Đồ án Tính toán thiết kế tuyến cáp quang theo quỹ công suất và thời gian lên trong hệ thống thông tin quang

Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao ThắngKhoa Điện Tử - Tin Học Đề Tài : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TUYẾN CÁP QUANG THEO QUỸ CÔNG SUẤT VÀ THỜI GIAN LÊN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG Người Thực Hiện : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long GVHD : ThS Tống Thanh Nhân Tp HCM 2009 Nội Dung Đồ Án PHẦN I Tổng Quang Về Hệ Thống Thông Tin Quang Sợi Quang Và Cáp Quang Thiết Bị Phát Và Thu Quang Kỹ Thuật Ghép Kênh Phân Chia Theo Thời Gian PHẦN II Tính Toán Thiết Kế Tuyến Cáp Quang Theo Quỹ Công Suất Và Thời Gian Lên Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Chương IĐặc Điểm Của Hệ Thống Thông Tin Sợi Quang Suy Hao Truyền Dẫn Rất Nhỏ Băng Tần Truyền Dẫn Rất Lớn Không Bị Ảnh Hưởng Của Nhiễu Điện Từ Có Tính Bảo Mật Tốt Có Kích Thước Và Trọng Tải Nhỏ Sợi Có Tính Cách Điện Tốt Và Được Chế Tạo Từ Vật Liệu Có Sẵn Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Cấu Hình Của Hệ Thông Thông Tin Quang Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Chương II Sợi Quang Và Cáp Quang Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Click vào Đây Sự Truyền Ánh Sáng Trong Sợi Quang Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần, người ta chế tạo sợi quang gồm 1 lõi bằng thủy tinh có chiết suất n1 và 1 lớp bọc bằng thủy tinh có chiết suất n2 .Ánh sáng truyền trong lõi sợi quang sẽ phản xạ toàn phần trên mặt tiếp giáp giữa lõi và lớp bọc do đó ánh sáng được truyền đi xa. Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Cấu Trúc Tổng Thể Của Sợi Quang Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Phân Loại Sợi Quang Phân Loại Theo Vật Liệu Điện Môi Sợi Quang Thạch Anh Sợi Quang Thủy Tinh Đa Vật Liệu Sợi Quang Bằng Nhựa Phân Loại Theo Mode Truyền Dẫn Sợi Quang Đơn Mode Sợi Quang Đa Mode Phân Loại Theo Phân Bố Chiết Suất Khúc Xạ Sợi Quang Chiết Suất Phân Bậc Sợi Quang Chiết Suất Biến Đổi Đều Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Suy Hao Trong sợi Dẫn Quang Suy Hao Do Hấp Thụ Hấp Thụ Vật Liệu Hấp Thụ Điện Tử Suy Hao Do Tán Xạ Suy Hao Do Uốn Cong Sợi Suy Hao Lớp Vỏ Và Lõi Suy Hao Do Tán Sắc Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Suy Hao Do Hấp Thụ Hấp Thụ Do Tạp Chất Trong thủy tinh, các tạp chất như nước và các ion kim loại chuyển tiếp đã làm tăng đặc tính suy hao, đó là các ion sắt, crom, đồng và các ion OH Hấp Thụ Vật Liệu Ở bước sóng dài thì sẽ suy hao nhỏ nhưng các liên kết nguyên tử lại có liên quan tới vật liệu và sẽ hấp thụ ánh sáng có bước sóng dài, trường hợp này gọi là hấp thụ vật liệu Hấp Thụ Điện Tử Trong vùng cực tím, ánh sáng bị hấp thụ là do các photon kích thích các điện tử trong nguyên tử lên một trạng thái năng lượng cao hơn Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Suy Hao Do Tán Xạ Suy hao do tán xạ trong sợi dẫn quang là do tính không đồng đều rất nhỏ của lõi sợi gây ra. Đó là do những thay đổi rất nhỏ trong vật liệu, tính không đồng đều về cấu trúc hoặc các khuyết điểm trong quá trình chế tạo sợi. Hệ Số Suy Hao : n : Chỉ số chiết suất kB : Hằng số Boltzman T : Hệ số đẳng nhiệt của vật liệu Tf : Nhiệt độ hư cấu Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân Thực Hiện : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Suy Hao Do Uốn Cong Sợi Suy hao do uốn cong sợi : là suy hao ngoài bản chất của sợi. Khi bất kỳ một sợi dẫn quang nào đó bị uốn cong có bán kính xác định thì sẽ có hiện tượng phát xạ ánh sáng ra ngoài vỏ sợi và như vậy ánh sáng lan truyền trong lõi sợi đã bị suy hao. Có 2 loại uốn cong : Uốn cong vĩ mô : là uốn cong có bán kính uốn cong lớn tương đương hoặc lớn hơn đường kính sợi. Uốn cong vi mô : là sợi bị cong nhỏ 1 cách ngẫu nhiên và thường bị sảy ra trong lúc sợi được bọc thành cáp Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Suy Hao Do Tán Sắc Sự tán sắc làm méo dạng tín hiệu analog và làm xung bị chồng lấp trong tín hiệu digital. Sự tán sắc làm hạn chế dải thông của đường truyền dẫn quang. Các nguyên nhân gây ra tán sắc : Tán Sắc Mode : Do năng lượng ánh sáng phân tán thành nhiều mode. Mỗi mode lại truyền với vận tốc nhóm khác nhau nên thời gian truyền khác nhau Tán Sắc Thể : Do tín hiệu quang truyền trên sợi không phải là đơn sắc mà gồm một khoảng bước sóng nhất định. Mỗi bước sóng lại có vận tốc truyền khác nhau nên thời gian truyền cũng khác nhau Tán Sắc Chất Liệu : Chiết suất của thủy tinh thay đổi theo bước sóng nên vận tốc truyền của ánh sáng có bước sóng khác nhau cũng khác nhau Chương IIIThiết Bị Thu Và Phát Quang Linh Kiện Phát Quang Diode Phát Quang ( LED ) Laser Diode ( LD ) Linh Kiện Thu Quang Photodiode PIN Photodiode APD Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Cơ Chế Phát Xạ Ánh Sáng H3.1 Mức Năng Lượng Và Quá Trình Chuyển Dịch Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Sơ Đồ Phát Quang Của Laser Diode Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Cấu Trúc Cơ Bản Và Sơ Đồ Vùng Năng Lượng Của Photodiode PIN Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Cấu Trúc Cơ Bản Và Sơ Đồ Vùng Năng Lượng Của Photodiode APD Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Sơ Đồ Khối Điển Hình Của Thu Quang Trong Truyền Dẫn Số Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Chương IVKỹ Thuật Ghép Kênh Phân Chia Theo Thời Gian Sơ Đồ Ghép 4 Kênh Quang OTDM Note : OTDM = Optical Time Division Multiplexing Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Chương VTính Toán Thiết Kế Tuyến Cáp Quang Theo Quỹ Công Suất Và Thời Gian Lên Mục Đích Của việc Thiết Kế Là Phải Đạt Được Các Yêu Cầu Sau : Cự Ly Truyền Dẫn Theo Yêu Cầu Tốc Độ Truyền Dẫn Tỷ Số Lỗi Bit BER Để Đảm Bảo Cho Việc Thiết Kế Đạt Được Các Yêu Cầu Đó Cần Phải Chọn Các Thành Phần Của Tuyến : Sợi Quang Đơn Mode Hay Đa Mode Kích Thước Lõi Sợi Chỉ Số Chiết Suất Mặt Cắt Lõi Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Băng Tần Hoặc Tán Sắc Suy Hao Của Sợi Khẩu Độ Hay Bán Kính Trường Mode Nguồn Phát Là LD Hay LED Bước Sóng Phát Độ Rộng Phổ Công Suất Phát Vùng Phát Xạ Có Hiệu Quả Thiết Bị Thu Quang Sử Dụng PIN Hay APD Hệ Số Biến Đổi Bước Sóng Làm Việc Tốc Độ Làm Việc Độ Nhạy Thu Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Tỷ Số Lỗi Bit ( BER ) Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long QUÁ TRÌNH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Tống Thanh Nhân SVTH : Lê Hoàng Khải Hoàng Đình Long QUÁ TRÌNH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Click vào Đây để trở lại