Slide tiểu luận khuếch đại quang bán dẫn SOA

B Khu ch Đ i Quang ộ ế ạ
Bán D nẫ
Gi ng viên h ng d n: TS Bùi Vi t Khôiả ướ ẫ ệ
Nhóm sinh viên: Tô Văn Hùng
Bùi Xuân Linh
V S n Tùngũ ơ
I. Gi i thi u chungớ ệ
II. T ng quan v SOAổ ề
III. C u trúc c b n c a SOAấ ơ ả ủ
IV. Các ng d ng c b nứ ụ ơ ả
V. K t lu nế ậ
M c l cụ ụ

Khu ch đ i quang đ c chia thành 2 loai: B khu ch đ i ế ạ ượ ộ ế ạ
quang s và b khu ch đ i quang bán d n (SOA).ợ ộ ế ạ ẫ

Khu ch đ i quang s i đ c ng d ng r ng rãi làm b ế ạ ợ ượ ứ ụ ộ ộ
khu ch đ i đ ng truy n đ bù suy hao s i quangế ạ ườ ề ể ợ

Khu ch đ i quang bán d n SOA cho th y kh năng ng ế ạ ẫ ấ ả ứ
d ng cao, ngoài làm ph n t khu ch đ i còn ng d ng cho ụ ầ ử ế ạ ứ ụ
chuy n m ch quang, chuy n đ i b c sóng ể ạ ể ổ ướ  R t c n ấ ầ
thi t cho m ng quang trong su t.ế ạ ố
Gi i thi u chungớ ệ
1. Mô t c b nả ơ ả
2. Nguyên lí khu ch đ iế ạ
3. C b n v đ c tính thi t bơ ả ề ặ ế ị
T ng quan v SOAổ ề

ng d n sóng đ ố ẫ ể
giam c m tín ầ

hi u vào vùng ệ
ho t tínhạ

Dòng đi n bên ệ
ngoài c p ngu n ấ ồ
năng l ng cho ượ
quá trình khu ch ế
đ i x y raạ ả
Mô t c b nả ơ ả

SOA đ c chia thành 2 lo i: Fabry-Perot SOA và SOA ượ ạ
sóng ch y.ạ
Mô t c b nả ơ ả

Các electron đ c tiêm vào ượ
vùng ho t tính, các e này s ạ ẽ
chi m nh ng tr ng thái ế ữ ạ
trong vùng d n c a v t li u ẫ ủ ậ ệ
vùng ho t tính, đ l i các l ạ ể ạ ỗ
tr ng trong vùng hóa trố ị

Có 3 c ch b c x trong ơ ế ứ ạ
vùng bán d n: Phát x t ẫ ạ ự
phát, Phát x c m ng, H p ạ ả ứ ấ
th c m ng.ụ ả ứ
Nguyên lí khu ch đ iế ạ

Quá trình h p th c m ng: Photo ánh sáng t i v i năng l ng thích ấ ụ ả ứ ớ ớ ượ
h p có th kích thích m t h t t i đi n t vùng hóa tr lên vùng d nợ ể ộ ạ ả ệ ừ ị ẫ 
quá trình m t mát vì photo t i b phá h y. ấ ớ ị ủ


N u photo ánh sáng t i có năng l ng kích thích t i bán d n nó th ế ớ ượ ớ ẫ ể
t o ra s tái k t h p c a m t h t t i đi n vùng d n v i l tr ng ạ ự ế ợ ủ ộ ạ ả ệ ở ẫ ớ ỗ ố ở
vùng hóa tr -ị  s tái k t h p các h t t i đi n này gi i phóng năng ự ế ợ ạ ả ệ ả
l ng d i d ng photo ánh sángượ ướ ạ  photo m i này s gi ng hoàn toàn ớ ẽ ố
v i photo c m ng (cùng pha, t n s và h ng)ớ ả ứ ầ ố ướ

N u dòng tiêm vào đ caoế ủ  s ph n x c m ng l n h n h p th ự ả ạ ả ứ ớ ơ ấ ụ
 bán d n cho chúng ta 1 đ l i quang h cẫ ộ ợ ọ
Nguyên lí khu ch đ iế ạ

Quá trình phát x t phát: có 1 xác su t khác ạ ự ấ
không trên m t đ n v th i gian mà m t h t ộ ơ ị ờ ộ ạ
t i đi n vùng d n s tái h p v i l tr ng ả ệ ở ẫ ẽ ợ ớ ỗ ố ở
vùng hóa trị phát ra m t photo v i pha và ộ ớ
h ng ng u nhiên. Các photo đ c phát ra t ướ ẫ ượ ự
phát v i m t kho ng t n s r ngớ ộ ả ầ ố ộ  nhi u.ễ

Công th c tính toánứ  đ c đ a ra nh trong ượ ư ư
file word.
Nguyên lí khu ch đ iế ạ

Đ l i và băng thông đ l i caoộ ợ ộ ợ

Ph n x b m t không đáng kả ạ ề ặ ể

Đ nh y phân c c th pộ ạ ự ấ

Công su t đ u ra bão hòa caoấ ầ


Nhi u c ng g n gi i h n lí thuy tễ ộ ầ ớ ạ ế

Không nh y v i các tính ch t đi u bi n tín hi u đ u vàoạ ớ ấ ề ế ệ ầ

Khu ch đ i đa kênh mà không có s xen nhauế ạ ự

Không có mi n phi tuy nề ế
C b n v đ c tính thi t bơ ả ề ặ ế ị
C u trúc c b n c a SOAấ ơ ả ủ
C u trúc c b n c a SOAấ ơ ả ủ
Các ng d ng c b nứ ụ ơ ả
- Xây dựng đường dây dài
trung bình với khoảng cách
truyền tăng.
- Trong đường truyền dài,
sử dụng bộ khuếch đại tăng
cường có thể tăng lượng
công suất đường truyền và
giảm số bộ khuếch đại.
B khu ch đ i tăng c ngộ ế ạ ườ

Tại tốc độ bit cao, các laser được điều biến
trực tiếp dễ bị mẻ bước sóng (gây tăng tán sắc
sợi quang dẫn đến tăng ISI và sự suy hao hệ
thống BER) nên các laser thường được điều
biến ngoài. Tổn hao do chèn bên trong của các
bộ điều biến ngoài có thể được bù bằng cách
sử dụng các bộ khuếch đại tăng cường.

Bộ truyền gồm 1 laser DFB (được điều biến

trục tiếp với 1 chuỗi giả ngẫu nhiên dài) với
bước sóng phát 1310nm, 1 module khuếch
đại tăng cường (chứa bộ làm lạnh nhiệt điện
và điện trở nhiệt).

Trong module, ánh sáng đầu vào tập trung
lên bộ cách ly bằng thấu kính aspheric đơn.
→Thực hiện với bộ thu photodiode p-i-n cho
công suất cực đại khoảng 26,8 dB đối với công
suất đầu ra khuếch đại tăng cường trung bình
15,8 dB
Thí nghiệm truyền khuếch đại tăng cường với laser
Bộ thu quang học tiền khuếch đại
B ti n khu ch đ iộ ề ế ạ

Các bộ lọc điện quang phải có băng thông rộng ít nhất bằng băng thông tín
hiệu điều biến để thánh méo tín hiệu.

Bộ thu quang học tiền khuếch đại với băng thông quang học dải hẹp, dòng
nhiễu quang điện chiếm ưu thế là nhiễu phách tín hiệu tự phát.

Trong giới hạn nhiễu phách tín hiệu tự phát, bộ thu SNR không phụ thuộc
vào cả độ lợi khuếch đại và băng thông bộ lọc quang học.

Suy hao trên đường truyền giữa bộ tiền khuếch đại và detector do sự mất
mát bộ lọc quang học và hiệu suất ghép đến detector quang học.

Lỗi công suất là sự chênh lệch dB giữa các
công suất tín hiệu cho các BER giống nhau đối
với tỉ số tắt quang xác định và không xác định r.


Sự suy hao tỉ số tắt quang do sự bão hòa của tỉ
số độ lợi khuếch đại

Dùng để bù mất mát trong sợi quang

Ưu điểm : Trong suốt với tốc độ dự liệu,hình
thức điều biến, tính hai chiều, khả năng WDM,
chế đô hoạt động đơn giản và tiêu tốn công
suất thấp.
B khu ch đ i đ ng dâyộ ế ạ ườ
Đường truyền sợi quang với các bộ
khuếch đại ghép tầng
Hệ số tạp nhiễu toàn phần
sau bộ khuếch đại thứ k
Hệ số tạp nhiễu của tầng

Sự bão hòa nhiễu trong 1 chuỗi khuếch đại

Sự bão hòa khuếch đại gây ra sự đóng kín trong hệ thống dẫn đến tăng BER.

Công suất nhiễu đầu ra toàn phần từ bộ khuếch đại thứ k

Để tránh sự suy hao nghiêm trọng hiệu suất của hệ thống, công suất nhiễu đầu
ra toàn phần từ mội bộ khuếch đại trong chuỗi phải nhỏ hơn công suất đầu ra
bão hòa của bộ khuếch đại.

Số bộ khuếch đại cực
đại ghép trong đường truyền


Sự truyền WDM
-
Tăng sức chứa của các đường truyền sợi quang.
-
Tránh sự bão hòa độ lợi khuếch đại thì

Sự giảm nhiễu xuyên kênh
-
Kỹ thuật ghép kênh phân cực dùng để giảm nhiễu
xuyên kênh WDM

Công ngh khu ch đ i quang bán d n có kh ệ ế ạ ẫ ả
năng th c hi n nhi u ch c năng hoàn toàn ự ệ ề ứ
quang trong m ng.ạ

V i u th v công ngh m ch t h p, vi c ớ ư ế ề ệ ạ ổ ợ ệ
s d ng SOA làm các b khu ch đ i và các ử ụ ộ ế ạ
ph n t ch c năng trong các h th ng x lý ầ ử ứ ệ ố ử
tín hi u toàn quang s ngày càng đ c m ệ ẽ ượ ở
r ng.ộ
K t lu nế ậ