Bài giảng thông tin quang nâng cao - Phần 4

Tham khảo bài thuyết trình 'bài giảng thông tin quang nâng cao - phần 4', kỹ thuật - công nghệ, kĩ thuật viễn thông phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng thông tin quang nâng cao - Phần 4 Néi dung m«n häc Th«ng tin quang n©ng cao PhÇn 1: Tæng quan vÒ kü thuËt th«ng tin quang Gi¶ng viªn: Hoµng V¨n Vâ PhÇn 2: C¸c phÇn tö c¬ b¶n trong kü thuËt th«ng tin quang Gi¶ng viªn: Hoµng V¨n Vâ PhÇn 3: C¬ së kü thuËt th«ng tin quang Gi¶ng viªn: Hoµng V¨n Vâ PhÇn 4: hÖ thèng th«ng tin quang Gi¶ng viªn: Vò TuÊn L©m PhÇn 5: mét sè c«ng nghÖ quang tiªn tiÕn Gi¶ng viªn: Vò TuÊn L©m 1 PhÇn 2: C¸c phÇn tö c¬ b¶n trong kü thuËt th«ng tin quang 1. Sîi quang 2. Bộ phát quang 3. Bộ thu quang 2 3. Bộ thu quang 1. Mô hình và chức năng của bộ thu quang 2. Cấu trúc bộ thu quang 3. Một số khái niệm cơ bản 4. Các phần tử biến đổi quang-điện 3 1. Mô hình và chức năng của bộ thu quang  Mô hình bộ thu quang PT(t) uR(t) Bé thu quang H×nh 4.1. M« h×nh bé thu quang  Chøc n¨ng: Biến đổi ánh sáng tới PT(t) ®Çu vµo trở thành tín hiệu điện uR(t) ®Çu ra có dạng giống như tín hiệu truyền dẫn ban đầu. Có thể có nhiễu và méo kèm theo (đối với truyền dẫn analog) hoặc lỗi bít (đối với truyền dẫn số). 4 2. Cấu trúc các bộ thu quang Có 2 loại cấu trúc bộ thu quang tương ứng với 2 kỹ thuật truyền dẫn thông tin quang là truyền dẫn analog và truyền dẫn digital: - Cấu trúc bộ thu quang analog - Cấu trúc bộ thu quang digital 5 2. Cấu trúc các bộ thu quang  Cấu trúc bộ thu quang analog uT(t) ur(t) pT(t) iT(t) O E H×nh 4.2. M« h×nh cÊu tróc bé thu quang analog Bộ biến đổi quang điện: biến đổi tín hiệu ánh sáng tới PT(t) thành tín hiệu điện iT(t). Các phần tử sử dụng để biến đổi quang-điện là PIN-Photodiode và diode quang thác APD Bộ khuếch đại: bao gồm bộ tiền khuếch đại và bộ khếch đại điện áp. Bộ tiền khuếch đại cần phải có tạp âm rất thấp Bộ lọc: dùng để khôi phục lại tín hiệu ban đầu. 6 2. Cấu trúc các bộ thu quang  Cấu trúc bộ thu quang digital O ur(t) uT(t) pT(t) iT(t) E H×nh 4.3. M« h×nh cÊu tróc bé thu quang digital Bộ biến đổi quang điện: biến đổi tín hiệu ánh sáng tới PT(t) thành tín hiệu điện iT(t). Các phần tử sử dụng để biến đổi quang-điện là PIN-Photodiode và diode quang thác APD Bộ khuếch đại: bao gồm bộ tiền khuếch đại và bộ khếch đại điện áp. Bộ tiền khuếch đại cần phải có tạp âm rất thấp Bộ lọc kết hợp với bộ quyết định: dùng để khôi phục lại tín hiệu ban đầu. 7 3. Một số khái niệm cơ bản 3.1. TiÕp gi¸p p-n:  Khi ch-a cã ®iÖn ¸p ngoµi t¸c ®éng Khi ghép 2 bán dẫn loại n và p lại với nhau => một tiếp giáp p-n được tạo ra => các hạt tải đa số sẽ khuếch tán qua nó, tức là các điện tử trong lớp bán dẫn n được khuếch tán qua tiếp giáp và lấp đầy các lỗ trống trong lớp bán dẫn p và do vậy sẽ để lại lỗ trống trong lớp bán dẫn n của tiếp giáp. Kết quả là một điện trường tiếp xúc hay một điện thế tiếp xúc sẽ xuất hiện tại vùng tiếp giáp. Điện trường này sẽ ngăn cản việc chuyển động tự do của các hạt tải cho đến khi cân bằng được thiết lập. Tại vùng tiếp giáp lúc này sẽ không còn hạt mang điện tự do, do các điện tử và lỗ trống đã bị giữ lại trong các liên kết đồng hóa trị. Khi đó, vùng tiếp giáp được gọi là vùng nghèo hoặc vùng không có điện tử tự do. 8 3. Một số khái niệm cơ bản 3.1. TiÕp gi¸p p-n:  Khi ch-a cã ®iÖn ¸p ngoµi B¸n dÉn p Vïng ®iÖn tÝch B¸n dÉn n t¸c ®éng kh«ng gian C¸c phÇn C¸c phÇn a) tö ®a sè: p tö ®a sè: e E Ec H×nh 4.4. TiÕp gi¸p p-n (a) vµ Ef gi¶n ®å n¨ng l-îng khi kh«ng cã ®iÖn ¸p E b) ngoµi t¸c ®éng (b) EV 9 3. Một số khái niệm cơ bản 3.1. TiÕp gi¸p p-n:  Khi cã ®iÖn tr-êng ngoµi t¸c ®éng: + TiÕp gi¸p p-n ph©n cùc thuËn Trong trường hợp cực dương của nguồn nối với bán dẫn p và cực âm nối với bán dẫn n thì tiếp giáp khi đó phân cực thuận. Lúc này, điện trường tiếp giáp và điện trường ngoài sẽ ngược chiều nhau, nếu điện trường ngoài đủ lớn, sẽ phá vỡ liên kết cộng hóa trị tại lớp tiếp giáp và các hạt mang điện đa số sẽ được khuếch tán ồ ạt qua lớp tiếp giáp. 10 3. Một số khái niệm cơ bản 3.1. TiÕp gi¸p p ...