- Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống WDM LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng mọi số liệu và kết quả mô phỏng trong luận văn “Ảnh hưởng của hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống WDM” là trung thực và hoàn toàn không trùng lặp với các đề tài khác. - Lê Trọng Việt Học viên cao học khóa Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Viễn thông Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội GVHD: TS Bùi Việt Khôi - 1 - HV: Lê Trọng Việt Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống WDM MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG VÀ PHƯƠNG PHÁP GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯỚC SÓNG WDM. - Các đặc điểm cơ bản của hệ thống thông tin quang. - Sơ đồ khối cơ bản của hệ thống thông tin quang. - Ưu nhược điểm của hệ thống thông tin quang. - Chức năng của hệ thống WDM. - Giới thiệu về hệ thống WDM sử dụng thiết bị Huawei của EVNTelecom. - CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG WDM. - 50 GVHD: TS Bùi Việt Khôi - 2 - HV: Lê Trọng Việt Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống WDM 2.2.3.3. - ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC HIỆU ỨNG PHI TUYẾN TRONG HỆ THỐNG WDM. - 106 GVHD: TS Bùi Việt Khôi - 3 - HV: Lê Trọng Việt Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống WDM DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Cấu hình của một hệ thống thông tin quang. - Hình 1.2: Cấu trúc cơ bản của một hệ thống thông tin quang. - Hình 1.3: Minh họa tuyến truyền dẫn quang theo hai hướng. - Hình 1.4: Cấu trúc đơn giản của một trạm lặp quang. - Hình 1.5: Kết nối các tổng đài bằng cáp sợi quang. - Hình 1.6: Mạng truyền hình cáp quang. - Hình 1.7: Tương quan giữa nhu cầu thoại và truyền số liệu. - Hình 1.8: Sơ đồ tuyền thông tin quang sử dụng kỹ thuật OTDM. - Hình 1.9: Minh họa kỹ thuật OTDM. - Hình 1.10: Hệ thống WDM đơn hướng và song hướng. - Hình 1.11: Sơ đồ chức năng hệ thống WDM. - Hình 1.12: Sự phát triển của các hệ thống WDM. - Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống WDM. - Hình 2.2: Nguyên lý hoạt động của OUT. - Hình 2.3: Ứng dụng của OTU. - Hình 2.4: Nguyên lý ghép/tách bước sóng. - Hình 2.5: Cấu trúc của bộ lọc điện môi giao thoa. - Hình 2.6: Cấu trúc tách hai kênh sử dụng bộ lọc giao thoa. - Hình 2.7: Cấu trúc cơ bản của một bộ tách nhiều bước sóng. - Hình 2.8: Một bộ tách vi quang 5 kênh thực tế. - Hình 2.9: Cấu trúc cơ bản của bộ tách nhiều kênh sử dụng bộ lọc giao thoa gắn trực tiếp vào sợi. - Hình 2.10: Thiết bị OMUX – ODMUX 4 bước sóng. - Hình 2.11: Thiết bị MUX-DEMUX 3 bước sóng. - Hình 2.12: Nguyên lý hoạt động của phương pháp sử dụng cách tử phản xạ. - Hình 2.13: Nguyên lý hoạt động của phương pháp sử dụng cách tử truyền xạ. - Hình 2.14: Tìm công thức cách tử. - Hình 2.15: Cách tử pha. - Hình 2.16 :Sơ đồ bộ ghép kênh sử dụng cách tử của Finke. - Hình 2.17: Bộ tách Littrow. - Hình 2.18: Bộ tách sử dụng cách tử nhiễu xạ Planar và gương lòng chảo. - Hình 2.19: Cách tử lòng chảo. - Hình 2.20: Sơ đồ cấu trúc thiết bị tách kênh quang sử dụng cách tử lòng chảo. - Hình 2.21: Phương pháp nóng chảy. - Hình 2.22: Phương pháp mài ghép. - Hình 2.23: Bộ ghép kênh 4 bước sóng bằng phương pháp nóng chảy nối tiếp các sợi đơn mode. - Hình 2.24: Cấu trúc của một trạm lặp quang điện (optoelectronic repeater). - Hình 2.25: Cấu trúc của bộ khuếch đại quang bán dẫn SOA. - GVHD: TS Bùi Việt Khôi - 4 - HV: Lê Trọng Việt Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống WDM Hình 2.26: Cấu trúc tổng quát của bộ khuếch đại EDFA. - Hình 2.27: Mặt cắt ngang của một loại sợi quang pha ion Erbium. - Hình 2.28: Giản đồ phân bố năng lượng của ion Er+3trong sợi silica. - Hình 2.29: Phổ hấp thụ (absorption spectrum) và phổ độ lợi (gain spectrum) của EDFA có lõi pha Ge. - Hình 2.30: Quá trình khuếch đại tín hiệu xảy ra EDFA với hai bước sóng bơm 980 nm và 1480nm. - Hình 2.31: Sơ đồ chuyển năng lượng trong khuếch đại Raman. - Hình 2.33: Cấu trúc chung của một bộ OADM Hình 2.34: OADM cố định. - Hình 2.35: OADM có thể cấu hình lại. - Hình 2.36: Nguyên lý bù tán sắc của cách tử Bragg. - Hình 2.37: Tán sắc bằng phẳng của sợi quang. - Hình 4.1: Sơ đồ mô phỏng hiệu ứng Raman. - Hình 4.2: Phổ công suất tín hiệu tại đầu vào. - Hình 4.3: Phổ công suất tín hiệu tại đầu ra. - Hình 4.4: Ảnh hưởng của hiệu ứng Raman. - Hình 4.5: Phổ công suất tín hiệu thu và tín hiệu Stock. - Hình 4.6: Ảnh hưởng của hiệu ứng Brillouin. - Hình 4.7: Sơ đồ mô phỏng hiệu ứng FWM. - Hình 4.8: Phổ công suất tín hiệu tại đầu ra. - Hình 4.9: Tỉ lệ suy giảm công suất thay đổi theo hệ số tán sắc D. - Hình 4.10: Phổ công suất tín hiệu tại đầu ra. - Hình 4.11: Tỉ lệ suy giảm công suất thay đổi theo Δf. - Hình 4.12: Phổ công suất tín hiệu tại đầu ra. - Hình 4.13: Tỉ lệ suy giảm công suất thay đổi theo công suất đầu vào. - GVHD: TS Bùi Việt Khôi - 5 - HV: Lê Trọng Việt Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống WDM DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1.1. - Các hệ thống thông tin quang trong thời gian tới phải đảm bảo có tốc độ cao, cự ly xa, có cấu trúc hệ thống linh hoạt, độ tin cậy cao… Trong các hệ thống thông tin trước đây sử dụng phương pháp truyền dẫn truyền thống SDH, một sợi quang chỉ truyền dẫn một bước sóng với một nguồn phát quang ở phía phát và một bộ tách sóng quang ở phía thu. - Với một hệ thống như vậy, dải phổ của tín hiệu quang truyền qua sợi thực tế rất hẹp so với dải thông mà các sợi quang có thể truyền dẫn. - Nếu muốn tăng dung lượng của hệ thống thì phải thêm sợi quang. - GVHD: TS Bùi Việt Khôi - 9 - HV: Lê Trọng Việt Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống WDM CHƯƠNG 1. - Ban ngày, mặt trời là nguồn ánh sáng cho hệ thống này (hệ thống “Hand signal. - Một hệ thống thông tin quang sau đó, có thể có đường truyền dài hơn, là tín hiệu khói (Smoke signal). - Hệ thống này đòi hỏi một phương pháp mã hóa phải được đặt ra, mà người gửi và người nhận thông điệp phải được học nó. - Điều này có thể so sánh với hệ thống mã xung (Pulse codes) sử dụng trong hệ thống số (digital system) hiện đại. - Năm 1790: Claude Chappe, kỹ sư người Pháp, đã xây dựng một hệ thống điện báo quang (optical telegraph). - Hệ thống này gồm một chuỗi các tháp với các GVHD: TS Bùi Việt Khôi - 10 - HV: Lê Trọng Việt Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống WDM đèn báo hiệu trên đó. - Năm 1880: Alexander Graham Bell, người Mỹ, đã phát minh ra hệ thống thông tin ánh sáng, đó là hệ thống photophone. - Bộ thu máy điện thoại hoàn tất hệ thống này. - Năm 1934: Norman R.French, kỹ sư người Mỹ, nhận được bằng sáng chế về hệ thống thông tin quang. - Đến nay, hệ thống fiberscope vẫn còn được sử dụng rộng rãi, đặc biệt trong ngành y dùng để soi bên trong cơ thể con người. - GVHD: TS Bùi Việt Khôi - 11 - HV: Lê Trọng Việt Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống WDM • Vào năm 1958: Charles H.Townes đã phát minh ra thiết bị phát Laser cho phép tăng cường và tập trung nguồn sáng để phát vào sợi quang. - Năm 1960: Theodor H.Maiman đưa laser vào hoạt động thành công, làm tăng dung lượng hệ thống thông tin quang rất cao. - Hình 1.1 biểu thị cấu hình cơ bản của một hệ thống thông tin quang. - Khi truyền tới đầu bên kia của sợi quang, tín hiệu này được đưa đến bộ chuyển đổi quang/điện O/E để tạo lại GVHD: TS Bùi Việt Khôi - 12 - HV: Lê Trọng Việt Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống WDM dạng tín hiệu điện, khôi phục lại dạng tín hiệu nguyên dạng như ban đầu mà máy điện thoại, số liệu và fax gửi đi. - Hình 1.1: Cấu hình của một hệ thống thông tin quang. - Như vậy, cấu trúc đơn giản của một hệ thống thông tin quang có thể được mô tả đơn giản như hình 1.2 gồm. - Trên hình 1.2 mới chỉ minh họa tuyến truyền dẫn quang liên lạc theo một hướng. - Hình 1.3 minh họa tuyến truyền dẫn quang liên lạc theo hai hướng. - GVHD: TS Bùi Việt Khôi - 13 - HV: Lê Trọng Việt Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống WDM Nếu cự ly thông tin quá dài thì trên tuyến có thể có nhiều trạm lặp (Repeater). - GVHD: TS Bùi Việt Khôi - 14 - HV: Lê Trọng Việt Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống WDM 1.2.2. - Dải thông rộng: Sợi quang có băng thông rộng cho phép thiết lập một hệ thống truyền dẫn số tốc độ cao. - Tính linh hoạt: Các hệ thống thông tin quang đều khả dụng cho hầu hết các dạng thông tin số liệu, thoại và video. - GVHD: TS Bùi Việt Khôi - 15 - HV: Lê Trọng Việt Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống WDM Bảng 1.1. - Ánh sáng sử dụng trong hệ thống thông tin quang là ánh sáng hồng ngoại, mắt người không cảm nhận được nên không thể điều tiết khi có nguồn năng lượng này, và sẽ gây nguy hại cho mắt
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt