Tài liệu Sự phát triển của thông tin Quang doc

Sơ lược
Hệ thống Thông tin Quang
Sinh viên: Đỗ Quốc Khánh
Lớp: Điện tử Viễn Thông 2A

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang
Sự phát triển của thông tin Quang

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang
Từ khi ra đời đến nay hệ thống thông tin quang đã trải qua 5 thế hệ:
•
Thế hệ thứ nhất: Được triển khai sử dụng từ năm 1978, làm việc ở bước sóng λ ≈ 850nm, tốc
độ truyền tin khoảng (50 ÷100)Mb/s, khoảng cách lặp đạt 10 Km.
•
Thế hệ thứ hai: Được triển khai vào đầu những năm 1980, làm việc ở bước sóng λ = 1300nm,
tốc độ truyền tin khoảng 100 Mb/s, khoảng cách lặp đạt 50 Km.
•
Thế hệ thứ ba: Đầu năm 1990 hệ thống thông tin quang thế hệ thứ ba được đưa vào hoạt động
hệ thống, làm việc ở bước sóng 1550nm, tốc độ truyền tin lên đến 2,5 Gbit/s, khoảng cách lặp có
thể đạt từ (50 ÷ 70) Km.
•
Thế hệ thứ tư: Được ra đời liên quan đến việc tăng tốc độ truyền dẫn nhờ ghép kênh theo tần
số và tăng khoảng lặp nhờ dùng các bộ khuếch đại quang. Hệ thống thông tin quang kết hợp ra
đời và phát triển, hệ thống làm việc ở bước sóng 1550nm, tốc độ truyền tin 2,5 Gb/s, tỷ lệ lỗi bít
cỡ 10-9, cự ly khoảng lặp lên tới hàng trăm km
•
Thế hệ thứ năm: Hiện nay thế hệ thứ năm (thế hệ truyền dẫn quang Soliton) đang được thử
nghiệm trong phòng thí nghiệm tốc độ truyền tin có thể đạt 10Gb/s và cao hơn nữa, khoảng cách
tuyến có thể lên tới hàng nghìn km.

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang
•
Khác với thông tin hữu tuyến và vô tuyến với môi trường truyền dẫn là dây
dẫn và không gian.Với Thông tin Quang thì thông tin được chuyển thành
ánh sáng và sau đó ánh sáng được truyền qua sợi quang và biến đổi thành
tín hiệu ban đầu
Bộ
thu
quang
(O/E)
Nguồn
Phát
quang
(E/O)
Sợi quang
Sợi quang
Trặm lặp
TV
TV
Bộ
Thu
Quang
(O/E)

Tín
Hiệu
Điện
Tín

hiêu

điện
Bé
Phát
quang
(E/O)
Hệ thống truyền dẫn

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang
Đặc tính của thông tin Quang
•
Có băng thông lớn
•
Suy hao truyền dẫn thấp
•
Kích thước trọng lượng nhỏ nhẹ
•
Xuyên âm nhỏ,cách điện tốt
•
Không chịu ảnh hưởng bởi can nhiễu điện từ
•
Tính bảo mật cao
•
Nguyên liệu chế tạo sẵn có và rẻ(silic)

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang
Cấu tạo của sợi Quang và cáp Quang

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang
•

Có thể xem đơn giản sợi quang bao gồm một sợi dây thủy tinh
Silic bao bởi một lớp áo có chỉ số chiết suất thấp hơn của lõi.
Core
Cladding
Coating
Cấu tạo sợi Quang
Sợi Quang

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang
•
Tùy theo sự thay đổi chiết suất tại mặt phân cách giữa lõi và áo của
sợi quang,chia ra làm 2 loại sợi
+ Sợi chỉ số bậc SI-Step-Index
+Sợi chỉ số biến thiên GI-Graded-Index
50 µm
50 µm
125 µm 125 µm
n
1
n
2
n
2
n
1
a) Sợi SI b) Sợi GI

Sơ lược Hệ thống thông tin
Quang
Phân loại sợi quang

Mode của sợi quang có thể hiểu là phương thức lan truyền sóng của
sợi.
+Sợi đơn mode SM(Single Mode)
+Sợi đa mode MM(Multi Mode)
Trong thực tế các sợi đơn mode đều là SI
125 µm
n
1
n
2
9
µm
Phân bố chiết suất của sợi đơn mode

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang
•
Cáp quang có nhiều loại khái niệm khác nhau về cấu trúc nhưng
nói chung cáp quang có các thành phần chủ yếu sau:
+Sợi gia cường
+Chất làm đầy
+Sợi quang
+Vỏ bọc
Cáp Quang
Vỏ cáp(Nhựa PE)
Lớp vỏ kimloại
Lớp vỏ nhựa thứ 2
Ống lỏng chứa sợi quang
Ống đệm đầy
Sợi quang
Gia cường trung tâm

Chất đệm đầy

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang
Yêu cầu đối với cáp quang
+Chịu được lực kéo,uốn
+Không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ
+Không thấm nước
+Làm việc ổn định với nhiệt độ,ít bị bão hòa
+Trọng lượng kích thước nhỏ

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang
Truyền dẫn tia sáng trong sợi quang

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang
•
Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng dựa vào hiện tượng khúc xạ và
phản xạ toàn phần của tia sáng giữa hai môi trường có chỉ số chiết
suất khác nhau
Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi Quang
Tia khúc xạ
Tia phản xạTia tới
Môi trường 2: n
2
Môi trường 1: n
1
1’
1
2
2’
3 3’

β
α
T
α
Snelious :n1sinα = n2sinβ

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang
Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang
Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi Quang
n
1
n
2
n
Lớp áo (cladding) n
2
Lớp áo (cladding) n
2
Lõi (core) n
1
H×nh 1.3. Nguyªn lý truyÒn dÉn ¸nh s¸ng trong sîi quang

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang
Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang
•
Với sợi SI (Step – index)
Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi Quang
n
2
n

1
n
n
2
n
2
n
1
> n
2
H×nh 1.4. Sù truyÒn ¸nh s¸ng trong sîi quang cã chiÕt suÊt nh¶y bËc (SI)

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang
Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang
•
Với sợi GI(Graded-index)
Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi Quang
n(r)
n
1
n
2
n
2
n
2
H×nh 1.5. Sù truyÒn ¸nh s¸ng trong sîi GI

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang
Nhược điểm của thông tin Quang

•
Khó đấu nối (thẳng,láng bóng)
•
Lỗi khi chuyển đổi tín hiệu quang<=>điện
•
Đắt đỏ (thiết bị thu,phát)
•
Thiếu sự tiêu chuẩn hóa trong các nghành

Sơ lược Hệ thống thông tin Quang
Các nguồn thu và phát Quang