. Ánh sáng sử dụng trong hệ thống thông tin quang là
ánh sáng hồng ngoại, mắt ngƣời không cảm nhận đƣợc, nên không thể điều tiết
khi có nguồn năng lƣợng này, và sẽ gây nguy hại cho mắt.
Bố n là vấn đề biến đổi điện-quang: Trong hệ thống thông tin quang, trƣớc khi
đƣa một tín hiệu thông tin điện vào sợi quang thì tín hiệu đó phải đƣợc chuyển
đổi thành sóng ánh sáng mới có thể truyền đi đƣợc.

Cuố i cùng là sơ ̣i quang dòn, dễ gãy, khó nối ghép khi sợi bị đứt gãy: Sợi quang
đƣợc sử dụng trong viễn thông đƣợc chế tạo từ thuỷ tinh nên rất dòn và dễ gãy.
Kích thƣớc sợi nhỏ nên việc hàn nối sợi khi sợi bị đứt gãy là rất khó khăn, muốn
hàn nối cần phải có thiết bị chuyên dụng trong khi với hệ thống cáp đồng trục thì
việc đấu nối dây dễ dàng hơn nhiều.

8


1.4. Những tồn tại và xu hƣớng phát triển của hệ thống thông tin quang
1.4.1.Những tồn tại của hệ thống quang
Ngoài những nhƣợc điểm của hệ thống quang đƣợc nêu ở trên thì trong hệ thống
thông tin quang hiện nay mà chủ yếu là hệ thống quang đơn kênh còn có những
tồn tại sau: Các hệ thống quang hiện nay có dụng lƣợng thấp (<10 Gb/s) do ảnh
hƣởng của tán sắc, hiệu ứng phi tuyến sợi, trong khi đó, băng tần của sợi quang
là rất lớn (> 1 Thz); Mạch điện trong hệ thống làm hạn chế tốc độ và cự ly
truyền dẫn. Khi tốc độ hệ thốngđạt đến mấ y chục Gb/s thì làm cho cự ly truyền
dẫn ngắn lại, bản thân các mạch điện tử không đáp ứng đƣợc xung tín hiệu cực
hẹp.
Việc khắc phục những nhƣợc điểm trên đòi hỏi phải có công nghệ cao và rất tốn
kém vì cấu trúc của hệ thống rất phức tạp. Hệ thống thông tin quang nhiều kênh
sẽ giải quyết các tồn tại trên nhƣ sau:
Thƣ́ nhấ t: Các phần tử quang thay thế các phần tử điện ở những vị trí quan trọng
đòi hỏi tốc độ đáp ứng nhanh, tốc độ xử lý tín hiệu cao đã khắc phục đƣợc
nhƣợc điểm về tốc độ đáp ứng xung của các mạch điện tử đã nêu ở trên.
Thƣ́ hai: Các phần tử quang tận dụng đƣợc phổ hẹp của Laser làm tăng khả năng
sử dụng băng tần lớn của sợi đơn mode nên tạo ra khả năng truyền tải cho các
ứng dụng tốc độ cao hiện tại và tƣơng lai.
Vì vậy, khi sử dụng hệ thống quang nhiều kênh sẽ làm tăng đƣợc dung lƣợng
của hệ thống mà không cần tăng thêm sợi quang, tận dụng đƣợc băng tần không

hạn chế của sợi.
1.4.2.Xu hƣớng phát triển của hệ thống quang
Với sự phát triển không ngừng của thông tin viễn thông hiện nay thì hệ thống
thông tin quang đã và đang phát triển mạnh mẽ ở nhiều nƣớc trên thế giới. Do có
nhiều ƣu điểm hơn hẳn so với các hình thức thông tin khác về băng thông, suy
hao và an toàn tín hiệu mà hệ thống thông tin quang hiện nay giữ vai trò chính
trong việc truyền tín hiệu ở các tuyến đƣờng trục và các tuyến xuyên lục địa,
xuyên đại dƣơng, mạng nội hạt, mạng trung kế. Công nghệ quang phát triển nhƣ
9


ngày nay đã là tiền đề cho hệ thống thông tin quang phát triển theo xu hƣớng
hiện đại và kinh tế nhất.
Hệ thống thông tin quang sử dụng sợi quang đơn mode có ƣu điểm là không có
trễ, không có can nhiễu, suy hao trên đƣờng truyền nhỏ, quãng đƣờng truyền là
ngắn nhất so với sợi đa mode đã làm tăng đƣợc khoảng cách của tuyến truyền
dẫn quang và tạm thời đáp ứng đƣợc nhu cầu sử dụng của con ngƣời.
Tuy nhiên, do nhu cầu trao đổi thông tin của con ngƣời và các loại hình dịch vụ
băng rộng nhƣ internet tốc độ cao, FTTX (Fiber To The Home /Building
/Premises /Office /Curb/Node), IDTV (Integrated Digital Television) thì dung
lƣợng và tốc độ của các hệ thống quang đơn mode không thể đáp ứng đƣợc, mặt
khác, sợi quang đơn mode chỉ truyền đƣợc một mode tín hiệu nên không tận
dụng đƣợc băng thông lớn của sợi quang, mà muốn nâng cao dung lƣợng của hệ
thống thì lại phải sử dụng thêm sợi quang nên ngƣời ta lại nghĩ đến phƣơng thức
cải thiện nhƣợc điểm của hệ thống quang đơn mode. Kết quả là hệ thống quang
nhiều kênh ra đời, tiêu biểu là hệ thống quang ghép kênh theo bƣớc sóng WDM
(Wavelength Division Multiplexing).
Hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bƣớc sóng ra đời đã làm tăng đáng kể
dung lƣợng và cự ly truyền dẫn của hệ thống, đặc biệt là khi sử dụng các công
nghệ làm giảm các yếu tố chính ảnh hƣởng đến hệ thống truyền dẫn quang nhƣ

suy hao, tán sắc, các hiệu ứng phi tuyến; các công nghệ khuếch đại quang
EDFA, chuyển mạch gói quang.
Các công nghệ khác nhƣ ghép kênh quang phân chia theo thời gian OTDM
(Optical Time Division Multiplexing), truyền dẫn Soliton thì dung lƣợng đƣợc
đáp ứng rất tốt nhƣng lại quá phức tạp nên giá thành của hệ thống lại trở thành
vấn đề đáng quan tâm, vì vậy, hệ thống WDM đã đƣợc nghiên cứu và ứng dụng
rộng rãi trong các hệ thống thông tin quang hiện nay. Ngoài ra, ngƣời ta còn cải
tiến công nghệ WDM bằng các công nghệ ghép kênh theo bƣớc sóng mật độ cao
DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) và ghép kênh theo bƣớc
sóng lỏng CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing). Khai thác các
10


dịch vụ cáp quang FTTX nhƣ VNPT, Viettel hay EVNtelecom. Hiện nay, cuộc
cách mạng quang đang đƣợc quan tâm trong tầng truyền tải của mạng viễn
thông. Xu hƣớng phát triển của mạng quang đƣợc minh ho ̣a trong Hình 1.4.
Sự phát triển của công nghệ

Điều khiển động tuyến quang

λ2

λ1

λ3

Chuyển mạch
gói/burst
quang

λ1

λ3

λ2

Mạng tuyến
quang đa tầng
HOXC

Chuyển mạch
tuyến quang

WXC
ROADM

Định tuyến quang

BXC

OXC

Mạng tuyến
quang cấu
hình kiểu
lưới

Tách/ghép cố định
tuyến quang

Điều khiển tĩnh tuyến quang

Mạng vòng WDM

OADM

Mạng WDM
điểm-điểm
MUX/DEMUX

1990

2010

2000

Thời gian

Hình 1.4 : Xu hướng phát triển của hệ thống thông tin quang.
Nhƣ vâ ̣y, hê ̣ thố ng thông tin quang đã phát triể n không ngƣ̀ng tƣ̀ viê ̣c tách ghép
cố đinh
̣ tuyế n quang đế n chuyể n ma ̣ch tuyế n quang và đang tiế n tới các hê ̣ thố ng
thông tin quang sƣ̉ du ̣ng kỹ thuâ ̣t chuyể n ma ̣ch gói quang . Ở nƣớc ta, thông tin
cáp sợi quang đang ngày càng chiếm vị trí quan trọng. Các tuyến cáp quang
đƣợc hình thành đặc biệt là hệ thống cáp quang Hà Nội-Thành Phố Hồ Chí Minh
chiếm một vị trí quan trọng trong hệ thống thông tin toàn quốc.Trong tƣơng lai,
mạng cáp quang sẽ đƣợc xây dựng rộng khắp.Tuyến cáp quang sẽ đƣợc đƣa đến
các tỉnh thành trong cả nƣớc thông qua các nhà mạng cung cấp dịch vụ viễn
thông. Một số nhà cung cấp dịch vụ đã triển
11

Với sự phát triển mạnh của các công nghệ thiết bị quang nhƣ thiết bị chuyển
mạch quang và chuyển đổi bƣớc sóng thì hệ thống thông tin quang sẽ tiến tới
mạng toàn quang chắc chắn sẽ không còn xa.
1.5. Kết luận
Tóm lại, Chƣơng 1 đã trình bày 4 nội dung cơ bản của hệ thống thông tin quang
cụ thể là quá trình phát triển của hệ thống thông tin quang, sơ đồ nguyên lý và
các phần tử cơ bản của hệ thống thông tin quang, đặc điểm của hệ thống quang,
những tồn tại và xu hƣớng phát triển của hệ thống thông tin quang.
Hệ thống quang đã phát huy những ƣu điểm vƣợt trội của mình và khắc phục
những điểm yếu để tạo ra đƣợc hệ thống thông tin quang hiện đại có thể đáp ứng
đƣợc nhu cầu thông tin băng rộng hiện nay.

12


CHƢƠNG II:
TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG QUANG COHERENT
2.1. Tiến trình phát triển công nghệ truyền tải quang:
Với khởi đầu là sự phát triển thành công công nghệ laser và đƣợc tiếp nối bằng
những tiến bộ trong công nghệ vật liệu và xử lý quang học, truyền tải quang
trong mạng viễn thông đã sớm trở thành hiện thực từ những năm 1980. Trong
hơn ba mƣơi năm vừa qua, công nghệ truyền tải quang đã đƣợc phát triển nhanh
chóng, dung lƣợng truyền tải tăng lên hơn 10 ngàn lần. Quá trình phát triển của
công nghệ truyền tải quang đƣợc chia thành ba thời kỳ (thế hệ) tƣơng ứng với ba
xu hƣớng tiến bộ công nghệ chính bao gồm:
- Thế hệ thứ nhất - Công nghệ ghép kênh theo thời gian TDM: đƣợc dựa trên
kỹ thuật ghép kênh trong miền điện.
-

Thế hệ thứ hai - Công nghệ khuếch đại quang kết hợp với công nghệ ghép

kênh theo bƣớc sóng quang WDM: đang đƣợc ứng dụng rộng khắp trong các
mạng truyền tải
- Thế hệ thứ ba - Công nghệ coherent số: là công nghệ hiện mới trong quá
trình nghiên cứu phát triển.
Thế hệ truyền dẫn quang thứ nhất bắt đầu từ năm 1980 đến những năm đầu của
thập kỷ 90. Trong giai đoạn này, ghép kênh theo thời gian TDM là công nghệ
truyền tải chính trong các hệ thống truyền dẫn sợi quang. Các hệ thống này, các
thiết bị điện và quang tốc độ cao cũng nhƣ các bộ khuếch đại quang là chìa khóa
để hiện thực các hệ thống truyền dẫn quang đƣờng trục tốc độ cao. Các hệ thống
này thực hiện ghép kênh TDM lên một bƣớc sóng quang và có khả năng hỗ trợ
truyền tải với dung lƣợng 10 Gbps.
Từ cuối những năm 1990 đến nay, những tiến bộ vƣợt bậc trong công nghệ
truyền dẫn quang nhƣ công nghệ laser, công nghệ khuyếch đại quang và đặc biệt
là công nghệ ghép kênh theo bƣớc sóng WDM đã góp phần tạo ra sự đột phá
trong quá trình phát triển dung lƣợng của hệ thống truyền tải quang. Tƣơng tự
với kỹ thuật ghép kênh theo tần số trong miền tín hiệu điện, nguyên lý cơ bản
13


của công nghệ WDM là thực hiện truyền đồng thời các tín hiệu quang thuộc
nhiều bƣớc sóng khác nhau trên cùng một sợi quang. Do đó, công nghệ WDM
cho phép xây dựng những hệ thống truyền tải thông tin quang có dung lƣợng lớn
hơn nhiều so với hệ thống thông tin quang đơn bƣớc sóng. Không những thế,
công nghệ WDM hiện nay còn có khả năng cho phép mỗi sợi quang mang đồng
thời hàng trăm hoặc thậm chí hàng ngàn bƣớc sóng (sử dụng DWDM hay ultraDWDM) và mỗi bƣớc sóng lại có thể truyền dẫn với tốc độ rất cao. Hệ thống
truyền dẫn WDM mới nhất với 40 bƣớc sóng ở tốc độ 40 Gbps/bƣớc sóng đã bắt
đầu đƣợc triển khai trong một số mạng lõi, và dung lƣợng truyền dẫn tổng đạt

đến 1.6 Tbps. Công nghệ truyền dẫn WDM hiện đang là và trong tƣơng lai gần
vẫn sẽ là công nghệ truyền dẫn nền tảng cho mạng toàn quang.

Hình 2.1: Sự phát triển tốc độ và dung lượng của các công nghệ truyền tảiquang
Tuy nhiên, để bắt kịp với sự phát triển nhanh chóng của lƣu lƣợng truyền tải
trong tƣơng lai, các công nghệ mới hỗ trợ các hệ thống truyền tải quang 10
Tbit/s dựa trên tốc độ 100 Gbps/kênh đang đƣợc hƣớng đến. Một trong các công
nghệ ứng cử viên hấp dẫn cho các hệ thống WDM tốc độ truyền dẫn nối tiếp 100
Gbps là truyền dẫn coherent số quang trong đó kết hợp tách quang coherent và
xử lý tín hiệu số quang.
14


2.2. Giới thiệu hệ thống Coherent:
Để tăng độ nhạy của bộ thu quang chúng ta có thể sử dụng kỹ thuật tách quang
coherent. Đối với tách sóng trực tiếp DD (Direct Detector), tín hiệu quang đƣợc
chuyển đổi trực tiếp thành tín hiệu điện đã đƣợc giải điều chế. Còn tách sóng
coherent, trƣớc tiến bộ thu quang sẽ cộng tín hiệu quang tới với tín hiệu quang
đƣợc tạo ra tại chỗ, sau đó tách tín hiệu quang tổng này thành tín hiệu điện. Nhƣ
vậy, dòng điện kết quả này là sự dịch tần từ miền quang sang miền vô tuyến, và
chúng ta có thể áp dụng các kỹ thuật xử lý tín hiệu và giải điều chế tín hiệu điện
lên tín hiệu này. Bộ thu coherent lý tƣởng hoạt động trong vùng bƣớc sóng
1,3µm đến 1,6µm cần năng lƣợng của tín hiệu chỉ từ 10 đến 20 photon/bit cũng
có thể đạt BER = 10-9. Nhƣ vậy tách sóng coherent cho ƣu điểm lớn nhất trong
hệ thống tốc độ cao hoạt động trong vùng bƣớc sóng dài.
* Ƣu điểm:
- Độ nhạy của bộ thu quang coherent hơn bộ thu tách sóng trực tiếp từ 10dB đến
20dB.
- Tăng khoảng cách trạm lặp cho hệ thống trên đất liền và dƣới biển.
- Tăng tốc độ truyền dẫn mà không cần giảm khoảng cách trạm lặp.

- Tăng quỹ công suất để bù các suy hao tại coupler và các thiết bị ghép tách
bƣớc sóng.
- Cải thiện độ nhạy cho thiết bị đo quang nhƣ máy OTDR.
* Nhƣợc điểm:
- Tỉ số tín hiệu trên nhiễu nhận đƣợc tại đầu ra bộ tách sóng thấp.
- Độ nhạy của máy thu không cao làm khoảng cách truyền dẫn bị hạn chế.
- Do đặc điểm thu tín hiệu theo nguyên lý tách sóng trực tiếp (không qua đổi
tần) nên tự máy thu không thể lựa chọn các kênh quang tùy ý trong môi trƣờng
đa kênh mà phải kết hợp thêm bộ lọc quang, việc này hạn chế khả năng sử dụng
chúng trong các mạng truyền dẫn và phân phối đa kênh quang đến trực tiếp các
thuê bao trong tƣơng lai.

15


2.3. Các kỹ thuật điều chế quang coherent
2.3.1. Kỹ thuật điều chế ASK
Điều chế khóa dịch biên độ ASK (Ampitude Shift Keying): Sóng điều biên đƣợc
tạo ra bằng cách thay đổi biên độ sóng mang theo biên độ băng gốc tín hiệu.
Phƣơng pháp này với các bít 0 và 1 làm thay đổi biên độ của tín hiệu sóng mang,
trong đó tốc độ truyền tín hiệu ASK bị giới hạn bởi đặc tính của môi trƣờng.
Giả sử điện trƣờng của tín hiệu quang có dạng nhƣ sau:
𝐸𝑠 𝑡 = 𝐴𝑠 𝑡 cos⁡
[𝑤0 𝑡 + 𝛷𝑠 𝑡 ]

(1.1)

Khi điều chế ASK, pha và tần số đƣợc giữ nguyên, chỉ có thành phần biên độ
thay đổi, 𝐴𝑠 𝑡 = 1 đối với bít 1, 𝐴𝑠 𝑡 =0 đối với bít 0. Dạng sóng của tín hiệu
ASK đƣợc biểu diễn trong hình sau:

Hình 2.2: Dạng sóng tín hiệu ASK
Khác với các hệ thống quang sử dụng kỹ thuật IMDD, hệ thống quang sử dụng
kỹ thuật coherent luồng bít quang của hệ thống đƣợc tạo thành bằng cách sử
dụng kỹ thuật điều chế ngoài thay vì đƣợc điều chế trực tiếp bằng laser bán dẫn
hoặc led. Sự khác biệt này là do trong hệ thống coherent, đáp ứng bộ tách sóng
quang phụ thuộc vào pha của tín hiệu thu đƣợc trong kho đó hệ thống IMDD thì
không có sự thay đổi không mong muốn đó. Để giữ pha𝛷𝑠 không thay đổi thì hệ
thống coherent cần sử dụng laser bán dẫn hoạt động liên tục tại một dòng cố
định và dùng bộ điều chế ngoại March-Zender.

16