Ttq1 chuong 1
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Like this? Share it with your network

Share

Ttq1 chuong 1

on

  • 891 views

 

Statistics

Views

Total Views
891
Views on SlideShare
891
Embed Views
0

Actions

Likes
2
Downloads
31
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

Ttq1 chuong 1 Presentation Transcript

  • 1. HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Fundamental of Optical Fiber CommunicationsGiảng viên: Th.S Đỗ Văn Việt Em – Th.S Phạm Quốc HợpBộ môn: ộ Thông Tin Q g Quang – Khoa Viễn thông 2 g gEmail: emdvv@ptit.edu.vn, pqhop@ptithcm.edu.vn
  • 2. KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANGCHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 2 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 3. 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 HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 3 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 4. Lịch Sử Phát Triển• 1790: Claude Chappe (Pháp) Điện báo quang 200km trong vòng 15 phút• 1870: John Tyndall (Anh) Chứng minh ánh sáng có thể dẫn theo vòi nước bị uốn ể ẫ cong Định luật phản xạ toàn phần• 1880: Alexander Graham Bell (Mỹ) Photophone: không thành công Cần phải có một môi trường dẫn ánh sáng thích hợp GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 4 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 5. 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 Môi trường truyền ánh sáng thích hợp• 1958 A Schawlow và Ch l H T 1958: A. S h l à Charles H.Townes (Mỹ) Xây dựng và phát triển laser Ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: y học quân sự … học, Nguồn quang dùng trong thông tin quang• 1966: Charles H Kao và George A Hockham (Mỹ) H.Kao A. Dùng sợi thủy tinh để truyền dẫn ánh sáng Suy hao lớn ( > 1000dB/km) GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 5 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 6. Lịch Sử Phát Triển• 1970: Hãng Corning Glass Work (Mỹ) Chế tạo sợi SI có suy hao < 20dB/km, tại λ=633nm 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 Sợi quang SM được sử dụng phổ biến ngày nay có suy hao ~0.2 dB/km tại λ=1550nm 02 GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 6 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 7. Mô Hình Chung Của Hê Thống TTQ• Sơ đồ khối cơ bản, gồm có: Bộ phát quang (E/O) Bộ thu quang (O/E) Môi trường truyền dẫn là cáp sợi quang. GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 7 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 8. 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 HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 8 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 9. 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) Ngoài N ài ra, để kh ế h đ i tí hiệ quang còn có thể sư đê khuếch đại tín hiệu ò ó thê ử dụng các bộ khuếch đại quang (Optical Amplifier). Bộ khuếch đại quang làm việc trong miền quang. GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 9 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 10. Mô Hình Chung Của Hê Thống TTQ• Nguyên tắc truyền tin: Tín hiệu truyền có tần số trong miền quang. 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 HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 10 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 11. 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 Hoàn t à á h điện H à toàn cách điệ Không bị can nhiễu của trường điện từ Xuyên âm giữa các sợi quang không đáng kể Tính bảo mật cao Vật liệu chế tạo có nhiều trong tự nhiên ậ ệ ạ g ự GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 11 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 12. 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. An toàn lao động động. GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 12 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 13. Một Số Vấn Đề Về Quang Vật Lý• Các khái niệm chung: Tần số: • Ký hiệu: f • Đơn vị: Hz (Hertz), hay cps (cycle per second) » 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 HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 13 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 14. Một Số Vấn Đề Về Quang Vật Lý• Các khái niệm chung (tt): Bước sóng: • 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 HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 14 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 15. 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 HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 15 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 16. Một Số Vấn Đề Về Quang Vật Lý• Phổ sóng điện từ: GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 16 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 17. Một Số Vấn Đề Về Quang Vật Lý• Phổ sóng điện từ (tt): Ánh sáng thấy được chiếm dải phổ từ 380nm (tím) đến 780nm (đỏ) 780 Ánh sáng dùng trong thông tin quang nằm trong vùng cận hồng ngoại (near-infrared) (800nm-1600nm) không thấy được 3 vùng bước sóng (cửa sổ bước sóng) được sử dụng trong thông tin quang: 850 nm 1300 nm và 1550 nm nm, GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 17 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 18. 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 = 1,00029 ≈ 1,0 • Nướ Nước: n = 4/3 ≈1,33 1 33 • Thủy tinh: n = 1,48 GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 18 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 19. 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 HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 19 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 20. Một Số Vấn Đề Về Quang Vật Lý• Một số định luật quang cơ bản (tt): Ðịnh luật khúc xạ ánh sáng: • Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới. • Góc khúc xạ và góc tới liên hệ nhau theo công thức Snell: » 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 HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 20 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 21. 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: » n1 > n2 » θ1 > θc θc là góc giới h ó iới hạn; sinθc = n2 / n1 i GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 21 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  • 22. 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 bảo à h h ớ bả toàn theo hướng truyềnề » Ứng dụng trong chế tạo sợi quang và truyền ánh sáng qua sợi quang GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPwww.ptit.edu.vn Trang 22 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2