BÁO cáo THỰC HÀNH CHUYÊN sâu khảo sát đặc tính bộ phát quang LD sử dụng điều chế trực tiếp

Khảo sát và so sánh đặc tính điều biến trong các kỹ thuật điều biến khác nhau được sử dụng trong bộ phát quang.

Xây dựng bộ phát quang Laser diode sử dụng kỹ thuật điều biến trực tiếp và khảo sát đặc tính.

Xây dựng bộ phát quang Laser diode sử dụng kỹ thuật điều biến ngoài dùng bộ điều chế Mach-Zehnder và khảo sát đặc tính.

3 Nội dung: a Khảo sát đặc tính bộ phát quang LD sử dụng điều chế trực tiếp

- Xây dựng bộ phát theo sơ đồ khối dưới đây:

PRBS xung NRZ trình tốc độ

OSA: Máy phân tích phổ quang

OTDV: Máy hiện sóng tín hiệu quang

Mô hình mô phỏng trong phần mềm Optisystem:

Để thiết lập các tham số cơ bản cho các khối hoạt động tại tốc độ 2,5 Gbps, cần định nghĩa độ dài chuỗi bit là 32 bit và số mẫu trên mỗi bit là 512 mẫu.

- Kiểm tra và hiệu chỉnh các tham số dòng kích thích laser trước khi chạy mô phỏng.

Utilize Optical Spectrum Analyzers, Optical Time Domain Visualizers, and Oscilloscope Visualizers to effectively observe and analyze optical and electrical signals.

Chạy mô phỏng và thu thập kết quả để phân tích đặc tính điều chế của bộ phát quang trong hai trường hợp: dòng định thiên nhỏ hơn và lớn hơn dòng ngưỡng của laser Cụ thể, trường hợp dòng bias nhỏ hơn dòng ngưỡng được thực hiện với các giá trị 18 mA và 33.457 mA.

+ Trường hợp dòng Bias lớn hơn dòng ngưỡng (36 mA và 33.457 mA)

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

- Có thể sử dụng thêm bộ thu quang (Rx) và khối phân tích mẫu mắt để quan sát biểu đồ mắt tín hiệu thu được.

Để phân tích và nhận xét về tín hiệu quang điều biến trong miền thời gian, cần quan sát các kết quả như phổ quang, dạng sóng và chirp tần, đồng thời so sánh với dạng sóng của tín hiệu điện kích thích Bên cạnh đó, việc khảo sát đặc tính của bộ phát quang LD sử dụng điều chế ngoài cũng là một yếu tố quan trọng trong nghiên cứu này.

- Xây dựng bộ phát sử dụng bộ điều chế Mach-Zehnder theo sơ đồ khối dưới đây:

OTDV: Máy hiện sóng tín hiệu quang

MZM: Bộ điều chế Mach-Zehnder

Mô hình mô phỏng trong phần mềm Optisystem:

- Thiết lập các tham số cơ bản cho các khối hoạt động tại tốc độ 2,5 Gbit/s, độ dài chuỗi bit bằng 32 bit, số mẫu 32 mẫu/mỗi bít.

- Kiểm tra và hiệu chỉnh các tham số bộ điều chế MZM trước khi chạy mô phỏng.

- Sử dụng các khối phân tích phổ quang và máy hiện sóng tín hiệu quang và tín hiệu điện để quan sát và phân tích tín hiệu.

- Chạy mô phỏng và thu thập kết quả cho phân tích đặc tính điều chế bộ phát quang trong 2 trường hợp hệ số đối xứng (symmetry factor) bằng -1 và 0.

* Trường hợp Symmetry factor = -1 - Dạng sóng:

Quan sát và phân tích các kết quả của tín hiệu quang điều biến trong miền thời gian, bao gồm phổ quang, dạng sóng và chirp tần, sau đó so sánh với dạng sóng tín hiệu điện kích thích Cuối cùng, thu thập các kết quả để viết báo cáo chi tiết.

Dòng định thiên (Bias) có ảnh hưởng trực tiếp đến tỷ lệ lỗi bit (BER) của tín hiệu thu được Khi dòng Bias vượt quá ngưỡng của laser, tỷ lệ BER đạt được là 10^-44, trong khi khi dòng Bias thấp hơn ngưỡng, tỷ lệ BER tăng lên khoảng 10^-6 Do đó, việc tăng dòng Bias sẽ giúp giảm tỷ lệ BER, cải thiện hiệu suất của hệ thống.

 Hệ số đối xứng của bộ MZD khi thay đổi sẽ ảnh hưởng tới chirp tần của tín hiệu sau điều chế.

Khảo sát độ nhạy bộ thu quang sử dụng thành phần diode thu quang khác nhau.

Xây dựng bộ thu quang sử dụng PIN và khảo sát độ nhạy thu

Xây dựng bộ thu quang sử dụng APD và khảo sát độ nhạy thu.

3 Nội dung: a Khảo sát độ nhạy bộ thu quang sử dụng PIN

- Xây dựng bộ thu quang sử dụng diode thu quang PIN theo sơ đồ khối dưới đây:

Bộ lọc Bessel thông thấp

Máy đo công suất quang

Mô hình mô phỏng trong phần mềm Optisystem

Thiết lập các tham số cơ bản cho các khối trong sơ đồ hoạt động là rất quan trọng, đặc biệt ở các tốc độ 2,5 Gbit/s và 10 Gbit/s Độ dài chuỗi bit được quy định là 128 bit, với số mẫu đạt 64 mẫu cho mỗi bít.

- Kiểm tra và hiệu chỉnh các tham số suy hao của bộ suy hao trước khi chạy mô phỏng.

Sử dụng máy đo công suất quang giúp đo công suất quang vào bộ thu, đồng thời kết hợp với khối phân tích BER để quan sát biểu đồ mắt và ước tính tỷ lệ lỗi bit (BER) của tín hiệu thu được.

Chạy mô phỏng và thu thập kết quả ở các giá trị suy hao quang khác nhau là một bước quan trọng trong nghiên cứu Bạn có thể sử dụng chế độ quét để dễ dàng thu thập và phân tích các giá trị suy hao này.

- Các tham số bộ suy hao và tham số hệ thống

- Thực hiện quét các giá trị suy hao khác nhau

- Công suất quang đi vào bộ thu và biểu đồ mắt ước tính BER thu được

- Kết quả mô phỏng tại các giá trị suy hao khác nhau và đồ thị đường cong BER là hàm của công suất thu

- Vẽ đường cong BER là hàm của công suất thu và xác định độ nhạy bộ thu tại mức BER = 10 -10 ở hai tốc độ khác nhau.

- Độ nhạy thu tại BER = 10 -10 tại tốc độ 2.5 Gbit/s

- Độ nhạy thu tại BER = 10 -10 tại tốc độ 10 Gbit/s

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com b Khảo sát độ nhạy bộ thu quang sử dụng APD

- Xây dựng bộ thu quang sử dụng diode thu quang PIN theo sơ đồ khối dưới đây:

Bộ lọc Bessel hao thông thấp

Mô hình mô phỏng trong Optisystem

Thiết lập các tham số cơ bản cho các khối trong sơ đồ hoạt động với tốc độ 2,5 Gbit/s và 10 Gbit/s, sử dụng độ dài chuỗi bit là 128 bit và số mẫu đạt 64 mẫu cho mỗi bit.

- Kiểm tra và hiệu chỉnh các tham số suy hao của bộ suy hao trước khi chạy mô phỏng.

Sử dụng máy đo công suất quang giúp đo công suất quang vào bộ thu, đồng thời kết hợp với khối phân tích BER để quan sát biểu đồ mắt và ước tính tỷ lệ BER của tín hiệu thu được.

Chạy mô phỏng và thu thập kết quả với các giá trị suy hao quang khác nhau là một bước quan trọng trong quá trình nghiên cứu Bạn có thể sử dụng chế độ quét để dễ dàng quét và ghi lại các giá trị suy hao, từ đó phân tích hiệu quả và tối ưu hóa hệ thống.

- Vẽ đường cong BER là hàm của công suất thu và xác định độ nhạy bộ thu tại mức

BER = 10 -10 ở hai tốc độ khác nhau.

- Các tham số bộ suy hao và tham số hệ thống

- Thực hiện quét các giá trị suy hao khác nhau

- Công suất quang đi vào bộ thu và biểu đồ mắt ước tính BER thu được

- Kết quả mô phỏng tại các giá trị suy hao khác nhau và đồ thị đường cong BER là hàm của công suất thu

- Vẽ đường cong BER là hàm của công suất thu và xác định độ nhạy bộ thu tại mức BER = 10 -10 ở hai tốc độ khác nhau.

- Độ nhạy thu tại BER = 10 -10 tại tốc độ 2.5 Gbit/s

- Độ nhạy thu tại BER = 10 -10 tại tốc độ 10 Gbit/s

Khảo sát tuyến truyền dẫn sợi quang

- Xây dựng tuyến truyền dẫn sợi quang sử dụng sợi đơn mode chuẩn và khảo sát đặc tính.

- Xây dựng tuyến truyền dẫn sợi quang có sử dụng sợi bù tán sắc và khảo sát đặc tính.

3 Nội dung: a Khảo sát tuyến truyền dẫn sợi quang sử dụng sợi đơn mode chuẩn (SSMF)

- Xây dựng tuyến truyền dẫn sợi quang theo sơ đồ dưới đây:

Bộ thu Bộ phân quang tích BER x N lần

Tuyến truyền dẫn quang bao gồm N chặng (span) có cấu hình đồng nhất, mỗi chặng được tạo thành từ một đoạn sợi quang đơn mode và một bộ EDFA để bù suy hao truyền dẫn Vì cấu hình mỗi chặng giống nhau, nên có thể áp dụng khối điều khiển vòng lặp (Loop Control) để điều chỉnh số lượng chặng trên tuyến Các bộ phát quang và thu quang có thể được xây dựng theo cấu trúc đã đề cập trong các bài viết trước.

Thiết lập các tham số cho sơ đồ với tốc độ hoạt động 2,5 Gbit/s, chiều dài chuỗi bit 128 bit và số mẫu 64 mẫu mỗi bít Chiều dài sợi quang mỗi chặng là 80 km và bộ khuyếch đại EDFA có hệ số nhiễu NF = 5 dB.

- Kiểm tra và hiệu chỉnh tham số vòng lặp trước khi chạy mô phỏng.

Để giám sát tín hiệu trong hệ thống quang, cần sử dụng máy đo công suất quang, máy hiện sóng tín hiệu quang và điện tại các điểm quan trọng Khối phân tích BER giúp quan sát biểu đồ mắt và ước tính tỷ lệ lỗi bit (BER) của tín hiệu thu được Ngoài ra, máy phân tích phổ quang được sử dụng để đo phổ và ước tính tham số OSNR tại điểm cuối của tuyến truyền dẫn Tham số OSNR được xác định từ phổ quang đo được, với độ rộng băng tần quang tham chiếu (độ phân giải phổ) là 0,1 nm.

- Chạy mô phỏng và thu thập kết quả tại các khoảng cách tuyến truyền dẫn khác nhau (bằng cách thay đổi số chặng hay số vòng lặp của tuyến).

- Tham số hệ thống và vòng lặp

- Kết quả mô phỏng tại các khoảng cách truyền dẫn khác nhau (thay đổi số vòng lặp).

- Vẽ đường cong BER và tham số OSNR là hàm của khoảng cách truyền dẫn và xác định giới hạn khoảng cách của hệ thống tại mức BER = 10 -10

Giới hạn khoảng cách của hệ thống tại mức BER = 10 -10

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com b Khảo sát tuyến truyền dẫn sợi quang có sử dụng sợi bù tán sắc (DCF)

- Xây dựng tuyến truyền dẫn sợi quang theo sơ đồ dưới đây:

Bộ thu quang quang x N lần

Tuyến truyền dẫn quang bao gồm nhiều chặng (span) có cấu hình đồng nhất, mỗi chặng gồm một đoạn sợi quang đơn mode chuẩn, một đoạn sợi bù tán sắc và hai bộ EDFA để bù suy hao truyền dẫn Nhờ cấu hình giống nhau, có thể áp dụng khối điều khiển vòng lặp (Loop Control) để điều chỉnh số lượng chặng trên tuyến Các bộ phát và thu quang có thể được xây dựng theo cấu trúc đã trình bày trong các bài trước.

Để tối ưu hóa hiệu suất hệ thống hoạt động ở tốc độ 2,5 Gbit/s và 10 Gbit/s, cần thiết lập các tham số phù hợp cho các khối trong sơ đồ Độ dài chuỗi bit được xác định là 128 bit, với số mẫu là 64 mẫu cho mỗi bít Chiều dài sợi SSMF cho mỗi chặng là 80 km, trong khi chiều dài sợi DCF là 20 km, cho phép thực hiện bù.

TIEU LUAN MOI tải về tại địa chỉ skknchat@gmail.com, với thông số sợi DCF có hệ số suy hao khoảng 0,5 dB/km và diện tích hiệu dụng là 20 m² Bộ khuyếch đại EDFA có hệ số nhiễu NF là 5 dB.

- Kiểm tra và hiệu chỉnh tham số vòng lặp trước khi chạy mô phỏng.

Để giám sát tín hiệu trong hệ thống quang học, cần sử dụng máy đo công suất quang, máy hiện sóng tín hiệu quang và điện tại các điểm quan trọng Khối phân tích BER giúp quan sát biểu đồ mắt và ước tính tỷ lệ lỗi bit (BER) của tín hiệu thu được Ngoài ra, máy phân tích phổ quang được sử dụng để đo phổ và ước tính tham số OSNR tại điểm cuối của tuyến truyền dẫn.

- Tham số hệ thống và vòng lặp

- Kết quả mô phỏng tại các khoảng cách truyền dẫn khác nhau (thay đổi số vòng lặp)

- Đồ thị đường cong BER và tham số OSNR là hàm của khoảng cách truyền dẫn

- Giới hạn của khoảng cách truyền dẫn để đạt BER = 10 -10

Đường cong BER và tham số OSNR phụ thuộc vào khoảng cách truyền dẫn, xác định giới hạn khoảng cách và OSNR của hệ thống khi đạt mức BER = 10^-10 ở hai tốc độ truyền khác nhau.

- Đồ thị đường cong BER và tham số OSNR là hàm của khoảng cách truyền dẫn

- Giới hạn của khoảng cách truyền dẫn để đạt BER = 10 -10

Khảo sát hệ thống truyền dẫn quang ghép kênh theo bước sóng WDM.

- Xây dựng hệ thống truyền dẫn quang WDM và khảo sát hiệu năng của hệ thống.

3 Nội dung: a Khảo sát hiệu năng hệ thống truyền dẫn quang WDM, xác định công suất phát tối ưu.

- Xây dựng hệ thống truyền dẫn WDM theo sơ đồ dưới đây:

Bộ phát  1 1 chặng (span) quang

B ộ gh ép b ướ c só ng

4x 1 bư ớc s ón g Bộ tác h

Bộ phân tích BER x N lần

Trong đó tuyến truyền dẫn sợi quang có cấu hình đã xây dựng trong bài 3 có sử dụng sợi DCF.

- Thiết lập các tham số phù hợp cho các khối trong sơ đồ, lựa chọn một trong các kiểu hệ thống WDM sau:

Bài viết đề cập đến hệ thống truyền dẫn quang với 4 kênh bước sóng ở khoảng cách 50 GHz, mỗi kênh đạt tốc độ 10 Gbits/s; 4 kênh ở khoảng cách 100 GHz với tốc độ 20 Gbits/s; và 4 kênh ở khoảng cách 200 GHz, mỗi kênh có tốc độ 40 Gbits/s Độ dài chuỗi bit là 128 bit, với 64 mẫu cho mỗi bit Hệ thống sử dụng bộ ghép bước sóng 4x1 và bộ tách bước sóng 1x4 (WDM Mux 4x1/Demux 1x4), cần chú ý đến thiết kế của các bộ phận này.

Tải luận văn mới tại địa chỉ skknchat@gmail.com, trong đó thiết lập các tham số độ rộng băng tần cho bộ ghép/tách quang nhằm tối ưu hóa hiệu suất hệ thống Các kênh bước sóng hoạt động trong băng tần C được chú trọng để đảm bảo hiệu năng tốt nhất.

- Thiết lập số vòng lặp N = 10 và hiệu chỉnh tham số công suất phát mỗi kênh trước khi chạy mô phỏng.

Sử dụng máy đo công suất quang và máy hiện sóng tín hiệu quang để giám sát tín hiệu tại các điểm quan trọng trong hệ thống Khối phân tích BER cho phép quan sát biểu đồ mắt và ước tính tỷ lệ BER của tín hiệu thu được Ngoài ra, máy phân tích phổ quang được sử dụng để đo phổ và ước tính tham số OSNR tại điểm cuối của tuyến truyền dẫn.

- Chạy mô phỏng và thu thập kết quả tại các mức công suất phát khác nhau.

Min BER theo các mức công suất:

Đường cong BER (Bit Error Rate) của kênh tồi nhất là một hàm thể hiện mối quan hệ giữa công suất phát và tỉ lệ lỗi bit Việc vẽ đường cong này giúp xác định mức công suất phát tối ưu cho hệ thống, từ đó cải thiện hiệu suất truyền dẫn dữ liệu.

Mức công suất phát tối ưu của hệ thống: -11.2 dBm b Khảo sát hiệu năng hệ thống truyền dẫn quang WDM và xác định giới hạn khoảng cách truyền dẫn

Để chạy mô phỏng hiệu quả, hãy sử dụng cấu hình hệ thống tương tự như phần trước, thiết lập công suất ở mức tối ưu và điều chỉnh các tham số vòng lặp trước khi bắt đầu.

Đường cong BER và tham số OSNR của hai kênh tốt nhất và tồi nhất phụ thuộc vào khoảng cách truyền dẫn, từ đó xác định giới hạn khoảng cách và OSNR của hệ thống tại mức BER = 10^-10 ở hai tốc độ khác nhau.

- Vẽ đường cong BER và tham số OSNR của hai kênh tốt nhất và tồi nhất:

Tiêu đề	Khảo Sát Đặc Tính Bộ Phát Quang LD Sử Dụng Điều Chế Trực Tiếp
Tác giả	Đặng Đức Nhật
Trường học	Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Chuyên ngành	Viễn thông
Thể loại	báo cáo thực hành
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	40
Dung lượng	3,45 MB