Luận văn: Khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Luận văn về khuếch đại quang sợi tạp Erbium. Nghiên cứu chuyên sâu về công nghệ khuếch đại tín hiệu quang, ứng dụng trong viễn thông và truyền dẫn dữ liệu.

• Tác giả: Hà Thị Phương
• Người hướng dẫn: TS. Ngô Quỳnh Thư
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Xử Lý Thông Tin Và Truyền Thông
• Đề tài: Khuếch Đại Quang Sợi Pha Tạp Erbium
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• Lời cam đoan
• MỤC LỤC
• Danh mục hình
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT QUANG CỦA THUỶ TINH PHA TẠP ĐẤT HIẾM
• 1.1. Cấu hình nguyên tử của các ion đất hiếm
• 1.2. Các tính chất cơ bản của ion Er*
• 2. CHUONG 2
• 2.1. Các đặc trưng cúa khuếch đại quang sợi pha tạp Er
• 2.2. Thông số tap am (Noise Figurc)
• 2.3. ứng dụng của bộ khuếch dại BDEA. trong inạng tru
• 2.4. Bộ khuếch đại công sui
• 2.5. Khuếch dại trên tuyến
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG SOI PIA TAP ER
• 3.1. Giới thiêu về mô phổng và phần mềm mô phỏng
• 3.2. Mô phòng bộ khuếch đại quang BDEA
• 3.3. Xây dựng hệ phương trình rút gọu
• 3.4. Cac thông, số dầu vào của bộ khuếch đại EIDEFA
• 3.5. Kết quả mô phỏng
• 3.6. Sự phụ thuộc vào công suất bơm
• 3.7. Sự phụ thuộc của chiều dài sợi quang
• 3.8. Sự phụ thuộc vào công suất tín higu
• 3.9. Thông số tạp âm
• 3.10. Sự phụ thuộc vào nồng độ
• 3.11. Kết quả Thực nghiệm và so sánh với mô phòng
• 3.12. Cấu lình bộ khuếc] du y EDFA
• 3.13. Cấu hình bơm song công
• 3.14. So sánh giữa các cấu hình bơm
• Phụ lục
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tìm Hiểu Tổng Quan Về Khuếch Đại Quang Sợi Tạp Erbium

Trong bối cảnh thông tin quang sợi phát triển mạnh mẽ, khuếch đại quang sợi đóng vai trò then chốt. Đặc biệt, khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium (EDFA) đã trở thành một phần không thể thiếu trong các hệ thống thông tin quang. Ưu điểm vượt trội của EDFA so với các công nghệ khuếch đại khác bao gồm khả năng khuếch đại trực tiếp tín hiệu quang mà không cần chuyển đổi sang tín hiệu điện, độ lợi cao, băng thông rộng và hệ số khuếch đại ổn định. Điều này cho phép truyền tải thông tin trên khoảng cách xa hơn với chất lượng tín hiệu được đảm bảo.

Theo luận văn, "Thông tin quang sợi đã có những bước phát triển nhảy vọt trong vài thập kỷ gần đây và có những tác động mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật viễn thông." EDFA góp phần giải quyết bài toán suy hao tín hiệu trong quá trình truyền dẫn, đặc biệt quan trọng trong các mạng truyền dẫn quang dung lượng lớn sử dụng công nghệ DWDM.

Nguyên lý hoạt động cơ bản của EDFA dựa trên việc sử dụng sợi quang đặc biệt, được pha tạp ion Erbium. Khi được bơm quang học bằng laser có bước sóng thích hợp (thường là 980nm hoặc 1480nm), các ion Erbium sẽ chuyển lên mức năng lượng cao hơn. Sau đó, chúng sẽ trở về mức năng lượng thấp hơn thông qua quá trình phát xạ cưỡng bức, giải phóng photon có cùng bước sóng với tín hiệu quang cần khuếch đại. Quá trình này giúp tăng cường công suất đầu ra của tín hiệu, bù đắp cho suy hao trên đường truyền. Việc tối ưu hóa các thông số như mức tạp chất Erbium, công suất bơm quang học và chiều dài sợi quang là rất quan trọng để đạt được hiệu suất khuếch đại cao nhất.

Ứng dụng của EDFA rất đa dạng, từ các hệ thống thông tin quang đường dài, mạng truy nhập quang đến các hệ thống cảm biến quang và thiết bị đo lường quang học. Sự phát triển không ngừng của công nghệ EDFA đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu băng thông ngày càng tăng của xã hội hiện đại. Các nghiên cứu tiếp tục tập trung vào việc cải thiện hiệu suất, giảm nhiễu tạp âm (ASE) và mở rộng băng thông hoạt động của EDFA để đáp ứng yêu cầu của các hệ thống thông tin quang thế hệ mới.

1.1. Lịch Sử Phát Triển Của EDFA và Các Ứng Dụng Chính

EDFA, hay Erbium-Doped Fiber Amplifier, đã trải qua quá trình phát triển đáng kể kể từ khi được giới thiệu. Ban đầu, các nghiên cứu tập trung vào việc tìm kiếm vật liệu pha tạp phù hợp và cơ chế bơm quang học hiệu quả. Những tiến bộ trong công nghệ sản xuất sợi quang và laser bán dẫn đã tạo điều kiện cho sự ra đời của các EDFA thương mại. Hiện nay, EDFA được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thông tin quang, đặc biệt là trong các mạng DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) cho phép truyền tải nhiều kênh thông tin trên cùng một sợi quang. Ngoài ra, EDFA còn được ứng dụng trong các hệ thống truyền dẫn quang dưới biển, các hệ thống truy nhập quang (Optical Access Networks) và các thiết bị đo lường quang học. Việc nghiên cứu và phát triển EDFA vẫn tiếp tục, với mục tiêu cải thiện hiệu suất, giảm chi phí và mở rộng băng thông hoạt động.

1.2. Nguyên Lý Hoạt Động Chi Tiết Của Khuếch Đại Quang Sợi Tạp Erbium

Nguyên lý hoạt động của EDFA dựa trên hiện tượng phát xạ cưỡng bức trong vật liệu pha tạp Erbium. Các ion Erbium có các mức năng lượng đặc trưng, cho phép chúng hấp thụ ánh sáng từ nguồn bơm quang học (thường là laser 980nm hoặc 1480nm) và chuyển lên mức năng lượng cao hơn. Khi một photon tín hiệu quang đi qua sợi quang pha tạp, nó có thể kích thích các ion Erbium đang ở mức năng lượng cao trở về mức năng lượng thấp hơn, giải phóng photon có cùng bước sóng và pha với photon tín hiệu ban đầu. Quá trình này tạo ra sự khuyếch đại tín hiệu quang. Hệ số khuếch đại phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm công suất bơm, nồng độ Erbium, chiều dài sợi quang và bước sóng tín hiệu. Việc kiểm soát và tối ưu hóa các yếu tố này là rất quan trọng để đạt được hiệu suất khuếch đại mong muốn.

1.3. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Suất Của EDFA

Hiệu suất của EDFA bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Công suất bơm là yếu tố quan trọng nhất, vì nó quyết định mức độ đảo mật độ (population inversion) trong sợi quang. Nồng độ Erbium cũng ảnh hưởng đến hiệu suất, nhưng cần được tối ưu hóa để tránh hiện tượng tự tắt do tương tác ion-ion. Chiều dài sợi quang cũng cần được lựa chọn cẩn thận, vì sợi quá ngắn sẽ không đủ để khuếch đại tín hiệu, trong khi sợi quá dài có thể gây ra suy hao và nhiễu tạp âm. Bước sóng tín hiệu và bước sóng bơm cũng ảnh hưởng đến hiệu suất do sự phụ thuộc của tiết diện hấp thụ và tiết diện phát xạ của Erbium vào bước sóng. Ngoài ra, các hiệu ứng phi tuyến trong sợi quang cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của EDFA, đặc biệt là ở công suất tín hiệu cao.

II. Thách Thức và Vấn Đề Trong Khuếch Đại Quang Sợi Erbium

Mặc dù EDFA mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tồn tại một số thách thức và vấn đề cần giải quyết. Một trong những vấn đề quan trọng là nhiễu tạp âm khuếch đại tự phát (ASE), làm giảm tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) của tín hiệu quang. ASE được tạo ra do sự phát xạ tự phát của các ion Erbium trong quá trình khuếch đại. Việc giảm thiểu ASE là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng tín hiệu sau khi khuếch đại. Ngoài ra, sự biến đổi độ lợi theo phân cực (PDG) cũng có thể gây ra vấn đề trong các hệ thống truyền dẫn quang.

Theo tài liệu gốc, "Khi tín hiệu ánh sáng được truyền trong cáp quang sẽ bị suy hao do nhiều nguyên nhân như sự hấp thụ ánh sáng trong sợi, ánh sáng đi ra khỏi sợi..." EDFA giúp khắc phục suy hao nhưng lại tạo ra các vấn đề về nhiễu và PDG. Các nghiên cứu hiện nay tập trung vào việc phát triển các kỹ thuật để giảm thiểu ASE và PDG, cũng như cải thiện độ phẳng độ lợi (gain flatness) của EDFA.

Một thách thức khác là sự phụ thuộc của độ lợi vào bước sóng, gây ra sự không đồng đều trong khuếch đại của các kênh DWDM. Để giải quyết vấn đề này, các kỹ thuật cân bằng độ lợi (gain equalization) được sử dụng để đảm bảo rằng tất cả các kênh DWDM đều được khuếch đại với độ lợi tương đương. Bên cạnh đó, các hiệu ứng phi tuyến trong sợi quang, như tán sắc và tự điều pha, cũng có thể gây ra méo tín hiệu và làm giảm hiệu suất của EDFA. Việc quản lý và bù tán sắc là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng tín hiệu trong các hệ thống truyền dẫn quang tốc độ cao.

2.1. Phân Tích Chi Tiết Về Nhiễu Khuếch Đại Tự Phát ASE Trong EDFA

Nhiễu khuếch đại tự phát (ASE) là một loại nhiễu đặc trưng của EDFA. Nó được tạo ra do sự phát xạ tự phát của các ion Erbium trong quá trình khuếch đại. Các photon được phát ra tự phát có thể được khuếch đại tiếp tục trong sợi quang, tạo ra một phổ nhiễu rộng. ASE làm giảm tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) của tín hiệu quang, ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn. Để giảm thiểu ASE, các kỹ thuật như sử dụng bộ lọc quang học, tối ưu hóa công suất bơm và thiết kế sợi quang đặc biệt được áp dụng. Ngoài ra, việc sử dụng EDFA nhiều tầng với các bộ lọc xen giữa cũng có thể giúp giảm tích lũy ASE.

2.2. Biến Đổi Độ Lợi Theo Phân Cực PDG Nguyên Nhân và Giải Pháp

Biến đổi độ lợi theo phân cực (PDG) là hiện tượng độ lợi của EDFA khác nhau tùy thuộc vào trạng thái phân cực của tín hiệu quang. PDG có thể gây ra sự suy giảm tín hiệu và tăng nhiễu trong các hệ thống truyền dẫn quang. Nguyên nhân của PDG có thể là do sự không đồng đều trong cấu trúc sợi quang hoặc do các ứng suất cơ học tác động lên sợi quang. Để giảm thiểu PDG, các kỹ thuật như sử dụng sợi quang duy trì phân cực (PMF), điều khiển phân cực và sử dụng các bộ bù PDG (PDG compensators) được áp dụng.

2.3. Vấn Đề Cân Bằng Độ Lợi Trong Hệ Thống DWDM Sử Dụng EDFA

Trong các hệ thống DWDM, việc sử dụng EDFA có thể gây ra sự không đồng đều trong độ lợi của các kênh khác nhau do sự phụ thuộc của độ lợi vào bước sóng. Điều này có thể dẫn đến sự suy giảm tín hiệu của một số kênh và làm giảm hiệu suất của hệ thống. Để giải quyết vấn đề này, các kỹ thuật cân bằng độ lợi (gain equalization) được sử dụng. Các kỹ thuật này bao gồm sử dụng bộ lọc độ lợi phẳng, điều chỉnh công suất bơm theo từng kênh và sử dụng các thành phần quang học đặc biệt để cân bằng độ lợi.

III. Phương Pháp Mô Hình Hóa và Mô Phỏng EDFA Hướng Dẫn Chi Tiết

Mô hình hóa và mô phỏng là các công cụ quan trọng để nghiên cứu và thiết kế EDFA. Mô hình hóa EDFA thường dựa trên các phương trình tốc độ (rate equations) mô tả sự tương tác giữa các mức năng lượng của ion Erbium và các phương trình truyền dẫn (propagation equations) mô tả sự lan truyền của ánh sáng trong sợi quang. Các phương trình này có thể được giải bằng các phương pháp số để mô phỏng hiệu suất của EDFA trong các điều kiện khác nhau.

Theo luận văn, "...Mô phỏng bộ khuếch đại quang EDFA. Xây dựng hệ phương trình rút gọn..." Việc xây dựng mô hình chính xác và hiệu quả là rất quan trọng để đảm bảo tính tin cậy của kết quả mô phỏng. Các phần mềm mô phỏng EDFA chuyên dụng có thể giúp đơn giản hóa quá trình mô hình hóa và mô phỏng. Các phần mềm này thường cung cấp các mô hình sẵn có cho các thành phần quang học khác nhau và cho phép người dùng tùy chỉnh các thông số của EDFA để nghiên cứu các kịch bản khác nhau.

Kết quả mô phỏng có thể được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế EDFA, dự đoán hiệu suất của EDFA trong các điều kiện hoạt động khác nhau và nghiên cứu các hiệu ứng phi tuyến trong sợi quang. Mô phỏng cũng có thể được sử dụng để so sánh hiệu suất của các cấu hình EDFA khác nhau, chẳng hạn như cấu hình bơm đồng hướng, bơm ngược hướng và bơm song công.

3.1. Xây Dựng Mô Hình Toán Học Cho Khuếch Đại Quang Sợi Tạp Erbium

Xây dựng mô hình toán học cho EDFA đòi hỏi việc nắm vững các phương trình tốc độ (rate equations) và phương trình truyền dẫn (propagation equations). Các phương trình tốc độ mô tả sự thay đổi của mật độ dân số ở các mức năng lượng khác nhau của ion Erbium do quá trình hấp thụ, phát xạ tự phát và phát xạ cưỡng bức. Các phương trình truyền dẫn mô tả sự lan truyền của ánh sáng bơm và ánh sáng tín hiệu trong sợi quang, bao gồm các hiệu ứng như hấp thụ, khuếch đại và tán sắc. Việc giải các phương trình này thường đòi hỏi các phương pháp số, chẳng hạn như phương pháp Runge-Kutta.

3.2. Sử Dụng Phần Mềm Mô Phỏng Chuyên Dụng Để Nghiên Cứu EDFA

Có nhiều phần mềm mô phỏng chuyên dụng có thể được sử dụng để nghiên cứu EDFA, chẳng hạn như OptiSystem, VPItransmissionMaker và RSoft. Các phần mềm này cung cấp các mô hình sẵn có cho các thành phần quang học khác nhau và cho phép người dùng tùy chỉnh các thông số của EDFA để nghiên cứu các kịch bản khác nhau. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng giúp đơn giản hóa quá trình mô hình hóa và mô phỏng, đồng thời cung cấp các công cụ phân tích mạnh mẽ để đánh giá hiệu suất của EDFA.

3.3. Phân Tích Kết Quả Mô Phỏng và So Sánh Với Kết Quả Thực Nghiệm

Phân tích kết quả mô phỏng là một bước quan trọng để đánh giá tính tin cậy của mô hình và hiểu rõ hơn về hoạt động của EDFA. Kết quả mô phỏng cần được so sánh với kết quả thực nghiệm để xác định xem mô hình có dự đoán chính xác hiệu suất của EDFA hay không. Nếu có sự khác biệt đáng kể giữa kết quả mô phỏng và kết quả thực nghiệm, cần xem xét lại mô hình và điều chỉnh các thông số để cải thiện độ chính xác.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Của EDFA Trong Các Hệ Thống Thông Tin Quang

EDFA đóng vai trò then chốt trong nhiều ứng dụng thực tế của hệ thống thông tin quang. Một trong những ứng dụng quan trọng nhất là trong các hệ thống truyền dẫn quang đường dài, nơi EDFA được sử dụng để bù đắp cho suy hao tín hiệu trên đường truyền. EDFA cũng được sử dụng trong các mạng truy nhập quang (Optical Access Networks) để cung cấp băng thông rộng cho người dùng cuối.

Theo tài liệu, "...ứng dụng của bộ khuếch đại EDFA trong mạng..." EDFA giúp tăng cường công suất tín hiệu, cho phép truyền tải thông tin trên khoảng cách xa hơn và với chất lượng tốt hơn. Trong các hệ thống DWDM, EDFA được sử dụng để khuếch đại đồng thời nhiều kênh tín hiệu trên cùng một sợi quang, giúp tăng dung lượng truyền dẫn của hệ thống.

Ngoài ra, EDFA còn được sử dụng trong các hệ thống cảm biến quang và thiết bị đo lường quang học. Với khả năng khuếch đại tín hiệu quang yếu, EDFA cho phép phát hiện và đo lường các tín hiệu quang có cường độ rất thấp. Sự phát triển không ngừng của công nghệ EDFA mở ra nhiều cơ hội mới cho các ứng dụng trong lĩnh vực thông tin quang và các lĩnh vực liên quan.

4.1. EDFA Trong Các Hệ Thống Truyền Dẫn Quang Đường Dài Vai Trò và Lợi Ích

Trong các hệ thống truyền dẫn quang đường dài, EDFA được sử dụng để bù đắp cho suy hao tín hiệu trên đường truyền. Việc sử dụng EDFA cho phép truyền tải thông tin trên khoảng cách xa hơn mà không cần tái tạo tín hiệu điện. EDFA có thể được đặt ở các khoảng cách đều nhau trên đường truyền để đảm bảo rằng công suất tín hiệu luôn ở mức đủ cao để duy trì chất lượng truyền dẫn.

4.2. EDFA Trong Mạng Truy Nhập Quang OAN Cung Cấp Băng Thông Rộng

Trong mạng truy nhập quang (OAN), EDFA được sử dụng để tăng cường công suất tín hiệu và mở rộng phạm vi phủ sóng của mạng. Việc sử dụng EDFA cho phép cung cấp băng thông rộng cho nhiều người dùng cuối trên cùng một sợi quang. EDFA có thể được đặt ở trung tâm mạng hoặc gần người dùng cuối để đảm bảo rằng công suất tín hiệu luôn ở mức đủ cao để đáp ứng nhu cầu băng thông của người dùng.

4.3. Các Ứng Dụng Khác Của EDFA Cảm Biến Quang Đo Lường Quang Học

Ngoài các ứng dụng trong hệ thống thông tin quang, EDFA còn được sử dụng trong các hệ thống cảm biến quang và thiết bị đo lường quang học. Với khả năng khuếch đại tín hiệu quang yếu, EDFA cho phép phát hiện và đo lường các tín hiệu quang có cường độ rất thấp. Ví dụ, EDFA có thể được sử dụng trong các cảm biến sợi quang để đo nhiệt độ, áp suất và các thông số vật lý khác.

V. Kết Luận Xu Hướng Phát Triển Của Khuếch Đại Quang Sợi Erbium

Công nghệ khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium (EDFA) đã có những đóng góp to lớn cho sự phát triển của hệ thống thông tin quang. Với khả năng khuếch đại trực tiếp tín hiệu quang, EDFA cho phép truyền tải thông tin trên khoảng cách xa hơn và với chất lượng tốt hơn. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức và vấn đề cần giải quyết để cải thiện hiệu suất và mở rộng phạm vi ứng dụng của EDFA.

Các nghiên cứu hiện nay tập trung vào việc giảm thiểu nhiễu tạp âm (ASE), cải thiện độ phẳng độ lợi (gain flatness) và giảm biến đổi độ lợi theo phân cực (PDG). Ngoài ra, việc phát triển các vật liệu pha tạp mới và các kỹ thuật bơm quang học hiệu quả hơn cũng là những hướng nghiên cứu quan trọng.

Trong tương lai, EDFA dự kiến sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống thông tin quang thế hệ mới. Sự phát triển của công nghệ EDFA sẽ giúp đáp ứng nhu cầu băng thông ngày càng tăng của xã hội hiện đại và mở ra nhiều cơ hội mới cho các ứng dụng trong lĩnh vực thông tin quang và các lĩnh vực liên quan.

5.1. Các Nghiên Cứu Về Vật Liệu Pha Tạp Mới Cho Khuếch Đại Quang

Việc tìm kiếm các vật liệu pha tạp mới có thể giúp cải thiện hiệu suất của khuếch đại quang. Các vật liệu pha tạp khác ngoài Erbium, chẳng hạn như Praseodymium (Pr), Thulium (Tm) và Dysprosium (Dy), đang được nghiên cứu để phát triển các bộ khuếch đại quang hoạt động ở các bước sóng khác nhau. Việc phát triển các vật liệu pha tạp mới đòi hỏi việc nghiên cứu sâu về tính chất quang học và vật lý của các vật liệu này.

5.2. Cải Tiến Kỹ Thuật Bơm Quang Học Để Tăng Hiệu Suất EDFA

Việc cải tiến kỹ thuật bơm quang học có thể giúp tăng hiệu suất của EDFA. Các kỹ thuật bơm quang học mới, chẳng hạn như bơm cộng hưởng, bơm hai bước sóng và bơm theo cấu trúc vi mô, đang được nghiên cứu để cải thiện hiệu quả chuyển đổi năng lượng và giảm nhiễu tạp âm.

5.3. Hướng Phát Triển EDFA Cho Các Ứng Dụng Trong Tương Lai

EDFA dự kiến sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống thông tin quang thế hệ mới. Các ứng dụng trong tương lai có thể bao gồm khuếch đại quang cho các hệ thống truyền dẫn dung lượng cực lớn, khuếch đại quang cho các mạng cảm biến quang và khuếch đại quang cho các thiết bị quang tử tích hợp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Thông tìu quang sợi đã có những bước phát triểu nhảy vợt trong vài thập kỉ gần đây và có những tác động mạnh 1n trong nhiều ruật búa kỹ thuật viễn thông. Đặc biệt là trong truyền dẫn, thông tin quang sợi đồng một vai trò chủ đạo đáp ứng được nhu cầu vẻ băng thông, cũng như đảm bảo được những yên cầu đất lượng truyền đản. Các hệ thống thông tin quang có ưu điểm nổi bật so với thông tin cáp kim loại thường như suy hao truyền dan thấp, dung lượng truyền cao, ít bị ảnh hưởng nhiễu từ bên ngoài và có dộ tin ci kha nang bao mat thông tin cao là sự hấp dầu mạnh của các nhà khai thác thông, các nhà khoa học. Tuy nhiên trong những năm gan day, trước các dịch vụ thoại, phi thoại mà đặc biệt là Internet và các dịch vụ băng thông, rộng khác nhau, nhu cầu về bảng thông đối với từng thuê bsớ tăng lên, tạo ra một sự bừng nổ về dung lượng, Diều này đạt lên vai những nhà cưng cấp dịch vụ đường trục những thách thức mới.

Việc sử dụng Xi thuật TDM để nâng cao dung lượng đường truyền cũng là một khả năng có thể dáp ứng dược phẩn nào xong nổ cũng, gái phái nhưng: lrạn chế do bản thân kĩ thuật này pay ra. Một lựa chọn khác cho các nhà cưng cấp để tăng dung lượng của hệ thống thông tin đó là sử dụng công nghệ truyền dẫn quang ghép kênh theo bước sóng trên một sợi quang (WI2M). Kỹ thuật này thực hiện việc ghép các tín hiệu quang có bước sóng khác nhau và truyền đi trên một sợi quang duy nhất, vì thế có thể tăng dung lượng truyền đân mà không cần phải tăng tốc độ của từng kênh trên mỗi bước sóng. hi tín hiệu ánh sáng được truyền trong cáp quang sẽ bị suy hao do.

nhiễu nguyên nhân như sự hấp thụ ánh sáng trong sợi, ánh sáng di ra khỏi sợi Tuận văn tối nghiệp cao học chuyến ngành Xu lý Thông tin về Truyền thông niến khoi 2005- 2007 -3- 3. Các kết quả thực nghiệm. Sq đồ thí nghiêm. Két qua thí nghiệm.

So sánh kết quả thực nghiệm với mó phỏng. Phụ lục Tai liệu tham khảo Tuận văn tối nghiệp cao học chuyến ngành Xu lý Thông tin về Truyền thông niến khoi 2005- 2007 -§- Hink 2.5 Phổ tín hiệu ra. Hình 6 Sự thay đổi tăng ích, công suất bơm, độ dài bộ khuốch đại và công suất tín hiệu đấu ra. - cee - 33 Tình 27 Sự thay đổi tăng ích theo bước sông (hình aj về theo công suất tín hiện đâu vào (hình bì.8 Sự phụ thuộc cầu bệ số tạp âm theo tăng ích (hình a) và theo công suất bơm (hình b) - cee - đó Hình 2.9 Khuếch dại công suất.10 Rộ khuếch đại trên tuyến.11 Bộ tiên khuếph đại cu cu .1 Công suất tín hiéu và công suất bơm tại lối ra của EDFA có chiêu dài sợi là 10m Tịnh 3.2 Hệ xế khuếch đại Gain qua bộ EDFA.3 Phd céng sudt ASE cita bd khuéch dgi.4 liệ số khuếch đại với công suất bơm thay đổi Hình 3.5a Phổ công suất ASE với công suất bơm là 20m.

cine SE Hình 3.5b Phổ công suất ASE với cong sudt bom 1a S0mW Hình 3.6 Công suất tin hiệu qua bộ EDEA với đệ dài sot quang ta 8m.52 Hình 37 Cảng suất tín hiệu qua bộ EDFA với đệ dài sợi quang là 20m.8 Hệ số khuếch dại của bộ EDEA với chiêu dài sợi là 2Öm.9 11ệ số khuếch đại qua bộ khuếch đại có chiêu dai soi 10m với công suất tín hiệu đưa vào thay đổi - cee 58 Tuận văn tối nghiệp cao học chuyến ngành Xu lý Thông tin về Truyền thông niến khoi 2005- 2007 -§- MỞ ĐẦU Thông tìu quang sợi đã có những bước phát triểu nhảy vợt trong vài thập kỉ gần đây và có những tác động mạnh 1n trong nhiều ruật búa kỹ thuật viễn thông. Đặc biệt là trong truyền dẫn, thông tin quang sợi đồng một vai trò chủ đạo đáp ứng được nhu cầu vẻ băng thông, cũng như đảm bảo được những yên cầu đất lượng truyền đản. Các hệ thống thông tin quang có ưu điểm nổi bật so với thông tin cáp kim loại thường như suy hao truyền dan thấp, dung lượng truyền cao, ít bị ảnh hưởng nhiễu từ bên ngoài và có dộ tin ci kha nang bao mat thông tin cao là sự hấp dầu mạnh của các nhà khai thác thông, các nhà khoa học. Tuy nhiên trong những năm gan day, trước các dịch vụ thoại, phi thoại mà đặc biệt là Internet và các dịch vụ băng thông, rộng khác nhau, nhu cầu về bảng thông đối với từng thuê bsớ tăng lên, tạo ra một sự bừng nổ về dung lượng, Diều này đạt lên vai những nhà cưng cấp dịch vụ đường trục những thách thức mới.

Việc sử dụng Xi thuật TDM để nâng cao dung lượng đường truyền cũng là một khả năng có thể dáp ứng dược phẩn nào xong nổ cũng, gái phái nhưng: lrạn chế do bản thân kĩ thuật này pay ra. Một lựa chọn khác cho các nhà cưng cấp để tăng dung lượng của hệ thống thông tin đó là sử dụng công nghệ truyền dẫn quang ghép kênh theo bước sóng trên một sợi quang (WI2M). Kỹ thuật này thực hiện việc ghép các tín hiệu quang có bước sóng khác nhau và truyền đi trên một sợi quang duy nhất, vì thế có thể tăng dung lượng truyền đân mà không cần phải tăng tốc độ của từng kênh trên mỗi bước sóng. hi tín hiệu ánh sáng được truyền trong cáp quang sẽ bị suy hao do.

nhiễu nguyên nhân như sự hấp thụ ánh sáng trong sợi, ánh sáng di ra khỏi sợi Tuận văn tối nghiệp cao học chuyến ngành Xu lý Thông tin về Truyền thông niến khoi 2005- 2007 -§- Hink 2.5 Phổ tín hiệu ra. Hình 6 Sự thay đổi tăng ích, công suất bơm, độ dài bộ khuốch đại và công suất tín hiệu đấu ra. - cee - 33 Tình 27 Sự thay đổi tăng ích theo bước sông (hình aj về theo công suất tín hiện đâu vào (hình bì.8 Sự phụ thuộc cầu bệ số tạp âm theo tăng ích (hình a) và theo công suất bơm (hình b) - cee - đó Hình 2.9 Khuếch dại công suất.10 Rộ khuếch đại trên tuyến.11 Bộ tiên khuếph đại cu cu .1 Công suất tín hiéu và công suất bơm tại lối ra của EDFA có chiêu dài sợi là 10m Tịnh 3.2 Hệ xế khuếch đại Gain qua bộ EDFA.3 Phd céng sudt ASE cita bd khuéch dgi.4 liệ số khuếch đại với công suất bơm thay đổi Hình 3.5a Phổ công suất ASE với công suất bơm là 20m. cine SE Hình 3.5b Phổ công suất ASE với cong sudt bom 1a S0mW Hình 3.6 Công suất tin hiệu qua bộ EDEA với đệ dài sot quang ta 8m.52 Hình 37 Cảng suất tín hiệu qua bộ EDFA với đệ dài sợi quang là 20m.8 Hệ số khuếch dại của bộ EDEA với chiêu dài sợi là 2Öm.9 11ệ số khuếch đại qua bộ khuếch đại có chiêu dai soi 10m với công suất tín hiệu đưa vào thay đổi - cee 58 Tuận văn tối nghiệp cao học chuyến ngành Xu lý Thông tin về Truyền thông niến khoi 2005- 2007 7 Tình 3.

Hệ số khuếch đại G và thông số tạp âm NF spi ndng dé cao EDFA nồng ñộ 2500 ppm, độ đài sợi 6 m có thông số rạp ám NF =3,4 4B, G = 30 AB.25 EDFA nâng độ 2500ppm, độ dài sợi 2,5 m có thông số rạp âm NE _4,5 4, G_ 22,448.26 Phổ ASE của các bộ EDFA với nỗng độ Br khác nhau bơm bằng bước sóng Đ8Ó nm công suất l0Ũ HIẪY.27 Phổ khuếch đại của EDFA với độ dài và nống độ pha tạp khác nhan tại buớc sóng tin higu 1552 nm khi bơm bdo hod ( Pry ~ 150 mW),.74 Tuận văn tối nghiệp cao học chuyến ngành Xu lý Thông tin về Truyền thông niến khoi 2005- 2007 2. Các đặc trưng cúa khuếch đại quang sợi pha tạp Er. Thông số tap am (Noise Figurc). ứng dụng của bộ khuếch dại BDEA.

trong inạng tru 2. Bộ khuếch đại công sui 2,3,2, Khuếch dại trên tuyến. CHƯƠNG 3: MO PHONG MOT SO DAC TRUNG CỦA BỘ KHUẾCH DẠI QUANG SOI PIA TAP ER 52 3.1, Giới thiêu về mô phổng và phần mềm mô phỏng. Mô phòng bộ khuếch đại quang BDEA.

Xây dựng hệ phương trình rút gọu 3. Cac thông, số dầu vào của bộ khuếch đại EIDEFA. Kết quả mô phỏng. Sự phụ thuộc vào công suất bơm.

Sự phụ thuộc của chiều dài sợi quang. Sự phụ thuộc vào công suất tín higu. 4 Thông số tạp âm. Sự phụ thuộc vào nồng độ.

„ Kết quả Thực nghiệm và so sánh với mô phòng. Cấu lình bộ khuếc] du y EDFA. Cấu hình bơm song công. So sánh giữa các cấu hình bơm „ Tuận văn tối nghiệp cao học chuyến ngành Xu lý Thông tin về Truyền thông niến khoi 2005- 2007 7 Tình 3.

Hệ số khuếch đại G và thông số tạp âm NF spi ndng dé cao EDFA nồng ñộ 2500 ppm, độ đài sợi 6 m có thông số rạp ám NF =3,4 4B, G = 30 AB.25 EDFA nâng độ 2500ppm, độ dài sợi 2,5 m có thông số rạp âm NE _4,5 4, G_ 22,448.26 Phổ ASE của các bộ EDFA với nỗng độ Br khác nhau bơm bằng bước sóng Đ8Ó nm công suất l0Ũ HIẪY.27 Phổ khuếch đại của EDFA với độ dài và nống độ pha tạp khác nhan tại buớc sóng tin higu 1552 nm khi bơm bdo hod ( Pry ~ 150 mW),.74 Tuận văn tối nghiệp cao học chuyến ngành Xu lý Thông tin về Truyền thông niến khoi 2005- 2007 7 Tình 3. Hệ số khuếch đại G và thông số tạp âm NF spi ndng dé cao EDFA nồng ñộ 2500 ppm, độ đài sợi 6 m có thông số rạp ám NF =3,4 4B, G = 30 AB.25 EDFA nâng độ 2500ppm, độ dài sợi 2,5 m có thông số rạp âm NE _4,5 4, G_ 22,448.26 Phổ ASE của các bộ EDFA với nỗng độ Br khác nhau bơm bằng bước sóng Đ8Ó nm công suất l0Ũ HIẪY.27 Phổ khuếch đại của EDFA với độ dài và nống độ pha tạp khác nhan tại buớc sóng tin higu 1552 nm khi bơm bdo hod ( Pry ~ 150 mW),.74 Tuận văn tối nghiệp cao học chuyến ngành Xu lý Thông tin về Truyền thông niến khoi 2005- 2007 -§- Hink 2.5 Phổ tín hiệu ra. Hình 6 Sự thay đổi tăng ích, công suất bơm, độ dài bộ khuốch đại và công suất tín hiệu đấu ra. - cee - 33 Tình 27 Sự thay đổi tăng ích theo bước sông (hình aj về theo công suất tín hiện đâu vào (hình bì.8 Sự phụ thuộc cầu bệ số tạp âm theo tăng ích (hình a) và theo công suất bơm (hình b) - cee - đó Hình 2.9 Khuếch dại công suất.10 Rộ khuếch đại trên tuyến.11 Bộ tiên khuếph đại cu cu .