Download - Ky Thuat Thong Tin Quang
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
1/33
K THUT THNG TIN QUANG 1LOI CU 1 IM:
Cu 1.1: Cho bit cc u im cbn ca hthng thng tin quang so vi cc hthng truyn dn cp kim loi?Tr li:+ Suy hao truyn dn rt nh.
+ Bng tn truyn dn rt ln.+ Khng bnh h!ng b!i nhi"u in t#.+ C tnh bo m$t tn hiu thng tin.+ C kch thc v! tr%ng l&ng nh.+ S&i c tnh cch in tt.+ "in c$y v! linh hot.+ S&i &c chto t#v$t liu rt s'n c# gi th!nh r(.
Cu 2.1:
"r$nh b!y cu to chung v! ph%n loi s&i quang?Tr li:a/ Cu to:s&i quang c cu tr&c dng h$nh tr)# chto t#v$t liu dn quang g*m c ' lp(+ Lp li:c dng h$nh tr)tr)n# bn knh a# chit sut n*.+ Lp v:c dng h$nh ng# *ng t%m vi li# +ng knh d# bn knh n' ,n'- n*.
b/ Phn loi:+ Theo chschit sut:/ S&i c ch,schit sut ph%n b$c ,S0( St1p 0nd12./ S&i c ch,schit sut thay -i ,30( 3rad1d 0nd12.+ Theo mode truyn trong si:/ S&i n mod1 ,S4( Singl1 4od1./ S&i a mod1 ,44( 4ulti 4od1.+ Theo vt liu chto si quang:/ S&i thu.tinh( suy hao b5 nhng d"g6y# /ng d)ng trong vi"n thng.
/ S&i cht d(o( suy hao ln nhng d"un# /ng d)ng trong y t./ S&i c li b0ng thu.tinh# vb0ng cht d(o.
*
n'
7n'
8i n*
n*a
d
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
2/33
Cu 3.1: "r$nh b!y cc y9u cu i vi mch tin khuch i?Tr li:+ :hi c khnng k;i tn hiu u v!o c bi9n nh,do tn hiu u ra ca btch sng quang c gi trrtnh.+ "p %m g%y ra phi nh,do cht l&ng ca btin k;i s2quyt nh n cht l&ng my thu.
+ "r!khng v!o ca mch phi ln ,m bo phi h&p tr!khng vi in tr!ti.+ Bng tn k;i phi ln ,do tn hiu truyn tr9n s&i quang c tc bit rt ln.
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
3/33
a/ Khi nim:Kh3u sca s&i quang l! i l&ng 4c trng cho khnng gh5p nh sng gi5a ngu*n quangv! s&i quang.b/ C/thc tnh khu sca si MM-I:
2
2
2)( nrnNA =
+ @ ph)thuc v!o bn knh r.+ "i li(
rA // @,Ama2r tng // n,r gim // @ gimrAa // n,r A n'// @A
Cu 6.1: 72m4t c6t ch,schit sut v! +ng cong tn s6c t-ng ca s&i n mod1 thng th+ng# s&i tn s6c dchchuyn v! s&i tn s6c ph7ng?Tr li:a/ Mt ct chschit sut:
b/ n! con! tn sc tn!:
D
n
r
n
r
n
r
Si thng Si dch tnsc
Si tn scphng
tn s6c v$tliu
tn s6c t-ngS4
tn s6c ng dnsng
S&i tn s6c ph7ng
S&i dch tn s6c
*Dnm
*EEn
m
,nm
tn s6c,ps;nm.km
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
4/33
Cu 7.1: "nh tn snh sng v! nng l&ng photon tng /ng vi bc sng *#EEm. Cho h0ng s:lank hAF#F'E.*/DGH.s v! v$n tc nh sng trong ch%n khng cAD.*Im;s?Tr li:A *#EE m A *#EE.*/Fmh A F#F'E.*/DGH.sc A D.*Im;sJ A ? > A ?
Bg( "n snh sng(
)(10.94,110.55,1
10.3 146
8
Hzc
f ===
ng l&ng :hoton()(10.85,1210.94,1.10.625,6 201434 JhfE ===
Cu 8.1: Cho mt hthng thng tin quang c suy hao s&i quang *#E dB;km# chiu d!i tuyn l! Ekm# cng sut phapht l! *mL. Bit r0ng s&i quang c/Ekm th$ c * mi h!n v! c ' conn1ctor !' u. Suy hao mt mi h!n l!#'dB# suy hao mt conn1ctor l! #EdB. "nh cng sut nh$n &c !pha thu?Tr li:
aA *#E dB;km8AE kmlAE km:"A *mL A *lg*A *dBmaSA #'dB;saCA #EdB;c:MA ?
Bg( "a c suy hao t-ng to!n tuyn(
aLananA scc ... ++= ,dB"rong ( Sconn1ctor ncA '.
Smi h!n nS A 91550
1 =
=
l
L
7$y( @ A '2#E+N2#'+E2*#E A OO#I ,dB
G
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
5/33
Khi # cng sut nh$n &c !pha thu l!(:M ,dBmA :" ,dBmP @,dBA * P OO#I A /OO#I ,dBm
Cu 9.1: 7it cng th/c tnh smod1 lan truyn ca mt s&i quang chit sut ph%n b$c ,S0 v! s&i quang chit sutgrad1d ,30. Smod1 lan truyn trong s&i quang ph)thuc v!o cc tham sn!o?
Tr li:a; Cng th/c tnh smod1 lan truyn trong * s&i S0(
2
2VMSI =
b; Cng th/c tnh smod1 lan truyn trong * s&i 30(
4
2VMGI =
c;8bit smod1 lan truyn trong s&i quang ph)thuc v!o cc tham sn!o# ta 25t( 4 ph)thuc v!o 7# tham struyn dn 7 li ph)thuc v!o bn knh s&i quang a v! tham s@ v$(
NAaV ..2=
m! kh3u s@ li ph)thuc v!o cc chit sut n*v! n'. 7$y tm li# smod1 ph)thuc v!o v$t liu chtos&i quang v! +ng knh s&i quang.
Cu 10.1: "r$nh b!y 4c im ca cp quang s9d)ng trong nh! v! cp nhy. Cho v d)minh h%a cu tr&c ca loi cpn!y?Tr li:a/ c im ca c" #uan! s$n! t%on! nh& '& c" nh(:+ Ss&i t# kch thc nh.
E
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
6/33
+ 4m d(o# d"un cong# c khnng chng g4m nhm.+ Khng dn l9a# khng pht ra kh c.+ S9d)ng cu tr&c b%c ch4t.b/ ) $minh ho:
Cu 11.1: 72minh h%a cu tr&c mt loi cp quang tr1o. Cho bit 4c im ca loi cp n!y?Tr li: Cp tr1o c thc cu to m st v!o th!nh phn gia c+ng kim loi ho4c phi kim c l$p ,th+ng dQng chomi tr+ng c bng tuyt v! gi# c c:ly d!i# ho4c di dng t:chu l:c ,i vi tr+ng h&p chu nh h!ngca /ng sut ch%c v! nhit . Cp t:chu l:c )i hi c s/c bn cao v! cn phi !dng cu tr&c b%c lng s&i c khong t:do ln hn. Ri %y l! h$nh v2minh homt loi cp quang tr1o ,loi t:chu l:c(
LOI CU * IM:
Cu 1.2:
F
S&iquang
7
b%c:7C
"h!nhphn giac+ng
'#Emm
S&iquang
7b%c:7C
Cp trongnh
S&iquang
Cht n
ng nylon
7b%c :7C
7kim loichng 3m
:hn t9giac+ng
Cp nh!
S&iquang
:hn t9gia
c+ng8i cr6nh
7:olyur1than1
S&i giac+ng K1vlar
7:oly1thyl1n1
*'mm
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
7/33
72s*t-ng qut v! cho bit nguy9n l truyn tn hiu ca hthng thng tin quang?Tr li:
+!u(,n l:/ Cc loi tn hiu dch v),thoi# h$nh nh# sliu &c a v!o khi in t9!pha pht 29l trong min innh+cc vi mch in t9,chuyn -i @;R# m6 ho# gh5p k9nh.../ Sau khi &c 29l# tn hiu in bng tn ln tc cao &c a v!o iu chngu*n quang. gu*n quangc ch/c nng chuyn t#tn hiu in th!nh tn hiu quang.8u ra ca ngu*n quang l! tn hiu quang c mangtin t/c &c a ti s&i quang truyn vpha thu. u c:ly gi5a pht v! thu qu 2a nhau th$ ta c ths9d)ng thit bl4p ho4c cc bk;i quang tr9n +ng truyn ,"hit bl4p th:c hin bin -i T;># ti to tn hiuin vbi9n # tn s# dng tn hiu r*i bin -i li >;T v! truyn i# c)n bk;i quang th:c hin k;i bi9n
tn hiuUcnhi"uV m! khng cn th:c hin bin -i >;T ho4c T;>./ "n hiu t#s&i quang &c a ti bthu quang chuyn -i T;># sau a sang khi in t9pha thu khi ph)c li tn hiu ban u b0ng cch chuyn -i R;@# gii m6# tch k9nh...
Cu 2.2: 72s*v! tr$nh b!y nguy9n l hot ng mch pht dQng 8>R vi tn hiu a v!o iu chl! tn hiu tngt:?Tr li:
Chc nn! linh kin:
+!u(,n l:
O
Khiint9
gu*n
quang >;T
";bl4p
ho4ck;i
Khiint9
gu*n
quang T;>
> >
S&i quang
TT
u cui"ht
u cuithu
"hoi# h$nhnh# sliu
"hoi# h$nhnh# sliu
M*
M' M
D
8>R
+7
I.IC
"
S&iquang
T lm vic chki
:,mL
0,m@
:,mL
t
0 v!o
t
: ra
0b
,0b+ 0
s
0s
:
T
TT
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
8/33
Cu 3.2: 72s*v! tr$nh b!y nguy9n l hot ng mch pht dQng 8>R vi tn hiu a v!o iu chl! tn hiu s?Tr li:
I
M*
M' M
D
8>R
+7
"
S&iquang
T lm vic chkho!
"th#ngtt$
MG
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
9/33
Cu 4.2: "r$nh b!y cc bin php b%c ch4t v! b%c lng bo vs&i quang?Tr li:
a/ .c cht si: S&i dn quang ,sau khi &c b%scp s2&c b%c ch4t# vb%c ch4t ,vb%c th/cp cho s&i s2l!m tng l:cch%c ca s&i v! chng li /ng sut b9n trong. Cc s&i dn quang c th&c bo vri9ng b0ng cc lp v$t liucht d(o n ho4c k5p.
b/ .c ln! si:
N
:,mL
0,m@
:,mL
t
0 v!o
t
0b
T
T
T
* *
*
*
S&i quangBng d;t
Cht d(o
Cht d(oc/ng
Cht d(omm
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
10/33
S&i c th&c 4t trong cp sau khi ch,&c b%c scp mt lp cht d(o c m!u rt mng. !tr+ng h&pn!y# cc s&i &c 4t trong ng ho4c cc r6nh h$nh ch57 c tr9n li cht d(o ,li c kh1. Cc ng v! r6nh ckch thc ln hn nhiu so vi s&i dn quang cc s&i c thn0m ho!n to!n t:do trong n. K
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
11/33
+ S:ch9nh lch th+i gian truyn gi5a cc mod1 trong s&i 44/30 nhhn so vi s&i 44/S0.
Cu 6.2: "r$nh b!y cu to v! s:lan truyn nh sng trong s&i a mod1 chit sut grad1d ,44/30 b0ng phng phpquang h$nh?Tr li:a/ Cu to:+8+ng knh li( 'a *m.+8+ng knh v( d *'Em.+ Chit sut v( n*A const# n'A const
b/ Slan t%u(n nh sn!:+ Ch,c duy nht * mod1 lan truyn trong li s&i.+ u 25t th1o quan im sng th$ nh sng lan truyn trong s&i n mod1 trong cli v! vs&i. ng l&ng
lan truyn trong li chim khong OY# c)n li DY !v. 8iu kin s&i quang truyn n mod1 l!(
7 '#GE
Cu 7.2: "r$nh b!y cc 4c tnh v! tham scbn ca 8>R?Tr li:a/ c tu(n "ht :+ 84c tuyn pht 2!on u c dng tuyn tnh# t/c l! khi d)ng in kch thch tng th$ cng sut pht ca
8>R tng.8on sau l! on b6o ho!# khi d)ng tng th$ cng sut bb6o ho! ,khng tng n5a.+ Khi nhit l!m vic ," ca 8>R tng th$ cng sut pht gim.
**
n'
n*
n'
n*d;
'
/d;'
a
/a
n
r
Z
ZZ
Z
n'
n*
Z
n*ZZ
n*ZZZ
n%&' n
%&&'
n%&&&
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
12/33
+8dc ca 4c tuyn pht 2ca 8>R khng ln.+ Cng sut pht ca 8>R nh.
b/ c tu(n "h:+ :h-pht 2ca 8>R l! ph-4c# c dng h$nh chung# c cng sut pht ln nht ti bc sng l!m vic .+8rng ph-&c ly !m/c mt n9a cng sut# tng i ln // tn s6c nhiu.c/ Cc tham skhc:+ !IEnm v! *Dnm.
+ 8 rng chQm sng 8>R pht ra ln // tnh nh hng k5m // hiu sut gh5p nh sng gi5a 8>R v! s&iquang k5m.+ [nh sng 8>R pht ra l! nh sng khng kt h&p# do cng sut pht nh.
Cu 8.2: "r$nh b!y cc 4c tnh v! tham scbn ca 8@S>M?Tr li:a/ c tu(n "ht :/84c tuyn pht 2ca 8as1r &c chia l!m ' phn(
+ :hn th/nht( khi d)ng in kch thch nhhn d)ng ng>ng# 4c tuyn c dc nh# 8as1r hot ng tngt:nh8>R ,cha c o m$t .+ :hn th/hai( khi d)ng in kch thch ln hn d)ng ng>ng# 4c tuyn c dc ln# 8as1r hot ng !chk;i./ Khi d)ng kch thch tng th$ cng sut u ra c?ng tng./ Khi nhit l!m vic tng th$ cng sut pht gim v! d)ng ng>ng tng./ 84c tuyn ca 8as1r khng tuyn tnh // khng thch h&p cho iu chtn hiu tng t:,v$ g%y ra m5o phituyn.
*'
"*
"'
"D
:,mL
0,m@
0K"
"*- "
'- "
D
*
#E
:;:
,nm
(): *#ng sut ph!t cc i
"ma , %$: rng ph
:,mL
0,m@
"*
"'
"D
0ng*
0ng'
0ngD
"*- "
'- "
D*
#E
:;:o
8>R
8as1rSuy hao
,nm
+' +*
/*/'
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
13/33
b;84c tuyn ph-(/ 8as1r =abry/:1rot l! 8as1r a mod1 c rng ph-h;p hn so vi 8>R./ ph)thuc v!o smod1# smod1 c!ng ln th$ c!ng ln./ :h-pht 2ca 8as1r l! ph-vch.c; Cc tham skhc(+ Cng sut pht ca 8as1r ln hn so vi 8>R.+8rng ph-h;p hn.+8rng chQm sng h;p hn // hiu sut gh5p gi5a 8as1r v! s&i quang cao hn.+ Bc sng l!m vic th+ng l! *D *Enm.
Cu 9.2: 72s*khi v! cho bit nguy9n l hot ng ca my thu tn hiu quang tch sng tr:c tip?Tr li:a/ Skhi:
b/ +!u(,n l hot n!:- .tch s0n! #uan!:chuyn -i tn hiu quang thu &c t#s&i quang th!nh tn hiu in ,d)ng tch quang. "rong vi"n thng# ta th+ng s9d)ng ' btch sng quang l! ( :hotodiod1 :0 v! :hotodiod1 thc.- .tin k/i:k;i tn hiu sau khi tch sng. "h+ng &c chto t#cc "ransistor hiu /ng tr+ng =>".
- Mch hiu chnh:gim m5o tn hiu. 8i vi tn hiu s# n c tc d)ng s9a m5o 2ung# gim nhs:giaonhau gi5a cc 2ung.
*D
\iuch,nh
:hih&p
u raB
tchquang
"ink;i
S&iquan
g
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
14/33
- Mch "hi h" u %a:a ra tn hiu c m/c v! dng phQ h&p vi cc tng pha sau.8i vi tn hiu tngt:# %y l! mch phi h&p tr!khng i vi tn hiu s# %y l! mch l!m nhim v)quyt nh tn hiu hay * d:atr9n cs!bi9n tn hiu.
Cu 10.2: "r$nh b!y nguy9n l chuyn -i quang in ca tip gip :/?Tr li:
+ Khi cha c nh sng chiu v!o# trong mch ch,c d)ng in r) c gi trrt b5# trong tr+ng h&p n!y g%i l!d)ng ti ,0d.+ Khi c nh sng chiu v!o lp :# nh sng s2i qua :# qua vQng ngh]o ti vQng . "rong qu tr$nh lan truyn#cc photon nh sng s2bhp th)# sinh ra cc c4p in t9v! l=trng.+ Cc in t9v! l=i trng sinh ra trong vQng : v! vQng nhanh chng b ti h&p v! bin mt# khng tham giato th!nh d)ng in.+ Cc in t9v! l=i trng sinh ra trong vQng ngh]o th$ in t9chuyn ng vpha bn dn # sau i ra mchngo!i r*i sang pha : v! to th!nh d)ng in ,01# c)n l=i trng th$ chuyn ng th1o chiu ng&c li v! to th!nhd)ng in 0h.
"rong mch# d)ng tch quang( 0pA 01+ 0h
*G
/
+
:
/ /
+ +
>
7Qngdn
7Qng hotr
7Qngngh]o
0h
01
M8
/ +
/+
I" I
h2 I
3--4 I
344 I
h
--4 I" I
3
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
15/33
// ^raA 0.M8,0( 0dho4c 0p._ \n chca tip gip : l! do kch thc vQng ngh]o nhn9n hiu sut chuyn d-i T;> nh.Cu 11.2: 72s*mch in tp %m tng ng ca photodiod1 v! mch tin khuch i# gii thch cc k hiu trongs*?Tr li:a/ Smch in tn! n! ca m( thu tn hiu #uan! tch s0n! t%c ti":
b/ Cc k hiu:ip( ngun d-ng tn hiu.
id( ngun d-ng ti.Cd( in dung ca (/.M8( in trti.1a( ngun nhiu in !p ca mch tin ki.3 ( ki l0 tng "kh#ng c1 nhiu$.is( ngun nhiu n"shot2noise$.ib( ngun nhiu do !nh s!ng nn.in( ngun nhiu nhit do 3L g4y ra.Cs( in dung k0 sinh.
`a( dn np ca mch tin ki.ia( ngun d-ng nhiu ca mch tin ki.
*E
ip
ib
id
is
Cd
Cs
in
ia 3
1a
M8
`a
4ch tch sngquang
4chin
4ch tin k;i
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
16/33
Cu 12.2: 7it cng th/c tnh t.sbit l=i ,B>M ca hthng thng tin quang 04/RR v! cho bit t.ll=i bit ph)thuc v!occ tham sn!o?Tr li:
/ Cng th/c tnh B>M v! gii thch cc i l&ng.
+
=1D0D
DS
2
1erfc
2
1BER
"rong (5/d-ng tn hiu)d-ng nhiu tng ng khi 6it ) c ph!t
%d-ng nhiu tng ng khi 6it % c ph!t 8m 6 li
/ 3ii thch B>M ph)thuc v!o cc i l&ng(
+ *#ng sut tn hiu thu v hiu sut lng tdo:vi (;
vi
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
17/33
+!u(,n l:+ Ri tc d)ng ca in tr+ng b9n ngo!i# in t9nhy t#vQng ho trl9n vQng dn.
+ Cc in t9!bn dn s2chuyn ng ng&c chiu in tr+ng v! i v!o vQng ngh]o. "i %y# khi in t9ht th+i gian sng !trng thi m/c nng l&ng cao# n s2nhy vvQng ho tr,m/c nng l&ng thp v! phtra cc photon nh sng c bc sng(
gE
ch.=
,>g( nng l&ng vQng cm ca v$t liu bn dn
Cu 14.2: "r$nh b!y 4c im ca cp quang k5o trong cng v! cp chn tr:c tip. Cho v d)minh h%a cu tr&c ca loicp n!y?Tr li:a/ c im:+ Cp quang k5o cng( phi chu &c l:c k5o v! 2o6n# c tr%ng l:c nh;d"4t v! phi rt mm d(o v&tqua cc chng ngi trong khi l6p 4t. 8oi cp n!y c?ng phi chu &c 3m v! nc v$ trong cng cp v! bcpth+ng hay %ng nc. 7$ v$y# trong cu tr&c ca cp th+ng c cht n W1lly v! th!nh phn chng 3m b0ngkim loi. u khng th$ cn phi c hthng bm hi cho cp.8i khi c?ng s9d)ng lp b%c th5p chng g4m
nhm v! cn trQng. C tt ccc dng cu tr&c b%c ch4t# b%c lng trong ng# b%c lng b0ng kh1 di dng bngho4c b s&i...
*O
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
18/33
+ Cp chn tr:c tip( tng t:nhtr9n nhng phi c lp vb%c kim loi tt trnh s:ph hu.do !o biho4c cc tc ng khc trong t. 7b%c th5p b9n ngo!i g*m cc s&i th5p ho4c bng th5p. 7b%c ngo!i lpth5p n!y l! vcht d(o.b/ ) $minh ho:
Cu 15.2: "r$nh b!y 4c im ca cp quang ng$p nc v! thbin. Cho v d)minh h%a cu tr&c ca loi cp n!y?Tr li:a/ C" n!!" n"c:&c s9d)ng thqua sng ho4c khu v:c c nc ng$p cn# *ng ly...# v$ v$y loi cpn!y cn phi p /ng cc y9u cu kh6t kh1# bao g*m(+ "nh chng 3m v! chng thm nc ti cc vQng c p sut 4c bit ln.+ C khnng chng s:dn nc d%c th1o cp.+ C khnng chu &c s:k5o khi l6p 4t v! s9a ch5a cp.+ Chng li &c cc p l:c thng k9.
+ C khnng h!n ni s9a ch5a d"d!ng.+ C cu tr&c tng thch vi cp 4t tr9n t lin.+ Cn phi lu ti nh h!ng ca \ydro ,do c clp kim loi.b/ C" thbin:c cu tr&c rt ph/c tp# c th21m %y l! loi cp 4c chng v$ n )i hi nhiu y9u cu c)nkh6t kh1 hn loi cp ng$p nc !tr9n nhiu ln. go!i cc yu ttr9n# cp thbin c)n phi chu tc ng 4cbit khc nhkhnng th%m nh$p ca nc bin# s:ph hoi ca cc ng v$t di bin# s:c%2t ca t!uthuyn... C ' loi( cp thnng v! cp ths%u.
*I
7b%c scp
n W1lly ho4cbm hi
ng
cht
d(o
S&i quang
lp b%c th5p lp b%c th5p
ng chtd(o
vchtd(o
Cp "#ocng Cp ch$n trc tip
S&i quang
8i c r6nh
Cht n
7cht
d(o3ia c+ng !t%m
S&i t-ngh&p
7:oly1thyl1n1
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
19/33
Cu 16.2: 72mt mch tin khuch i dQng transistor l>ng c:c# tr$nh b!y 4c im v! nguy9n l hot ng?Tr li:
Cu 17.2: 72mt mch tin khuch i dQng =>"# tr$nh b!y 4c im v! nguy9n l hot ng?Tr li:
*N
+7
K;i C%nb0ng
:RM
*
M'
Ma
in trthi>n !p 3%= 3
?
'' 3a
Ma
+7K;i
C%nb0ng
:R
Mt
Ma
3sin trthi>n !p ln
Ma
=>"3
R
S
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
20/33
LOI CU 5 IM:
Cu 1.3: "r$nh b!y cchpht 2nh sng ,pht 2t:pht# pht 2kch thch ca hhai m/c nng l&ng. "hn!o l!
nh sng khng kt h&p v! nh sng kt h&p?Tr li:
'
hv*'
>'
>*
hv*'
hv*'
%ht &tpht %ht & "'chth'ch
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
21/33
Cu 2.3: 72cu tr&c v! cho bit nguy9n l hot ng ca 8@S>M phn h*i ph%n tn ,R=B?Tr li: 8as1r phn h*i ph%n tn ,R=B( Ristribution =11dback c cu tr&c nhh$nh v2. 8p cch t9Bragg &c h$nh
th!nh b0ng cch thay -i chit sut ca bn dn : th1o * chu k@ . "c d)ng ca cch t9l! nh0m to ra s:giaothoa gi5a ' sng lan truyn ng&c chiu nhau.
+!u(,n l hot n!: Cc photon nh sng &c to ra trong vQng tch c:c vi cchtng t:nhcc loi ngu*n quang 8>R v!8as1r =abry/:1rot. Sau khi &c to ra# cc photon nh sng n!y s2$p v!o cc cch t9v! phn 2tr!li# sngti v! sng phn 2s2&c giao thoa vi nhau# c bc sng btrit ti9u v! c bc sng &c k;i. 8iu kin k;i(
m
neffB
..2 =
B( bc sng &c k;i
n1( chit sut hiu d)ng ,n1A n.sinm( b$c ca cch t9,snguy9nmA* // Bb$c * A effn..2
h+hin t&ng phn h*i ph%n tn m! 8as1r R=B c thn5n cc mod1 b9n v! ch%n l%c tn s.Cu 3.3: 72cu tr&c v! cho bit nguy9n l hot ng ca 8@S>M phn 2Bragg ph%n tn ,RBM?Tr li: 8as1r phn 2Bragg ph%n tn ,RBM( Ristribution Bragg M11ction c cu tr&c nhh$nh v2(
'*
/
+
7Qng
tchc:c
Cch t9Bragg
( chu k@ca cch t9
P
+
/
+
7Qng tchc:c
Cch t9Bra
( chu k@cacch t9
P
+
RBM
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
22/33
+!u(,n l hot n!: Cc photon nh sng &c to ra trong vQng tch c:c vi cchtng t:nhcc loi ngu*n quang 8>R v!
8as1r =abry/:1rot. \ai cch t9phn 2Bragg ph%n tn c chiu d!i hn ch&c 4t !' u ng vai tr) nh' gng phn 2thay thcho khoang cng h!ng =abry/:1rot. Ch,nh5ng bc sng thom6n iu kin(
m
neffB
..2 =
th$ mi &c k;i.B( bc sng &c k;in1( chit sut hiu d)ng ,n1A n.sinm( b$c ca cch t9,snguy9n
mA* // Bb$c * A effn..2
"rong vQng tch c:c sinh ra nhiu mod1 nhng ch,c * bc sng &c phn 2 tr! li v! &c k;i. Ccmod1 gn bc sng Bs2bsuy gim v! cho ta 8as1r n mod1.
Cu 4.3: So snh 8>R pht 2m4t ,S8>R v! 8>R pht 2cnh ,>8>R vcu tr&c v! 4c tnh?Tr li: hta 6 bit# 8>R c ' loi cu tr&c &c s9d)ng cho cc hthng thng tin quang l! cu tr&c pht 2m4t,S8>R v! cu tr&c pht 2cnh ,>8>R.
So snh:
''
:
:
S&iquan
g
:
: +
7Qngngh]
o
S&i quang
:
SL67 6L67+ +
//
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
23/33
() *ing nh(u:+8u c cu tr&c tinh thk5p.+ [nh sng &c to ra t#vQng ngh]o.+) ,hc nh(u:+ 7i S8>R# m4t ph7ng ca vQng pht ra nh sng vung gc vi tr)c ca s&i dn quang ,t/c l! c nh sngpht ra tr9n bm4t ca bn dn loi : v! loi # vQng tch c:c th+ng c dng phin tr)n# mu pht chyu l!7ng hng vi rng chQm pht khong *',ln hn so vi >8>R# hiu sut gh5p nh# cng sut pht nh
v! gim dn th1o h!m cosvi l! gc h&p b!i hng quan st v! php tuyn ca bm4t ,A Fth$ cng sutgim c)n * n9a.+ 7i >8>R# nh sng pht ra t#vQng ngh]o th1o hng m4t b9n ca 8>R# vQng tch c:c c dng >lip# cu tr&cca n h$nh th!nh mt k9nh dn sng hng s:pht 2nh sng vpha li s&i# do v$y n c tnh nhhng tt hn.8rng chQm sng ca >8>R nhn9n hiu sut gh5p ln hn# cng sut pht v! tn siu chc?ng ln hn so vi S8>R.
Cu 5.3: "r$nh b!y cu to v! nguy9n l pht quang ca 8>R cu tr&c dthk5p?Tr li: Rth&c to t#cc v$t liu bn dn c nng l&ng vQng cm khc nhau. Rthk5p bao g*m nhiu dth. \$nh v2di l! 8>R c cu tr&c dthk5p &c cu to t#D lp bn dn ,loi :# vQng ngh]o v! loi . 7Qng
ngh]o &c chto t#bn dn c nng l&ng vQng cm nhhn so vi nng l&ng vQng cm ca bn dn : v!bn dn giam h6m in t9v! l=trng trong vQng ngh]o# khi sl&ng photon nh sng to ra s2ln hn.Chit sut ca v$t liu chto ra vQng ngh]o ln hn chit sut bn dn : v! bn dn nh0m m)c ch nhhng nh sng vpha s&i quang. +!u(,n l hot n!:
'D
*'o
*'
oFo
\$nh
tr)n \$nh1lip
SL67 6L67
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
24/33
Cu 6.3:
"r$nh b!y cu to v! nguy9n l tch sng quang ca photodiod1 :0 ,:0/:R?Tr li:a/ Cu to: :hotodiod1 :0 c cu to g*m D lp(+ 8p bn dn :( mng# tr9n bm4t &c ph* lp chng phn 2nh sng.+ 8p 0( l! lp bn dn thun# c chiu d!i ln.+ 8p bn dn . M8l! in tr!ti# photodiod1 &c ph%n c:c ng&c.b/ +!u(,n l hot n!:
'G
:
/
>ngo!i 7Qngdn
7Qng hotr
7Qng
ngh]o
+
>g
:7Qngcm
+
/
>/ / / / /
+++++>
g
>g
hJ
\!ng r!oth
n
:
+
7Qngdn
7Qng ho
tr
+
/
/
>
0
:
/ /
++
M8
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
25/33
LOI CU 8 IM:
Cu 1.4: "r$nh b!y cc loi nhi"u trong my thu tn hiu quang tch sng tr:c tip?Tr li: "rong my thu tn hiu quang# nhi"u n-v! nhi"u nhit l! ' nguy9n nh%n chnh g%y ra s:thng ging d)ngin# ngay ckhi cng sut tn hiu thu &c khng -i.
)()( tiItI +=
I ( gi trtrung b$nh ca 0i,t ( i nhi"u
a/ +hi#u n:
/ R)ng in trong my thu tn hiu quang l! d)ng cc in t9&c to ra ti cc th+i im ngu nhi9n. 7i :inA const# ta c(0,t A 0:+ iS,t
0,t( d)ng in trong my thu0:( d)ng trung b$nh ,0:A M.:iniS,t( d)ng thng ging do nhi"u n-g%y ra.
;hn t:+ iS,t l! * qu tr$nh ngu nhi9n+ R)ng nhi"u trung b$nh b$nh phng(
BIei PS ..2
2
=
B( bng tn nhi"u hiu d)ng 1( in tch ca in t9/ hi"u n-&c chia l!m D loi(+ ;hiu lng t:l! nhi"u n-do chnh d)ng tch quang g%y ra.
'E
0,t0,t 0
ti,t
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
26/33
=
=+
+
.B.:.4h.J
c.1'1.
.B.:h.J
c.1'1.
@:R vi0'1.4
:R:0?.B vi'1.0
in2'
in
:
2'
:'
S
Bi
..
+ ;hiu d-ng ti:l! nhi"u do d)ng r) ca :R g%y ra.
=+
@:R.B vi.0'1.4
:R/:0?.B vi'1.0i
d
2'
d'
d
+ ;hiu do !nh s!ng nn:l! do cng sut nh sng nn g%y ra.
=+ @:R.B vi.:.4
h.J
c.1'1.
:R/:0?.B vi.:h.J
c.1'1.
i
B2'
B'
b
"rong ( :B( cng sut nh sng nn4( hsbi ca @:R.
2( hstp %m ca @:R ,2*b/ +hi#u nhit: guy9n nh%n( ti * nhit nht nh# in t9chuyn ng ngu nhi9n trong v$t dn. u v$t dn l! * in tr!th$ s:chuyn ng ngu nhi9n ca in t9s2l!m cho gi trca in tr!thay -i v! l!m cho d)ng in chy quain tr!bthng ging.
L
n
R
BTki
..42=
k( \0ng sBoltman "( hit tuyt i M8( in tr!ti
'F
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
27/33
B( rng bng tn/ hi"u nhit khi c tnh n cmch tin k;i c gi trnhsau(
FR
BTki
L
n ...42
=
vi = l! hsnhi"u do mch tin k;i g%y ra.Cu 2.4: 72s*khi mch pht dQng 8@S>M c -n nh cng sut v! -n nh nhit # tr$nh b!y nguy9n l hot ng
ca mch?Tr li: Ro 8as1r rt nhy vi s:thay -i ca nhit n9n cc mch pht dQng 8as1r phi lun lun g6n lin vi ccmch -n nh cng sut v! -n nh nhit . \$nh v2di %y l! s*khi mch pht dQng 8@S>M c -n nh cng sut v! -n nh nhit .
+!u(,n l hot n!: "n hiu u v!o &c a qua mch @3C c khnng t:ng iu ch,nh hsk;i# u ra ca @3C c d)ng 0S
l! d)ng tn hiu# d)ng thi9n p 0bt#mch thi9n p s2&c cng vi d)ng tn hiu r*i a v!o iu chc+ng sng ca 8as1r. u tn hiu u v!o l! bit th$ cng sut u ra ca 8R l! :b,c;s nh sng nn rt nh. C)n nutn hiu u v!o l! bit * th$ cng sut u ra ca 8R t gi trc:c i "hAnh vdi$.a n nh c#ng sut:nh sng pht ra t#8as1r phn ln &c a v!o s&i quang# mt phn nhthng th+ng&c ly t#gng ph)ca 8as1r v! a ti btch quang :R chuyn t#quang th!nh in. R)ng in n!y s2&c s9d)ng l!m cs!gim st v! -n nh cng sut pht ca 8as1r. + u :ra0:mch -n nh gim d)ng 0bho4c iu khin mch @3C gim hsk;i ,0S :ra. + g&c li# nu :ra0:mch -n nh tng d)ng 0bho4c iu khin mch @3C tng hsk;i ,0S :ra.6 n nh nhit :"rong khi 8R c * in tr!nhit v! * bph$n l!m mt. Khi nhit 8as1r thay -i s2l!m
cho in tr!nhit c gi trthay -i# in tr!nhit &c g6n lin vi * mch in s2l!m cho d)ng in thay -i.
'O
S&iquang
-n nh to
8R:R
4chthi9n
p
@3C
0S
0b
0p
";hv!o
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
28/33
R)ng in n!y &c a v!o * bso snh v! cho ra d)ng in gim st. him v)ca mch -n nh nhit l!cn c/v!o gi trca d)ng in gim st iu khin bph$n l!m mt -n nh nhit ca 8as1r.
Cu 3.4: 72cu tr&c mt 8@S>M bn dn =abry/:1rot n gin# tr$nh b!y nguy9n l hot ng ca 8@S>M n!y?Tr li:a/ Cu t%9c:+ 3*m D lp( lp bn dn :# lp bn dn to ra vQng tch c:c v! lp bn dn .
+ 8as1r n!y &c ph%n c:c thu$n.+ ' m4t b9n ca 8as1r &c m!i nh'n to th!nh ' gng phn 2khng ho!n to!n# ' gng n!y to th!nh *quang cng h!ng c chiu d!i 8.
b/ +!u(,n l hot n!:
'I
3ng M
'
3ng M
*
+
/
:
7Qng tchc:c
8
S&iquan
g
:,mL
0,m@
:,mL
t
0 v!o
t
0b
T
TT
* *
*
*
*
:b
:b
0b+ 0
s
0ng
:b( c#ng sut
!nh s!ng nn
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
29/33
2 To m#i trng o mt : *( m$t in t9!vQng ho tr '( m$t in t9!vQng dn ,trng thi b$nh th+ng# * ' 8to ra trng thi o m$t ,' *# ta phi tng d)ng thi9n p cho 8as1r v&t gi trng>ng cc int9nhy t#vQng ho trl9n vQng dn.2 (h!t kch thch:
Cc photon nh sng ban u &c to ra nh+qu tr$nh pht 2t:pht do in t9v! l=trng ti kt h&p !trong vQng tch c:c. Khi cc photon nh sng n!y chuyn ng# n s2kch thch cc in t9!di dn tr!vdi ho trv! sinh racc photon nh sng mi c cQng pha# cQng hng# cQng tn svi photon nh sng ban u.2 (hn hi dng ca khung cng hng "ki !nh s!ng$: Cc photon nh sng chuyn ng g4p ' gng phn 2khng ho!n to!n s2c * phn nng l&ng i ra ngo!i#phn c)n li s2phn 2tr!li v! sinh ra nhiu photon nh sng mi nh+qu tr$nh pht 2kch thch. Kt qu#sl&ng photon nh sng s2tng l9n rt ln. "h1o quan im sng# quang cng h!ng =abry/:1rot ch,k;i nh sng ti * scc bc sng# nh5ng bc
sng c)n li s2btrit ti9u trong quang cng h!ng. 8iu kin k;i(
?
'8hayn.,? nguye ==
2.NL
'N
"*
T
T
;'
/;'
"'
'
D
G
T%T?
v.%
v.?
%
?
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
30/33
Cu 4.4: Khi nim suy hao trong s&i quang# cho bit cc nguy9n nh%n g%y suy hao v! v24c tnh suy hao?Tr li:a/ Khi nim: Suy hao l! hin t&ng cng sut nh sng gim dn khi nh sng lan truyn trong s&i quang.
)(!10 BP
PA
in
!"t=
Suy hao tr9n * km(
,dB;kL
A
P
P
La
in
!"t == !.10
b/ Cc n!u(,n nhn !( su( hao:2 /o hp th: + Ro v$t liu chto s&i quang ,SiT' hp th)nh sng v! chuyn ho th!nh nhit nng. + Ro cc tp cht !b9n trong s&i quang c)n st li trong qu tr$nh ch to# bao g*m cc ion kim loi ,=1#Cu... v! 4c bit l! ion nc ,T\/# cc ion n!y g%y ra cc ,nh suy hao ti cc bc sng *Gnm# **nm v!
OEnm. + Ro cc in t9hp th)nh sng nhy t#m/c nng l&ng thp l9n m/c nng l&ng cao.2 /o t!n :chyu do tn 2Mayl1igh + "n 2Mayl1igh do cc khim khuyt rt nhtrong qu tr$nh chto s&i g%y ra. + "n 2Maman.2 /o khi ng knh li thay i ho!c si quang 6un cong.c/ c tu(n su( hao: "r9n 4c tuyn suy hao# ta nh$n thy c D vQng bc sng c suy hao thp l! ti IEnm# *Dnm v! *EEnm#%y c)n &c g%i l! D c9a s-suy hao thp. Cc hthng thng tin quang th+ng s9d)ng bc sng ti D vQng
n!y. *EEnm suy hao nh// dQng cho li9n t,nh.
D
S&iquang
8 ,km
: in :out
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
31/33
*Dnm suy hao v#a // dQng cho ni t,nh. IEnm suy hao ln // dQng trong ng!nh cng nghip in t9ph)c v)sinh hot ca con ng+i ,7R( u %cCR....
Cu 5.4: Khi nim tn s6c trong s&i quang# cho bit cc nguy9n nh%n g%y tn s6c v! nh h!ng ca tn s6c?Tr li:a/ Khi nim: "n s6c l! hin t&ng l!m cho rng 2ung nh sng bthay -i khi nh sng lan truyn trong s&i quang.
D*
\p th)doT\/
\p th)c:c tm "n 2
Mayl1igh
Suy haot-ng
\p th)h*ngngoiIE
*D
*EE
,nm
a,dB;km
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
32/33
,pst "M ""# =
b/ Cc n!u(,n nhn !( %a tn sc:2 T!n sc mode: Cc 2ung nh sng lan truyn trong s&i quang c nng l&ng &c mang i nh+nhiu mod1 khc nhau# do
cc mod1 n!y c th+i gian lan truyn khc nhau n9n ti u thu ti cc th+i im khc nhau v! l!m cho 2ungnh sng bgi6n rng. "n s6c n!y ch,t*n ti trong s&i a mod1.
2 T!n sc vt liu: Ro chit sut ca v$t liu chto ra s&i quang thay -i ph)thuc v!o bc sng(
n*A n, hn n5a ngu*n quang li pht ra nhiu bc sng# cc bc sng khc nhau s2c v$n tc lan truyn trong s&iquang l! khc nhau(
)()(
n
c# =
ch&ng s2n u thu ti cc th+i im khc nhau v! g%y ra hin t&ng gi6n 2ung. "n s6c loi n!y t*n ti !ttccc loi s&i quang.2 T!n sc ng dn s1ng: Ch,t*n ti !trong s&i n mod1 do +ng knh li ca s&i n mod1 rt nhn9n nng l&ng nh sng lan
truyn !cli v! !ngo!i v. S&i n mod1 c chit sut vn'nhhn chit sut li n*# do th!nh phn lantruyn ngo!i vs2i nhanh hn th!nh phn nh sng lan truyn trong li. \in t&ng n!y c?ng g%y ra gi6n2ung nh sng.2 T!n sc mode ph4n cc:
-
7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang
33/33
c/ $nh h%n! ca tn sc: "n s6c l!m gi6n 2ung g%y ra s:ch*ng ln gi5a cc 2ung l!m hn chtc bit v! c:ly truyn dn.
DD