- HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Fundamental of Optical Fiber Communications Giảng viên: Th.S Đỗ Văn Việt Em – Th.S Phạm Quốc Hợp Bộ ộ môn: Thôngg Tin Q Quang g – Khoa Viễn thông g2 Email:
[email protected],
[email protected] KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 2 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 NỘI DUNG CHƯƠNG 1 • Lịch sử phát triển • Mô hình chung của hệ thống TTQ • Một số vấn đề về quang vật lý trong TTQ GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 3 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Lịch Sử Phát Triển • 1790: Claude Chappe (Pháp.
- Chứng minh ánh sáng có thể ể dẫn ẫ theo vòi nước bị uốn cong ÆĐịnh luật phản xạ toàn phần • 1880: Alexander Graham Bell (Mỹ.
- Photophone: không thành công Æ Cần phải có một môi trường dẫn ánh sáng thích hợp GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 4 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Lịch Sử Phát Triển • 1934: Norman R.French (Mỹ.
- Nhận bằng sáng chế về hệ thống thông tin quang Dùng thanh thủy tinh để truyền ánh sáng Æ Môi trường truyền ánh sáng thích hợp A.
- Xây dựng và phát triển laser Ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: y học, học quân sự … ÆNguồn quang dùng trong thông tin quang • 1966: Charles H.Kao H Kao và George A A.
- Dùng sợi thủy tinh để truyền dẫn ánh sáng Suy hao lớn.
- 1000dB/km) GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 5 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Lịch Sử Phát Triển • 1970: Hãng Corning Glass Work (Mỹ.
- Chế tạo sợi SI có suy hao < 20dB/km, tại λ=633nm Æ Thông tin quang ra đời • 1972: Sợi GI được chế tạo có suy hao 4 dB/km • 1983: Sợi đơn mode (SM) được chế tạo Æ Sợi quang SM được sử dụng phổ biến ngày nay có suy 0 2 dB/km tại λ=1550nm hao ~0.2 GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 6 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Mô Hình Chung Của Hê Thống TTQ • Sơ đồ khối cơ bản, gồm có.
- Môi trường truyền dẫn là cáp sợi quang.
- GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 7 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Mô Hình Chung Của Hê Thống TTQ • Chức năng chính các khối Khối E/O: điều chế tín hiệu điện thành tín hiệu quang Khối O/E: tách tín hiệu quang thành tín hiệu điện.
- Cáp sợi quang: môi trường truyền dẫn tín hiệu quang từ đầu phát đến đầu thu.
- thu GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 8 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Mô Hình Chung Của Hê Thống TTQ • Trạm lặp (repeater.
- Khuếch đại tín hiệu bị suy yếu do suy hao trên sợi quang Trạm lặp làm việc theo nguyên lý: quang – điện – quang (O – E – O.
- GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 9 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Mô Hình Chung Của Hê Thống TTQ • Nguyên tắc truyền tin.
- Có thể truyền hai hướng trên một sợi quang.
- Thông thường sử dụng 2 sợi quang cho một tuyến và chỉ truyền một hướng trên 1 sợi quang.
- GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 10 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Mô Hình Chung Của Hê Thống TTQ • Ưu điểm của hệ thống TTQ.
- Suy hao thấp Dải thông rộng Trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ H à toàn Hoàn t à cách á h điện điệ Không bị can nhiễu của trường điện từ Xuyên âm giữa các sợi quang không đáng kể Tính bảo mật cao Vật ậ liệu ệ chế tạo ạ có nhiều trong g tự ự nhiên GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 11 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Mô Hình Chung Của Hê Thống TTQ • Nhược điểm của hệ thống TTQ.
- Vấn đề biến đổi quang điện.
- Hàn nối, đo thử sợi quang đòi hỏi thiết bị chuyên dụng đắt tiền.
- GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 12 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Một Số Vấn Đề Về Quang Vật Lý • Các khái niệm chung.
- Theo thời gian: T - chu kỳ (s), f = 1/T - tần số (Hz) A T A λ t (s) z (m) (a) (b) GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 13 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Một Số Vấn Đề Về Quang Vật Lý • Các khái niệm chung (tt.
- Ký hiệu: λ • Đơn vị: m C » Theo không gian: λ - bước sóng (m) λ= f A T A λ t (s) z (m) ((a)) (b) GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 14 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Một Số Vấn Đề Về Quang Vật Lý • Ánh sáng có hai tính chất.
- Tính chất sóng: ánh sáng là sóng điện từ Tính chất hạt: ánh sáng bao gồm nhiều hạt photon có năng lượng E 1,24 » E = hf hay E= (eV) λ (μm ) GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 15 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Một Số Vấn Đề Về Quang Vật Lý • Phổ sóng điện từ: GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 16 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Một Số Vấn Đề Về Quang Vật Lý • Phổ sóng điện từ (tt.
- Ánh sáng thấy được chiếm dải phổ từ 380nm (tím) đến 780 780nm (đỏ.
- Ánh sáng dùng trong thông tin quang nằm trong vùng cận hồng ngoại (near-infrared) (800nm-1600nm) Æ không thấy được 3 vùng bước sóng (cửa sổ bước sóng) được sử dụng trong thông tin quang: 850 nm, nm 1300 nm và 1550 nm GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 17 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Một Số Vấn Đề Về Quang Vật Lý • Một số định luật quang cơ bản.
- Chiết suất của môi trường: n = C/v C: vận tốc ánh sáng trong chân không, C = 3.108 m/s v: vận tốc ánh sáng trong môi trường đang xét Chiết suất của một vài môi trường thông dụng.
- Không khí: n Nước: Nướ n Thủy tinh: n = 1,48 GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 18 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Một Số Vấn Đề Về Quang Vật Lý • Một số định luật quang cơ bản (tt.
- Ðịnh luật phản xạ ánh sáng.
- Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới • Góc phản xạ bằng góc tới (θ1.
- θ1) Tia phản xạ Tia tới 1 ' 1 n1 Môi trường 1 n2 Môi trường 2 2 Tia khúc xạ GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 19 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Một Số Vấn Đề Về Quang Vật Lý • Một số định luật quang cơ bản (tt.
- Ðịnh luật khúc xạ ánh sáng.
- n1sinθ1 = n2sinθ2 Tia phản xạ Tia tới 1 ' 1 n1 Môi trường 1 n2 Môi trường 2 2 Tia khúc xạ GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 20 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Một Số Vấn Đề Về Quang Vật Lý • Một số định luật quang cơ bản (tt.
- Phản xạ toàn phần (total reflection.
- Toàn bộ tia tới quay trở lại môi trường tới.
- Điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần.
- h sinθ i c = n2 / n1 GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 21 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Một Số Vấn Đề Về Quang Vật Lý • Một số định luật quang cơ bản (tt.
- Khi xảy ra hiện tượng pxtp, năng lượng ánh sáng được bả toàn bảo à theo h hướng h ớ truyềnề » Ứng dụng trong chế tạo sợi quang và truyền ánh sáng qua sợi quang GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 22 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2