Giáo trình HỆ THỐNG VIỄN THÔNG - Chương 7

HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 7.1. Cấu tạo và nguyên lý sợi quang: Sợi quang cấu tạo gồm 1 ruột – lõi (core) chiết suất n1 và vỏ (Cladding) chiết suất n2 thoả mãn n1 n2, nhờ đó sự phản xạ toàn phần xuất hiện tại bề mặt phân cách này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình HỆ THỐNG VIỄN THÔNG - Chương 7 Chương 7: Hệ thống thông tin quang Chương 7 HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 7.1. Cấu tạo và nguyên lý sợi quang: Sợi quang cấu tạo gồm 1 ruột – lõi (core) chiết suất n1 và vỏ (Cladding) chiết suất n2 thoả mãn n1 > n2, nhờ đó sự phản xạ toàn phần xuất hiện tại bề mặt phân cách này. Hình 7.1. Sợi quang Sự khác biệt giữa n1 và n2 rất bé (cỡ o/oo ), để tia sáng đi thẳng và tia phản xạ có độ dài quãng đường và thời gian truyền chênh lệch không nhiều Hình 7.2. Sự biến thiên chiết suất sợi quang 166 Chương 7: Hệ thống thông tin quang Người ta cố gắng giảm sự chênh lệch này nhỏ hơn nữa, bằng cách sử dụng sợi quang có chiết suất biến thiên liên tục ( dạng parabol - chiết suất gradient) Sợi quang có đường kính lõi rất bé ( 2 8μm). sự chênh lệch chiều dài truyền thẳng và phản xạ không đáng kể, ta gọi là sợi đơn mode (Single mode) Sợi quang đa mode (Multimode) có đường kính lõi cỡ 25 100 μm sẽ chịu méo dạng sóng nhiều hơn , do thời gian truyền khác nhau của nhiều nhóm sóng, nên hạn chế tốc độ truyền thông tin Vật liệu làm sợi quang có 2 loại Plastic và glass Sợi quang được sắp xếp trong bó được gọi là cáp quang và được sử dụng để truyền tín hiệu trong khoảng cách rất xa. Cáp quang có cấu tạo gồm lõi : Trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sáng đi áo : Vật chất quang bên ngoài bao bọc lõi mà phản xạ ánh sáng trở lại vào lõi. lớp bọc đầu tiên : Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩm ướt jacket: Nhiều sợi quang được đặt trong bó gọi là cáp quang. Những bó này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài được gọi là jacket. PHÂN LOẠI SỢI QUANG sợi quang thạch anh phân loại theo vật liệu điện môi sợi thuỷ tinh đa vật liệu sợi quang bằng nhựa sợi quang đơn mốt phân loại theo mốt truyền lan sợi quang đa mốt sợi quang chiết suất bậc phân loại theo chiết suất khúc xạ sợi quang chiết suất biến đổi đều Trong mạng viễn thông , sợi quang thuỷ tinh thạch anh được sử dụng nhiều bởi vì nó có khả năng cho sản phẩm có độ suy hao thấp và các đặc tính truyền dẫn ổn định trong thời gian dài. phân loại theo mốt lan truyền: theo mốt lan truyền được chia làm hai loại. một là sợi quang đơn mốt (được gọi là loại SM ) loại sợi này chỉ cho một mốt lan truyền. loại sợi thứ hai là loại đa mốt, cho nhiều mốt lan truyền. 167 Chương 7: Hệ thống thông tin quang phân loại theo phân bố chỉ số khúc xạ: • sợi quang SI (stepped index ) • Sợi quang GI (graded index ) • Sợi quang SM (Single mode ) Hình 7.3. Đường đi cuả ánh sáng qua sợi quang • Multimode stepped index (chiết suất bước): Lõi lớn (100 μm ), các tia tạo xung ánh sáng có thể đi theo nhiều đường khác nhau trong lõi: thẳng, zig-zag…tại điểm đến sẽ nhận các chùm tia riêng lẻ, vì vậy xung dễ bị méo dạng. • Multimode graded index (chiết suất liên tục): Lõi có chỉ số khúc xạ giảm dần từ trong ra ngoài cladding. Các tia gần trục truyền chậm hơn các tia gần cladding. Các tia theo đường cong thay vì zig-zag. Các chùm tia tại điểm hội tụ, vì vậy xung ít bị méo dạng. • Single mode (đơn mode): Lõi nhỏ (8 μm hay nhỏ hơn), hệ số thay đổi khúc xạ thay đổi từ lõi ra cladding ít hơn multimode. Các tia truyền theo phương song song trục. Xung nhận được hội tụ tốt, ít méo dạng. Đặc điểm : Phát: Một điốt phát sáng (LED) hoặc laser truyền dữ liệu xung ánh sáng vào cáp quang. Nhận: sử dụng cảm ứng quang chuyển xung ánh sáng ngược thành data. Cáp quang chỉ truyền sóng ánh sáng (không truyền tín hiệu điện) nên nhanh, không bị nhiễu và bị nghe trộm. Độ suy giảm thấp hơn các loại cáp đồng nên có thể tải các tín hiệu đi xa hàng ngàn km. Cài đặt đòi hỏi phải có chuyên môn nhất định Cáp quang và các thiết bị đi kèm rất đắt tiền so với các loại cáp đồng . Các thông số tiêu chuẩn . Sợi quang chiết suất Các chỉ số Sợi quang đơn mốt biến đồi 168 Chương 7: Hệ thống thông tin quang Bước sóng sử dụng 0.85µm 1.3 µm 1.3 µm 1.55 µm Đường kính lõi 50 µm +/- 6% ------------------- Đường kính vỏ 125 µm +/- 2.4% 125 µm +/- 2.4%` Tỷ lệ đồng tâm hoặc số 6% hoặc ít hơn 0.5 - 3 µm đồng tâm Tỷ lệ không tròn của lõi 6% hoặc ít hơn ----------- Tỷ lệ không tròn của vỏ 2% hoặc ít hơn 2% hoặc ít hơn 169 Chương 7: Hệ thống thông tin quang 7.2. Truyền số bằng cáp quang: Các tín hiệu điện cần ở dạng đơn cực . Các bộ đồng bộ clock nơi thu là rất cần thiết. Do băng thông sợi quang rất rộng , nên tốc độ thông tin phụ thuộc nhiều vào tốc độ chuyển đổi điện quang , ít phụ thuộc vào kênh truyền . Thông ...