Giáo trình Kỹ thuật thông tin quang

KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Bài 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN „ 1790: Claude Chappe (Pháp) − Điện báo quang − 200km trong vòng 15 phút „ 1870: John Tyndall (Anh) å ã á− Chứng minh ánh sáng có the dan theo vòi nước bị uon cong ỈĐịnh luật phản xạ toàn phần „ 1880: Alexander Graham Bell (Mỹ) - Photophone: không thành công Ỉ Cần phải có một môi trường dẫn ánh sáng thích hợp LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN „ 1934: Norman R.French (Mỹ) − Nhận bằng sáng chế về hệ thống thông tin quang å à− Dùng thanh thủy tinh đe truyen ánh sáng ỈMôi trường truyền ánh sáng thích hợp „ 1958: A Schawlow và Charles H Townes (Mỹ) . . − Xây dựng và phát triển laser − Ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: y học, quân sự … ỈNguồn quang dùng trong thông tin quang „ 1966: Charles H.Kao và George A. Hockham (Mỹ) − Dùng sợi thủy tinh để truyền dẫn ánh sáng − Suy hao lớn ( > 1000dB/km) LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN „ 1970: Hãng Corning Glass Work (Mỹ) − Chế tạo sợi SI có suy hao < 20dB/km, tại λ=633nm Ỉ 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 Ỉ Sợi quang SM được sử dụng phổ biến ngày nay có suy hao 0.2 dB/km tại λ=1550nm ƯU ĐIỂM CỦA THÔNG TIN QUANG „ Suy hao thấp „ Dải thông rộng „ Trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ „ Hoàn toàn cách điện „ Không bị can nhiễu của trường điện từ „ Xuyên âm giữa các sơi quang không đáng kể ï „ Tính bảo mật cao „ Vật liệu chế tao có nhiều trong tư nhiên ï ï NHƯỢC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN QUANG „ Vấn đề biến đổi quang điện „ Hàn nối, đo thử sơi quang đòi hỏi thiết bị chuyên ï dụng đắt tiền „ An toàn lao động CÁC THÀNH PHẦN CỦA MỘT TUYẾN TRUYỀN DẪN SỢI QUANG Tín hiệu quang Mạch kích thích Nguồn quang Linh kiện thu quang Phục hồi tín hiệuKĐ Sợi quang Tín hiệu điện Tín hiệu điện THIẾT BỊ PHÁT THIẾT BỊ THU CÁC THÀNH PHẦN CỦA MỘT TUYẾN TRUYỀN DẪN SỢI QUANG „ Nguồn quang (Light Source): − Biến đổi tín hiệu điện sang tín hiệu quang − LED (Light Emitting Diode) − LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) „ Mạch kích thích: − Mạch điện tử − Điều khiển quá trình biến đổi quang điện „ Sợi quang (Optical fiber): môi trường dẫn tín hi äeu quang CÁC THÀNH PHẦN CỦA MỘT TUYẾN TRUYỀN DẪN SỢI QUANG „ Linh kiện thu quang (photodiode): − Biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện − PIN − Diode thác lũ APD (Avalanche Photodiode) „ Khuếch đại: khuếch đại tín hiệu điện để bù lại những suy hao do đường truyền à ᄠPhục hoi tín hiệu: nhận biet các giá trị 0,1 của chuỗi bít tín hiệu để phục hồi lại như tín hiệu ban đầu CÁC THÀNH PHẦN CỦA MỘT TUYẾN TRUYỀN DẪN SỢI QUANG „ Nếu cự ly truyền dẫn dài thì giữa hai trạm đầu cuối cần có thêm một hoặc vài trạm lặp (repeater hay regenerator) Ỉ Khuếch đại quang-điện (hình vẽ) Ỉ Khuếch đại quang-quang: EDFA NguồnLinh kiện Phục hồi KĐ Tín hiệu quangTín hiệu quang quangthu quang tín hiệu CÁC THÀNH PHẦN CỦA MỘT TUYẾN TRUYỀN DẪN SỢI QUANG ỨNG DỤNG CỦA THÔNG TIN QUANG „ Mạng đường trục quốc gia „ Đường trung kế „ Đường cáp thả biển liên quốc gia à ᄠĐường truyen so liệu „ Mạng truyền hình Mạch vòng nội hạt hiện tại là dây đồng. Tương lai có thể là ù ơicap s ï quang. C ác đường dây đ d a â y đ i e ä n t h o a i điện thoaiTổng đài thành phố BTổng đài thành phố A C a ù c đ ư ơ ø n g d Tuyến cáp quang treo trên các cột Mạch vòng nội hạt hiện tai là dây đồng.ï Tương lai có thể là cáp sợi quang. MANG TRUYỀN DẪN QUANG SDHÏ TẠI VIỆT NAM „ Mạng truyền dẫn liên tỉnh: − Mạng quốc gia (backbone): á+ Dài 4000 km noi giữa Hà Nội và TP.HCM + Chia làm 4 vòng Ring: o Vòng 1: Hà nội-Hà Tĩnh dài 844km o Vòng 2: Hà Tĩnh-Đà Nẵng dài 843km o Vòng 3: Đà Nẵng-Qui Nhơn dài 817km o Vòng 4: Qui Nhơn-TP.HCM dài 1424km + STM-16/2F-BSHR (hiện nay đã triển khai mạng DWDM 20Gb/s) + Hai hệ thống truyền dẫn: cáp quang chôn trực tiếp dọc theo quốc lộ 1 (8 sợi) và đường dây điện 500kV (10 sợi) MANG TRUYỀN DẪN QUANG SDHÏ TẠI VIỆT NAM „ Mạng truyền dẫn liên tỉnh (tt): − Các đường truyền dẫn quang liên tỉnh khác: +Hà Nội-Hải Phòng, Hà Nội-HoàBình, TP.HCM- Vũng Tàu, … + 4F-BSHR (Flat Ring) −Mạng quang DWDM sẽ được triển khai trong tương lai MANG TRUYỀN DẪN QUANG SDHÏ TẠI VIỆT NAM „ Mạng truyền dẫn nội tỉnh „ Các tuyến cáp quang quốc tế: − TVH (Thái Lan, Việt Nam, Hồng Công) − SEA-MEA-WE 3 (South East Asia–Middle East Asia– West Europe)