Bài giảng Mạng thông tin quang (tiếp)

Môn học tín chỉ: MẠNG THÔNG TIN QUANG Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính Viện Khoa học kỹ thuật Bưu điện - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 20/03/2012 2 NỘI DUNG MÔN HỌC  Chương 1: Tổng quan mạng thông tin quang Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT  Chương 2: Các thành phần cơ bản của mạng thông tin quang Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT  Chương 3: Mạng thông tin quang ghép bước sóng Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT  Chương 4: Mạng định tuyến bước sóng Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT  Chương 5: Công nghệ mạng quang thế hệ sau Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT 20/03/2012 3 CHƯƠNG 2: CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MẠNG THÔNG TIN QUANG 2.1. Thiết bị thu phát quang 2.2. Khuếch đại quang 2.3. Chuyển mạch quang 2.4. Chuyển đổi bước sóng 2.5. Định tuyến bước sóng 2.6. Thành phần quang thụ động 2.7. Các Module chức năng 2.8. Cách tử quang 2.9. Cáp sợi quang 20/03/2012 4 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG 2.1.1. Thiết bị phát quang Bộ phát quang biến đổi tín hiệu vào iD(t) thành tín hiệu ánh sáng Pp(t) để ghép vào sợi quang, quá trình này gọi là điều biến/ điều chế quang (hay còn gọi là biến đổi điện quang) Các phần tử biến đổi điện-quang sử dụng trong kỹ thuật thông tin quang cần phải thoả mãn một số yêu cầu cơ bản sau: + Ánh sáng được bức xạ ra phải có độ rộng phổ hẹp + Công suất ánh sáng phát xạ cao + Mật độ công suất lớn + Có khả năng điều chế trực tiếp + Hệ số biến đổi cao + Có khả năng điều chế với tín hiệu tốc độ cao (băng tần điều chế lớn) 20/03/2012 5 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) 2.1.1. Thiết bị phát quang (tiếp theo) + Điều kiện ghép với sợi quang thuận tiện + Hiệu suất ghép ánh sáng vào sợi quang cao Để đáp ứng các yêu cầu trên, trong kỹ thuật thông tin quang thường sử dụng các phần tử biến đổi điện - quang là các phần tử phát quang bán dẫn: LED (Light Emitting Diode) và LD (Laser Diode) Tùy theo yêu cầu sử dụng, thông qua cấu tạo của các phần tử phát xạ ánh sáng, có thể tạo ra các loại phát xạ ánh sáng kết hợp và không kết hợp + Phát xạ ánh sáng không kết hợp: Trong phát xạ tự phát, ánh sáng phát xạ ra thường ngẫu nhiên, độc lập và không đồng pha với nhau. ánh sáng phát xạ ra trong trường hợp này gọi là ánh sáng không kết hợp và sự phát xạ này gọi là phát xạ ánh sáng không kết hợp 20/03/2012 6 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) + Phát xạ ánh sáng kết hợp: Trong kỹ thuật Laser đã sử dụng các bộ cộng hưởng quang, nên sóng ánh sáng phát xạ kích thích của Laser đồng pha với nhau theo mặt phẳng thẳng đứng với phương truyền sóng của chúng. ánh sáng phát xạ ra trong trường hợp này gọi là ánh sáng kết hợp không gian + Đồng thời, ánh sáng phát xạ kích thích của Laser còn liên tục có bước sóng đơn. ánh sáng phát xạ ra trong trường hợp này gọi là ánh sáng kết hợp thời gian Để đáp ứng các yêu cầu trên, trong kỹ thuật thông tin quang thường sử dụng các phần tử biến đổi điện - quang là các phần tử phát quang bán dẫn: LED (Light Emitting Diode) và LD (Laser Diode) 2.1.1.1. Nguyên lý phát xạ ánh sáng tiếp giáp p-n Trong kỹ thuật thông tin quang thường sử dụng các nguồn phát xạ ánh sáng là các phần tử bán dẫn dựa trên cấu trúc tiếp giáp p-n Khi có điện trường ngoài tác động, các điện tử dịch chuyển từ bán dẫn n sang p và ngược lại lỗ trống dịch chuyển từ p sang n 20/03/2012 7 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) 2.1.1.1. Nguyên lý phát xạ ánh sáng tiếp giáp p-n (tiếp theo) Trong quá trình dịch chuyển, lỗ trống và điện tử tái hợp với nhau và giải phóng ra năng lượng ánh sáng dưới dạng sóng điện từ 20/03/2012 8 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp)  Đi ốt phát quang LED: Nguyên tắc cấu trúc cơ bản của LED là sử dụng tiếp giáp bán dẫn p-n. Có 2 cấu trúc LED cơ bản + Cấu trúc tiếp giáp p-n thuần nhất (chỉ thuần tuý là lớp tiếp giáp p-n) + Cấu trúc tiếp giáp p-n không thuần nhất (cấu trúc dị thể kép): Bên cạnh lớp hoạt tính, người ta thêm 2 lớp hoặc nhiều lớp vật liệu có độ rộng dải cấm lớn, để chặn không cho các điện tử di chuyển về vùng p và lỗ trống di chuyển về vùng n. Khi đó, các điện tích chủ yếu tập trung ở lớp hoạt tính và làm cho mật độ điện tích ở vùng hoạt tính tăng lên rất cao. Chúng tái hợp với nhau và phát ra ánh sáng trong vùng hoạt tính với công suất lớn  Cấu tạo của Diode phát quang LED: Trong kỹ thuật thông tin quang, sử dụng LED có cấu trúc dị thể kép làm nguồn phát quang. Đồng thời, LED có cấu trúc dị thể kép được chia làm 2 loại: LED phát mặt; LED phát cạnh 20/03/2012 9 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) 20/03/2012 10 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp)  Cấu trúc LD: Nguyên tắc cấu trúc cơ bản của LD cũng là sử dụng tiếp giáp bán dẫn p-n kết hợp với khoang cộng hưởng ánh sáng. Cấu trúc khoang cộng hưởng ánh sáng của LD thường là một hình hộp chữ nhật. Cấu trúc của LD cũng sử dụng cấu trúc dị thể kép (tương tự như LED)  Vai trò của khoang cộng hưởng ánh sáng: + Khoang cộng hưởng ánh sáng: Tạo ánh sáng Laser (ánh sáng kết hợp dưới điều kiện bức xạ kích thích), lựa chọn mốt (trạng thái sóng ánh sáng) + Nguyên tắc cấu trúc: Chỉ khuếch đại các sóng ánh sáng chạy theo phương dọc của khoang cộng hưởng. Các sóng ánh sáng không chạy theo phương dọc của khoang cộng hưởng sẽ bị hấp thụ + Điều kiện cộng hưởng ánh sáng: Để sóng ánh sáng chạy theo phương dọc của khoang cộng hưởng, điều kiện cộng hưởng ánh sáng của LD như sau: L là chiều dài của khoang cộng hưởng; n là chiết suất của vùng tích cực 0 là bước sóng của sóng ánh sáng ứng với tần số cộng hưởng q là hệ số sóng (q là một số nguyên) Ln2 2 0  20/03/2012 11 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) 20/03/2012 12 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) 20/03/2012 13 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp)  Cấu tạo LD: Trong kỹ thuật thông tin quang, sử dụng LD có cấu trúc dị thể kép phát cạnh làm nguồn phát quang  Nguyên lý phát xạ ánh sáng của LD: 20/03/2012 14 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp)  Laser đi ốt (LD) với ứng dụng WDM: + Bộ phát quang tạo kênh bước sóng riêng và các bước sóng này kết hợp với nhau nhờ bộ ghép kênh (MUX) để truyền đi trên sợi quang + Hệ thống WDM sử dụng LD phản hồi ngược phân bố (DFB) để tạo ra bước sóng theo yêu cầu, mỗi LD được điều khiển bởi dòng điều chế riêng, nhưng các LD lại được tổ hợp lại thành mảng LD để phát ra các bước sóng + Gần đây phát triển Laser phát xạ bề mặt cộng hưởng đứng (VCSEL) đã cho phép chế tạo ra mảng LD 3232, đồng thời cũng đã giải quyết được vấn đề ghép nối ánh sáng từ tất cả các Laser tích cực của mảng LD sang sợi quang đơn mode + Hạn chế chủ yếu của các Laser VCSEL là chỉ có thể phát ra ánh sáng trong vùng 850 nm  Các yêu cầu của bộ phát quang trong mạng WDM: + Chất lượng của ánh sáng được tạo ra: Độ rộng ánh sáng phát ra phải hẹp + Tỷ lệ nén mode bên cạnh (SMSR) phải cao (khoảng 35  40 dB) 20/03/2012 15 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) + Laser phải hoạt động trong mode đơn theo chiều dọc (nhờ sử dụng cách tử Bragg quang) để tránh hồi tiếp quang + Triệt khử sự thay đổi động, vì bước sóng trung tâm sẽ thay đổi khi Laser DFB được điều khiển nhờ dòng điện biến thiên (yêu cầu của kỹ thuật điều chế) + Công suất tiêu thụ: Công suất tiêu thụ cần tối thiểu để giảm bức xạ nhiệt bởi LD, điều này càng quan trọng đối với các bộ phát WDM bởi vì sẽ có nhiều LD hoạt động + Độ ổn định: Những thay đổi công suất đầu ra dẫn tới thay đổi độ rộng ánh sáng phát ra sẽ gây nên các hiệu ứng phi tuyến trong sợi đơn mode như hiệu ứng trộn bốn bước sóng (FWM) và hiệu ứng tán xạ kích thích Brillouin (SBS); để giữ cho khoảng cách kênh cố định thì cần phải giữ cho bước sóng đỉnh không biến thiên, nếu không sẽ bị mất thông tin do các kênh trộn lẫn gây nên xuyên kênh làm tăng tỷ lệ bit lỗi (BER); phải tối thiểu hóa nhiễu cường độ tương đối (RIN), bởi điều này làm mất ổn định công suất đầu ra 20/03/2012 16 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) + Cần phải giữ ổn định trong ngắn và dài hạn, những thay đổi trong ngắn hạn do biến thiên nhiệt độ và tác động xung quanh, những thay đổi dài hạn do sự già hóa của các thành phần phát và Laser + Độ tin cậy: Độ tin cậy thể hiện bởi số lần hư hỏng trong một khoảng thời gian FIT (vài tỷ giờ hoạt động tích lũy) hoặc thời gian trung bình giữa các lần hư hỏng (MTBF); nhiệt độ thay đổi đột ngột sẽ ảnh hưởng đến độ tin cậy của bộ phát quang, nhiệt độ gấp đôi sẽ làm giảmMTBF xuống 3,5 lần và tăng FIT lên 5 lần + Khả năng điều hưởng: Hiện tại hệ thống 128 kênh đã được thương mại hóa, còn hệ thống 256 kênh cũng đã được chứng minh, vì vậy cần phải sử dụng số lượng rất lớn nguồn sáng riêng. Điều này sẽ rất tốn kém từ góc độ sản xuất cũng như bảo dưỡng, vì vậy các Laser có khả năng điều hưởng đối với tất cả các bước sóng WDM sẽ trở thành quan trọng nhất để thiết kế các bộ phát WDM. Đặc trưng mấu chốt của các Laser có thể điều hưởng là tốc độ và khả năng điều hưởng để phát đồng thời một số bước sóng 20/03/2012 17 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp)  Laser điều hưởng: + Laser điều chỉnh nhiệt độ tận dụng sự phụ thuộc vào nhiệt độ của chỉ số khúc xạ trong vùng hoạt động. Đặc tính này sẽ làm trôi bước sóng đỉnh bức xạ bởi LD. Phạm vi điều hưởng (lên tới 10 nm) và tốc độ điều hưởng (vài ms) của các Laser này chưa đáp ứng được yêu cầu. Tuy nhiên, tác động điều chỉnh nhiệt độ sử dụng để điều hưởng bước sóng bức xạ của một số loại Laser điều hưởng đã được thương mại hóa + Laser có khả năng điều hưởng cộng hưởng bên ngoài làm thay các đổi bước sóng nhờ thay đổi điều kiện cộng hưởng đối với bước sóng Laser trên cơ sở sử dụng cách tử nhiễu xạ như một bộ phản xạ Laser. Phạm vi điều hưởng 1500  1580 nm, độ phân giải bước sóng 1 pm, độ chính xác 0,1 nm + Laser có khả năng điều hưởng phản xạ Bragg phân bố (DBR) cục bộ điều hưởng tốc độ 10 ns cao hơn nhiều so với tốc độ điều hưởng của Laser có khả năng điều hưởng cộng hưởng bên ngoài 20/03/2012 18 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) + Laser cộng hưởng bên trong hứa hẹn sẽ trở thành nguồn sáng lựa chọn cho WDM bởi vì chúng kết hợp những lợi thế như tốc độ cao và khả năng phát đồng thời nhiều bước sóng. Đặc trưng này rất quan trọng đối với mạng WDM chuyển mạch gói tốc độ cao Như vậy, Laser có khả năng điều hưởng là nguồn phát sáng hứa hẹn nhất cho mạng WDM, tất nhiên kể cả nguồn sáng cộng hưởng bên trong, cộng hưởng bên ngoài, điều chỉnh nhiệt độ, mảng Laser Sơ đồ khối bộ phát quang như Hình 2.6 Trong kỹ thuật thông tin quang, có hai loại điều biến quang cơ bản đó là điều biến quang trực tiếp và điều biến quang gián tiếp (hay điều biến ngoài) 20/03/2012 19 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) 20/03/2012 20 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) 2.1.1.2. Điều biến quang trực tiếp Sơ đồ điều biến quang trực tiếp như Hình 2.7. Đặc điểm điều biến quang trực tiếp: + Tín hiệu truyền dẫn Ip(t) điều khiển trực tiếp phần tử phát quang để một trong các tham số công suất phát Pp(t) biến đổi phù hợp với tín hiệu Ip(t) + Trong thông tin quang điều biến trực tiếp, thường điều khiển cường độ ánh sáng biến đổi theo tín hiệu truyền dẫn, gọi là điều biến cường độ ánh sáng (IM) 20/03/2012 21 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp)  Phần tử biến đổi điện quang (E/O) chủ yếu trong thông tin quang là LED, LD  Các phương thức điều biến có thể là điều biến tương tự hoặc điều biến số  Phương thức điều biến tương tự đối với LED như Hình 2.8(a); phương thức điều biến tương tự đối với LD như Hình 2.8(b)  Phương thức điều biến số đối với LED như Hình 2.3(a); phương thức điều biến số đối với LD như Hình 2.3(b) 20/03/2012 22 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) 20/03/2012 23 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) 20/03/2012 24 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp)  Các dạng điều chế trong điều biến quang trực tiếp: + Điều chế biên độ + Điều chế tần số + Điều chế pha  Các dạng điều chế này thực hiện dưới dạng tín hiệu điều khiển điện, sau đó tín hiệu điều khiển này được đưa vào điều khiển các phần tử biến đổi điện quang  Trong trường hợp này thực hiện điều chế biên độ, tần số, pha gián tiếp luồng ánh sáng  Sơ đồ điều chế quang trực tiếp cho các dạng điều chế này như Hình 2.4  Ưu điểm của điều biến quang trực tiếp: Đơn giản  Nhược điểm: Ảnh hưởng của méo phi tuyến, méo tuyến tính của LED, LD; Tốc độ truyền dẫn bị hạn chế, thường ≤ 2,5 Gbps 20/03/2012 25 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) 2.1.1.3. Điều biến quang gián tiếp Sơ đồ điều biến quang gián tiếp như Hình 2.5 Đặc điểm điều biến quang gián tiếp: Trong điều biến quang gián tiếp, tín hiệu truyền dẫn x(t) được đưa vào điều biến với chuỗi xung ánh sáng phát ra từ nguồn quang (thường là LD) Các phần tử sử dụng trong điều biến quang gián tiếp thường là các mạch quang tổ hợp. Ví dụ như LiNbO3 (điều chếMach-Zehnde) 20/03/2012 26 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp)  Các dạng điều biến quang gián tiếp: Điều chế cường độ; Điều chế tần số; Điều chế pha; Điều chế phân cực  Ưu điểm kỹ thuật điều chế quang gián tiếp: Ít bị ảnh hưởng của méo phi tuyến và méo tuyến tính; Tốc độ truyền dẫn rất cao  10 Gbps  Nhược điểm: Phức tạp hơn điều chế quang trực tiếp 20/03/2012 27 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) 2.1.2. Thiết bị thu quang Thiết bị thu quang: biến đổi ánh sáng tới PT(t) trở thành tín hiệu điện ur(t). Tín hiệu ur(t) có dạng giống như tín hiệu truyền dẫn ban đầu iD(t) Yêu cầu cơ bản của bộ thu WDM là khả năng hoạt động ở cửa sổ dải bước sóng 1530  1560 nm và có thể lên tới 1610 nm Trong mạng WDM, xuất hiện vấn đề lựa chọn bước sóng. Có hai cách lựa chọn kênh bước sóng mong muốn: + Cách thứ nhất sử dụng bộ phát có khả năng điều hưởng và bộ thu cố định (TTFR) như Hình 2.12(a), trong đó bộ thu chỉ lựa chọn một bước sóng cố định + Cách thứ hai sử dụng bộ phát cố định và bộ thu có khả năng điều hưởng (FTTR) như Hình 2.12(b), trong đó bộ thu được điều hưởng để lựa chọn được bước sóng mong muốn, nhưng bộ phát lại phát đi bước sóng cố định 20/03/2012 28 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) 20/03/2012 29 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp)  Có hai phương pháp có thể thực hiện lựa chọn bước sóng thu tích cực và thụ động đó là: + Trong bộ thu tích cực, bộ lọc điều hưởng tìm kiếm kênh mong muốn, khi tìm thấy thì bước sóng đã định sẽ phát tới bộ thu chuẩn, việc tìm kiếm thực hiện trong miền quang + Trong bộ thu thụ động sử dụng tách kênh quang để tách riêng các bước sóng thu được và dẫn tới một Photodiode (PD) riêng. Tất cả các PD được tập hợp trong một mảng, lựa chọn tín hiệu thực hiện nhờ phần tử điện và chuyển đổi từ PD này tới PD khác, việc lựa chọn thực hiện trong miền điện  Vì chuyển mạch giữa các bước sóng thực hiện trong miền điện, nên tốc độ chuyển mạch phải cao hơn và quá trình lựa chọn chỉ cần vài ns đã bảo đảm yêu cầu lựa chọn của các mạng WDM  Hình vẽ 2.13(a), (b) cho thấy hai sơ đồ lựa chọn kênh trong mạng WDM 20/03/2012 30 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) 20/03/2012 31 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) + Nhạy cảm nhiệt độ: Bộ thu WDM phải duy trì hoạt động trên dải nhiệt độ rộng; khả năng giám sát và điều khiển nhiệt độ có thể được thêm vào module thu để cải thiện đặc tính, nhưng lại làm tăng thêm chi phí của bộ thu + Không phụ thuộc vào phân cực: Vì tín hiệu thu thường có phân cực ngẫu nhiên, vì vậy bộ thu phải xử lý tín hiệu có dạng phân cực bất kỳ + Công suất tiêu thụ và đóng gói: Điều này là hiển nhiên với các đặc tính công suất tiêu thụ nhỏ nhất, tính chuẩn xác, độ tin cậy của module thu và loại bỏ nhiễu điện từ trường cũng như tạp âm nội bộ  Các bộ thu có khả năng điều hưởng được tạo nên trên cơ sở các thành phần như tách kênh thụ động, bộ lọc có khả năng điều hưởng và cách tử dẫn sóng mảng (AWG). Việc chế tạo bộ thu ghép kênh quang cũng là vấn đề quan trọng. Như vậy, xu thế phát triển các bộ thu phát mạng WDM sẽ được xây dựng trên cơ sở các mạch tổ hợp quang điện tử với các mảng thu phát quang có thể kết hợp trên cùng một “chip” 20/03/2012 32 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp)  Yêu cầu của bộ thu trong mạng WDM: + Độ rộng phổ: Xác định bởi dải tần số hay dải rộng băng của EDFA từ 1530 tới 1560 nm; gần đây dải rộng của EDFA đã mở rộng tới 1610 nm (khoảng 80 nm), nên đã cho phép có nhiều kênh bước sóng ghép hơn, nhưng cũng đòi hỏi đáp tuyến phổ của bộ thu trong mạng WDM chặt chẽ hơn + Độ nhạy thu: Sự có mặt của nhiều kênh bước sóng làm thay đổi độ nhạy thu. Mặc dù độ nhạy thu có thể đủ cao để điều khiển một kênh với BER đã cho, nhưng không thể bảo đảm bộ thu hoạt động tốt với mạng WDM, bởi vì xuyên kênh sẽ làm suy giảm chất lượng tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm (SNR) trong một số kênh quang + Thời gian điều hưởng yêu cầu để lựa chọn bước sóng đặc trưng phụ thuộc rất nhiều vào kiểu mạng; các mạng truyền tải (tuyến đường dài, Backbone) hỗ trợ lưu lượng kết nối theo hướng, nói cách khác lưu lượng truyền tải từ đầu đến cuối không bị chệch hướng 20/03/2012 33 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) 20/03/2012 34 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp)  Giải điều biến quang: Trong kỹ thuật thông tin quang cũng có hai loại giải điều biến quang đó là kỹ thuật giải điều biến quang trực tiếp và kỹ thuật giải điều biến quang gián tiếp 2.1.2.1. Kỹ thuật giải điều biến quang trực tiếp  Sơ đồ kỹ thuật giải điều biến quang trực tiếp như Hình 2.15  Đặc điểm: Trong giải điều biến quang trực tiếp, bộ thu quang biến đổi trực tiếp công suất ánh sáng tới bộ thu quang PT(t) thành tín hiệu truyền dẫn iT(t) có dạng giống với tín hiệu truyền dẫn ban đầu 20/03/2012 35 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG + Các phần tử sử dụng trong giải điều biến quang trực tiếp là Photodiode PIN và Photodiode thác APD + Các phương thức giải điều biến quang trực tiếp: Giải điều biến quang tương tự như Hình 2.17(a); Giải điều biến quang số như Hình 2.17(b) Các dạng giải điều biến quang trực tiếp: Trong thông tin quang cũng có 3 dạng giải điều biến quang: Điều biến biên độ; Điều biến tần số; Điều biến pha Sơ đồ giải điều biến quang trực tiếp như Hình 2.16 20/03/2012 36 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) 20/03/2012 37 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp) 2.1.2.2. Kỹ thuật giải điều biến quang gián tiếp  Mục tiêu của giải điều biến quang gián tiếp là tăng độ nhạy thu nhằm kéo dài cự ly thông tin/ tăng tốc dộ truyền dẫn  Sơ đồ kỹ thuật giải điều biến quang gián tiếp như Hình 2.18 20/03/2012 38 2.1. THIẾT BỊ THU PHÁT QUANG (tiếp)  Nguyên lý hoạt động: + Tín hiệu ánh sáng PT(t) và tín hiệu dao động nội PN(t) tạo ra bởi nguồn LD tại bộ thu được đưa vào 2 đầu vào của bộ trộn. Tại bộ trộn tín hiệu PT(t) và tín hiệu PN(t) được trộn với nhau + Tín hiệu trộn sau đó được đưa tới bộ biến đổi quang - điện để tách ra tín hiệu truyền dẫn iT(t)  Cấu tạo bộ trộn: Bộ trộn có thể là gương phản xạ 1 chiều hoặc bộ ghép sợi nung chảy  Yêu cầu hai luồng PT(t) và PN(t) phải kết hợp  Phần tử biến đổi quang điện là Photodiode PIN hoặc Photodiode thác APD 20/03/2012 39 2.2. KHUẾCH ĐẠI QUANG  Trên các tuyến thông tin quang truyền thống, khi cự ly truyền dẫn dài tới mức phân bổ suy hao không thỏa mãn yêu cầu công suất thu, suy hao tuyến vượt quá quỹ công suất dự phòng thì cần phải có các trạm lặp (chuyển tiếp) để khuếch đại tín hiệu điện thông qua quá trình biến đổi quang - điện - quang  Khi biến đổi quang - điện - quang tín hiệu quang rất yếu không thể truyền đi xa thêm nữa sẽ phải được các trạm lặp thu lại và biến đổi tín hiệu quang thành điện, sau đó khuếch đại, đồng bộ thời gian, tái tạo dạng tín hiệu trong miền điện và rồi lại biến đổi thành tín hiệu quang đủ lớn để phát đi  Hiện nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, có thể khuếch đại trực tiếp tín hiệu quang trên đường truyền mà không cần phải qua quá trình biến đổi điện, đó chính là kỹ thuật khuếch đại quang  Kỹ thuật này đã khắc phục được hạn chế của các trạm chuyển đổi quang - điện - quang như băng tần, cấu trúc, cấp nguồn, ảnh hưởng của nhiễu điện, ... 20/03/2012 40 2.2. KHUẾCH ĐẠI QUANG (tiếp) 2.2.1. Khuếch đại quang bán dẫn (SOA) SOA về thự