Bài giảng Cơ sở truyền thông sợi quang: Chương 4 - HV Bưu chính viễn thông

Chương 4 Bài giảng Cơ sở truyền thông sợi quang trình bày các vấn đề của bộ thu quang như: Các khái niệm cơ bản, các phần tử chuyển đổi quang- điện bán dẫn (Photodiode), các bộ tiền khuyếch đại, nhiễu trong bộ thu quang, các tham số của bộ thu quang.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cơ sở truyền thông sợi quang: Chương 4 - HV Bưu chính viễn thông HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN CƠ SỞ TRUYỀN THÔNG SỢI QUANG Bộ môn: Thông tin quang - Khoa VT1 Năm biên soạn: 2010 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Nội dung 1 Tổng quan về kỹ thuật thông tin quang 2 Sợi quang Chương 3 Bộ phát quang 4 Bộ thu quang 5 Một số vấn đề trong thiết kế truyền TTQ đơn kênh điểm – điểm www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 2 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Chương 4- Bộ thu quang Các khái niệm cơ bản Các phần tử chuyển đổi quang- điện bán dẫn (Photodiode) Các bộ tiền khuyếch đại Nhiễu trong bộ thu quang Các tham số của bộ thu quang www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 3 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (1)  M¹ch thu quang: Optical  Data signal Detector Preamp Equal Amp Filter Decision Clock Recov . Nguån thu quang: chuyÓn ®æi O/E . Bé tiÒn khuyÕch ®¹i: chuyÓn ®æi I/V vµ khuyÕch ®¹i, ®¶m b¶o nhiÔu thÊp. . Bé c©n b»ng: kÕt hîp víi tiÒn khuyÕch ®¹i ®¶m b¶o b¨ng tÇn bé thu . Bé khuyÕch ®¹i: khuyÕch ®¹i vµ gi÷ æn ®Þnh tÝn hiÖu ®iÖn ®Çu ra . Bé läc: h¹n chÕ bít nhiÔu, lo¹i bá c¸c thµnh phÇn tÇn sè kh«ng muèn . M¹ch quyÕt ®Þnh: T¸i sinh tÝn hiÖu sè www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 4 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (2)  §é ®¸p øng: . Qu¸ tr×nh thu tÝn hiÖu quang: hÊp thô n¨ng l­îng photon . §èi víi vËt liÖu b¸n dÉn: n¨ng l­îng photon ®ñ lín h Eg photon bÞ hÊp thô sinh ra cÆp e - h tù do. . D­íi t¸c ®éng cña ®iÖn tr­êng ®Æt vµo c¸c ®iÖn tö vµ lç trèng bÞ quÐt ra m¹ch ngoµi sinh ra dßng ®iÖn. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 5 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (3)  §é ®¸p øng: . Dßng quang ®iÖn tØ lÖ trùc tiÕp víi c«ng suÊt quang vµo (4.1) Trong ®ã: R - ®é ®¸p øng (®é nh¹y) cña nguån thu (®¬n vÞ: A/W) . HiÖu suÊt l­îng tö: (4.2) . §é ®¸p øng: (4.3) HiÖu suÊt chuyÓn ®æi O/E. R t¨ng theo b­íc sãng. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 6 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (4)  §é ®¸p øng: . Sù phô thuéc vµo : liªn quan ®Õn hÖ sè hÊp thô Gi¶ sö líp b¸n dÉn bäc líp chèng ph¶n x¹ c«ng suÊt truyÒn qua líp b¸n dÉn: (4.4) . C«ng suÊt bÞ hÊp thô: (4.5) . Mçi photon bÞ hÊp thô cÆp e-h tù do ®­îc t¹o ra HiÖu suÊt l­îng tö: (4.6) =0 khi =0 , 1 khi W >>1. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 7 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (5)  §é ®¸p øng: . Sù phô thuéc vµo : =0 t¹i = c t¨ng khi gi¶m lín ~104 cm-1 1 khi W ~10 m www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 8 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (6)  Thêi gian lªn vµ ®é réng b¨ng tÇn: . §é réng b¨ng tÇn cña photodiode: Tèc ®é t¹i ®ã nã ®¸p øng víi sù thay ®æi c«ng suÊt quang vµo. . Thêi gian lªn: thêi gian t¹i ®ã dßng t¨ng tõ 10 ®Õn 90 % gi¸ trÞ ®Ønh khi c«ng suÊt quang vµo d¹ng bËc. Tr phô thuéc vµo: - Thêi gian mµ c¸c ®iÖn tö vµ lç trèng dÞch chuyÓn tíi c¸c ®iÖn cùc ngoµi. - Thêi gian ®¸p øng cña m¹ch ®iÖn www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 9 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (7)  Thêi gian lªn vµ ®é réng b¨ng tÇn: . Thêi gian lªn cña m¹ch tuyÕn tÝnh: thêi gian ®¸p øng t¨ng tõ 10 ®Õn 90 % gi¸ trÞ ®Ønh khi ®Çu vµo d¹ng bËc. §iÖn ¸p ®Çu vµo m¹ch RC thay ®æi tøc thêi tõ 0 ®Õn V0 §iÖn ¸p ®Çu ra thay ®æi: (4.7) Trong ®ã: R - ®iÖn trë, C - ®iÖn dung cña m¹ch RC . Thêi gian lªn: (4.8) Trong ®ã: RC =RC - h»ng sè thêi gian cña m¹ch RC www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 10 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (8)  Thêi gian lªn vµ ®é réng b¨ng tÇn: . Thêi gian lªn cña photodiode: (4.9) Trong ®ã: tr - thêi gian chuyÓn tiÕp, RC - h»ng sè thêi gian cña m¹ch RC t­¬ng ®­¬ ...