Giáo trình Tông tin quang (Phần 2)
Độ đáp ứng phần tử chuyển đổi quang - điện
Photodiode cần phải có tốc độ đáp ứng nhanh để có thể hoạt động với tín hiệu tốc độ
cao. Nếu ngõ ra của photodiode không theo kịp với sự thay đổi của dạng tín hiệu quang
ngõ vào thì dạng xung ngõ ra sẽ bị méo.Điều này sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của
tuyến do lỗi bit. Tốc độ đáp ứng của photodiode có thể đo theo thời gian lên của tín hiệu
ngõ ra, từ 10% đến 90% giá trị đỉnh tín hiệu ngõ ra khi ngõ vào của photodiode chuyển
sang vừa chuyển trạng thái on. Tương tự như vậy khi tín hiệu ngõ ra chuyển xuống từ
90% đến 10% giá trị đỉnh, gọi là thời giang xuống. Thời gian lên và thời gian xuống
được minh họa ở hình 4.1.
Thời gian lên và thời gian xuống phụ thuộc vào các nhân tố như mức độ hấp thụ ánh
sáng ở một sóng nào đó, độ rộng vùng hiếm, sự thay đổi giá trị điện dung, sự thay
đổi giá trị điện trở của photodiode
Thời gian đáp ứng phần tử chuyển đổi quang - điện
Tốc độ đáp ứng hay băng thông của photodiode phụ thuộc vào ba yếu tố: thời gian vượt
ra khỏi vùng hiếm (gọi là thời gian trôi) của các hạt mang điện tạo ra từ các photon tới
vùng này, đáp ứng tần số được xác định bởi thời hằng RC (phụ thuộc vào điện dung của
diode), và sự khuếch tán các hạt mang điện ra khỏi vùng hiếm.
Thời gian hạt mang điện vượt khỏi vùng hiếm có chiều dài w được xác định theo
biểu thức sau:
(4.1)
Với vd là vận tốc trôi của hạt mang điện. w càng nhỏ thì τt càng nhỏ và sẽ càng ít bị
giới hạn đến thời gian trôi. Ngược lại, w nhỏ sẽ làm giới hạn hiệu suất lượng tử.
Chúng ta xét ví dụ đối với photodiode PIN Si có độ rộng lớp I là 20µm, vận tốc trôi
của các hạt electron là 105m/s. Do đó, thời gian để vượt qua vùng I là 200ps. Còn
nếu vật liệu chế tạo PIN là InGaAs có độ rộng lớp I là 5µm thì thời gian trôi là 50ps.
Các giá trị tính được ở trên tương ứng với thời gian chuyên lên của photodiode.
Bên cạnh đó, điện dung của photodiode cũng đóng vai trò đáng kể. Nếu diện tích của
diode là A và vùng hiếm có độ rộng là w thì điện dung mối nối là:
Trong đó ε là hằng số điện môi của chất bán dẫn. Trong mạch hình 4.1, tốc độ đáp
ứng được xác định bởi thời hằng RC. Do đó thời gian lên (10%-90%) là:
(4.2)
Trong công thức trên, giảm w để giảm thời gian trôi thì sẽ làm tăng thời gian lên
do điện dung. Chúng ta có thể cân bằng hai đại lượng này bằng cách giảm điện trở
tại RL. Băng thông của photodiode được xác định bởi RL và Cd như sau:
(4.3)
Rõ ràng để có được thời gian lên nhỏ, photodiode phải có diện tích A nhỏ, độ rộng
vùng hiếm w lớn và điện trở tải RL nhỏ.
Trang 1
Trang 2
Trang 3
Trang 4
Trang 5
Trang 6
Trang 7
Trang 8
Trang 9
Trang 10
Tải về để xem bản đầy đủ
Tóm tắt nội dung tài liệu: Giáo trình Tông tin quang (Phần 2)
bộ thu và phát quang - Trình bày bộ khuếch đại quang và hệ thống thông tin quang cơ bản CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP KIỂM TRA - ĐÁNH GIÁ: - Các ví dụ và các bài tập các chương. - Các câu hỏi trắc nghiệm tham khảo. 73 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Câu 1: Sóng điện từ phẳng là sóng A- Có phương truyền thẳng B - Có mặt đồng biên và đồng pha là mặt phẳng C- Có véc tơ phân cực nằm trong mặt phẳng D- Có véc tơ E, H nằm trong một mặt phẳng Câu 2: Mặt sóng là tập hợp các điểm A- Có biên độ các véc tơ E,H bằng nhau B- Có phân cực giống nhau C- Có giá trị pha tức thời giống nhau D- Đồng biên và đồng pha Câu 3: Sóng điện từ ngang (TEM) là sóng có A- Phương truyền ngang B- Mặt sóng vuông góc với phương truyền sóng C- Véc tơ E,H vuông góc nhau D- Véc tơ E,H vuông góc nhau và vuông góc phương truyền Câu 4: Điều kiện về chiết suất để truyền ánh sáng trong ống dẫn sóng điện môi phẳng có ba lớp nc, nf, ns là A- nf > ns > nc B- nf > ns = nc B- nf > nc > ns D- nf < ns < nc Câu 5: Điều kiện về góc tới để truyền ánh sáng trong ống dẫn sóng điện môi phẳng có ba lớp A - > s > c B - s > > c C - c > > s D - < s = c Câu 6: Điều kiện đẻ tạo thành sóng đứng ngang trong ống dẫn sóng phẳng A - h.cos = 0 B - h.cos = /4 C - h.cos = ( 2N + 1)./4 D - h.cos = N/2 Câu 7: Để thoả mãn các điều kiện biên khi truyền sóng trong ống dẫn sóng phẳng A- Phải có sóng điện từ ngang theo phương x B - Phải có sóng phân cực ngang C - Phải có sóng đứng ngang theo phương x D - Phải có sóng truyền ngang theo phương x Câu 8 : Với một ống dẫn sóng có kích thước xác định A - Có thể có tối đa một mode dẫn sóng B - Có thể có nhiều mode dẫn sóng 74 C - Sẽ có số mode dẫn sóng xác định D - Sẽ có số mode sóng lớn nhất xác định Câu 9: Khái niệm sợi quang đơn mode A - Chỉ xác định bởi kích thước của sợi B - Chỉ xác định bởi tần số công tác của sợi quang C - Xác định bởi kích thước và bước sóng D - Xác định theo số mode sóng truyền trên sợi Câu 10: Bước sóng cắt là bước sóng A - Nhỏ nhất mà tại đó sợi quang làm việc như sợi đơn mode B - Lớn nhất mà tại đó sợi quang làm việc như sợi đơn mode C - Lớn nhất mà tại đó sợi quang không làm việc D - Nhỏ nhất mà tại đó sợi quang làm việc như sợi đa mode Câu 11: Tín hiệu trên đường truyền quang là: A-Sóng điện từ B-Ánh sáng nhìn thấy C-Dãy xung Laser được điều chế. D-Sóng hồng ngoại Câu 12: Ánh sáng truyền được trong sợi quang là do: A-Sợi quang trong suốt B-Sợi quang có suy hao thấp C-Tính chất phản xạ toàn phần của ánh sáng. D-Sợi quang có hai lớp Câu 13: Đường truyền quang có băng thông rộng là vì: A-Tín hiệu quang có băng thông rộng B-Tín hiệu quang có băng thông rộng C-Tần số sóng mang quang lớn D-Đặc tính suy hao theo tần số của sợi quang Câu 14: Tín hiệu trong sợi quang không bị ảnh hưởng của điện từ trường ngoài là do: A-Tín hiệu quang là ánh sáng B-Sợi quang hoàn toàn không mang điện tích C-Sợi quang có hai lớp D-Sợi quang được cách điện tốt. Câu 15: Quan hệ tương đối về suy hao giữa các loại đường truyền cơ bản là: A-Sợi quang đa mode>Sợi quang đơn mode>Cáp đồng trục>Cáp song hành B-Sợi quang đơn mode>Cáp đồng trục>Sợi quang đơn mode>Cáp song hành. C-Cáp song hành>Cáp đồng trục>Sợi quang đa mode>Sợi quang đơn mode D-Cáp song hành>Cáp đồng trục>Sợi quang đa mode>Sợi quang đơn mode Câu 16: Các trạm lặp trên đường truyền quang có tác dụng: A-Khuyếch đại quang B-Khuyếch đại và tái sinh trong miền quang 75 C-Khuyếch đại tín hiệu điện D-K.đại và tái sinh tín hiệu trong miền điện Câu 17: Bộ biến đổi điện quang E/O có tác dụng: A-Biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang có điều chế B-Biến đổi tín hiệu điện thành sóng mang quang C-Biến đổi tín hiệu điện thành năng lượng quang D-Biến đổi sóng mang điện thành sóng mang quang Câu 18: Phát biểu nào dưới đây là sai: A-Bộ điều chế biến điệu trực tiếp tín hiệu quang có kết cấu đơn giản B-Bộ điều chề biến điệu gián tiếp thường được áp dụng cho các hệ thống nhiều kênh quang C-Bộ điều chế biến điệu trực tiếp thường được áp dụng cho các hệ thống nhiều kênh quang D-Bộ điều chế biến điệu trực tiếp thường được áp dụng cho các hệ thống ít kênh quang Câu 19: Bộ biến đổi quang điện O/E có tác dụng: A-Biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện B-Biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điên C-Biến sóng mang quang thành sóng mang điện D-Biến tín hiệu quang thành sóng mang điện Câu 20: Sợi quang đa mode là sợi quang: A-Cho phép truyền nhiều bước sóng quang một lúc B-Có nhiều kiểu truyền trên một bước sóng quang C-Có thể truyền tất cả các tần số trong vùng ánh sáng D-Có nhiều kiểu truyền với mọi bước sóng Câu 21: Phát biểu nào dưới đây là sai: A-Sợi quang đơn mode chỉ truyền được một bước sóng B-Sợi quang đơn mode có thể là đamode với bước sóng khác C-Sợi quang đơn mode chỉ có một kiểu truyền sóng D-Sợi quang là đơn mode ứng với một vùng bước sóng nhất định Câu 22: Trong sợi quang đa mode: A-Ánh sáng có mode bậc thấp lan truyền trong trục sợi quang B-Ánh sáng có mode bậc cao lan truyền phía trong trục sợi quang C-Phân bố ánh sáng không phụ thuộc vào mode truyền 76 D-Phân bố ánh sáng bình đẳng đối với các mode truyền Câu 23: Hiệu suất ghép nối ánh sáng vào sợi quang phụ thuộc vào A-Bề mặt ghép nối B-Khẩu độ số và góc chiếu sáng C-Khẩu độ số và đường kính lõi sợi quang D-Đường kính lõi sợi quang và góc chiếu sáng Câu 24: Băng tần sợi quang phụ thuộc vào: A-Phân bố suy hao theo bước sóng B-Phân bố tán sắc theo bước sóng C-Băng tần tín hiệu truyền D-Phân bố suy hao và tán sắc theo bước sóng Câu 25: Các cửa sổ truyền dẫn quang được xác định chủ yếu A-Trên cơ sở suy hao sợi quang theo bước sóng B-Dựa vào băng tần tín hiệu truyền C-Dựa vào số bước sóng truyền cùng lúc D-Theo đặc tính tần số của Laser phát quang Câu 26:Dải tần khuyếch đại của Laser bán dẫn phụ thuộc chủ yếu vào A-Chất liệu cấu tạo mặt ghép bán dẫn B-Dải tần số tín hiệu quang kích thích C-Nồng độ hạt tải bơm vào mặt ghép D-Kích thước của tinh thể Laser Câu 27: Nghịch đảo tích lũy mật độ trong khuyếch đại quang sợi EDFA là do: A-Vật liệu sợi EDFA B-Quá trình phân rã không bức xạ của ion Er C-Kích thích của tín hiệu quang vào k.đại D-Năng lượng Laser bơm vào khuyếch đại Câu 28: Bước sóng của Laser bơm phải: A-Trùng với bước sóng của tín hiệu quang vào B-Gần bước sóng tín hiệu quang vào C-cách xa bước sóng tín hiệu quang vào D-Được lựa chọn tùy ý Câu 29: Độ khuyếch đại của EDFA phụ thuộc vào: A-Công suất Laser B-Chiều dài đoạn sợi EDFA C-Công suất bơm Laser và chiều dài đoạn k.đại D-Dải tần của tín hiệu quang vào Câu 30: Bộ ghép bước sóng WDM trong khuyếch đại EDFA có tác dụng A-Ghép ánh sáng tín hiệu và ánh sáng bơm vào sợi EDF B-Ghép các tín hiệu quang vào với nhau C-Ghép các Laser bơm thuận nghịch với nhau D-Ghép ánh sáng tín hiệu và Laser bơm vào sợi quang Câu 31: Phát biểu nào dưới đây là sai: A-Bộ tách sóng quang là phần tử quan trọng nhất của máy thu quang 77 B-Khuyếch đại trong máy thu quang là một bộ khuyếch đại điện dải rộng C-Mạch cân bằng trong máy thu quang có tác dụng ổn định tần số. D-Xung Clock có tác dụng khi khôi phục tín hiệu số ban đầu Câu 32: Tham số quan trọng nhất của máy thu quang là A-Tỷ số tín/tạp hay tỷ số bít lỗi BER B-Mức công suất thu đầu vào C-Mức công suất thu đầu ra D-Hiệu suất biến đổi quang điện Câu 33: Phát biểu nào dưới đây là sai A-Ghép kênh quang theo tần số OFDM thực chất là ghép kênh theo bước sóng. B-Kỹ thuật ghép kênh OFDM được sử dụng rộn rãi nhất hiện nay C-Ghép kênh OFDM cho số lượng kênh ghép lớn D-Ghép kênh OFDM cho phép sử dụng băng tần lớn của sợi quang Câu 34: Phát biểu nào dưới đây là đúng A-Thiết bị ghép kênh WDM mang tính thuận nghịch B-Kỹ thuật ghép kênh WDM cho số lượng kênh quang rất lớn C- Ghép kênh WDM chỉ áp dụng cho các sợi đa mode D-Ghép kênh WDM chỉ áp dụng cho các sợi đơn mode Câu 35: Phát biểu nào dưới đây là sai: A-Thiết bị ghép kênh theo bước sóng WDM có tính thuận nghịch B-Phần tử ghép sợi WDM có hai đầu vào và hai đầu ra C-Phần tử ghép sợi WDM thực chất là các bộ lọc quang D-Các bộ lọc quang có thể cho ánh sáng đi qua trong một vùng bước sóng Câu 36: Yếu tố chính phải giải quyết khi thiết kế hệ thống thông tin là A- Tính toán quỹ công suất trong toàn tuyến B- Tính toán dung lượng của tuyến. C-Lựa chọn cấu hình của tuyến D-Tính toán lượng méo cho phép Câu 37: Tính toán quỹ công suất của hệ thống để tìm : A-Lượng dự trữ công suất cho phép B-Chiều dài một khoảng lặp với th. số đã chọn C-Công suất tiêu hao trên toàn tuyến D-Độ nhậy của máy thu Câu 38: Quỹ thời gian lên của hệ thống cho biết: A-Thời gian truyền trong toàn tuyến B-Lượng méo xung cho phép C-Tốc độ truyền cho phép của hệ thống D-Thời gian giữ chậm của hệ thống Câu 39: Các lựa chọn chính về thiết bị khi thiết kế hệ thống thông tin quang là: A-Sợi quang; Thiết bị phát; Thiết bị khuyếch đại 78 B-Sợi quang; Thiết bị thu; Thiết bị trạm lặp C-Thiết bị phát; Thiết bị thu; Thiết bị trạm lặp D-Sợi quang; Thiết bị phát; Thiết bị thu Câu 40: Các yêu cầu cơ bản ban đầu khi thiết kế tuyến thông tin quang là: A-Dung lượng truyền, công suất phát, độ nhậy thu B-Cự ly truyền, tốc độ truyền, tỉ số lỗi bít BER C-Cự ly truyền, băng tần làm việc, độ nhậy thu quang D-Công suất phát, tỉ số lỗi bít BER, độ nhậy thu quang Câu 41: Điều kiện để có đảo mật độ trạng thái là; A-Bán dẫn P-N phải pha tạp và có phân cực B-Bán dẫn P-N pha tạp đến mức suy biến và mặt ghép có phân cực thuận đủ lớn C-Mặt ghép P-N có phân cực thuận lớn D-Bán dẫn P-N pha tạp suy bién và không phân cực Câu 42:Hệ số khuyếch đại của Laser phụ thuộc vào: A-Nồng độ tạp chất của chất bán dẫn B-Công suất của tín hiệu quang đầu vào C-Nồng độ hạt tải (dòng bơm) D-Kích thước của tinh thể bán dẫn Câu 43: Bước sóng cắt là bước sóng A - Nhỏ nhất mà tại đó sợi quang làm việc như sợi đơn mode B - Lớn nhất mà tại đó sợi quang làm việc như sợi đơn mode C - Lớn nhất mà tại đó sợi quang không làm việc D - Nhỏ nhất mà tại đó sợi quang làm việc như sợi đa mode Câu 44: Mức năng lượng Fecmi là A - Mức năng lượng trung bình của các hạt mang điện trong chất rắn B - Thế năng hoá học của các điện tử trong chất rắn C - Mức năng lượng tối thiểu của các điện tử trong vật chất D - Động năng của các điện tử trong chất rắn Câu 245: Chất bán dẫn có thể có A - Duy nhất một mức năng lượng B - Hai mức năng lượng C - Ba mức năng lượng D - Nhiều mức năng lượng Câu 46: Đảo mật độ trạng thái là hiện tượng mà vùng không gian trong chất bán dẫn có A - Mật độ hạt dẫn điện rất thấp B - Các hạt mang điện trái dấu nhau 79 C - Các hạt dẫn điện với mật độ rất lớn D - Các hạt mang điện chuyển động Câu 47: Diode phát quang (LED) sử dụng chủ yếu để làm A- Phần tử tách sóng quang B - Phần tử chỉnh lưu C - Nguồn phát quang D - Phần tử tách sóng tín hiệu điện Câu 48: Diode phát quang (LED) làm việc do A- Quá trình hấp thụ phôton tại mặt ghép P-N B - Phát xạ phôton tại mặt ghép P-N C - Khuyếch đại phôton tại mặt ghép D- Phát xạ điện tử tại mặt ghép Câu 49: Khuyếch đại Laser là linh kiện quang làm việc theo nguyên tắc A- Khuyếch đại điện tử tại mặt ghép B - Hấp thụ phôton tại mặt ghép C - Phát xạ phôton tại mặt ghép D - Khuyếch đại phôton tại mặt ghép Câu 50: Laser thực chất là A - Một bộ dao động ánh sáng cưỡng bức B - Một bộ khuyếch đại ánh sáng C - Thiết bị phát xạ phôton D - Một bộ dao động điện từ Câu 51: Cường độ ánh sáng của LED A - Tỉ lệ nghịch với dòng điện cung cấp B - Không phụ thuộc vào cường độ dòng điện cung cấp C - Tỷ lệ thuận với dòng điện cung cấp D - Tỷ lệ thuận với dòng điện cung cấp trong 1 giới hạn Câu 52: Dao động ánh sáng trong hộp cộng hưởng của Laser là A - Sóng điện từ ngang B - Sóng ánh sáng phân cực C - Sóng ánh sáng không phân cực D -Dao động sóng đứng Câu 53: Phát biểu nào dưới đây là sai A-Khuyếch đại EDFA theo cấu hình bơm xuôi cho đặc tính nhiễu thấp B-Khuyếch đại EDFA theo cấu hình bơm ngược cho công suất đầu ra cao C-Người ta thường kết hợp cả hai cấu hình ghép EDFA trong thực tế D-Cấu hình bơm xuôi EDFA cho đặc tính suy hao bằng phẳng trong băng tần Câu 54: Sử dụng bước sóng bơm λ =1480 nm trong EDFA A-Cho hiệu suất công suất cao B-Đòi hỏi tần số công tác của Laser có độ chính xác cao C-Thường dùng cho các hệ thống băng tần hẹp D-Cho ra công suất bơm thấp Câu 55: Sử dụng bước sóng bơm λ = 980 nm trong EDFA A-Cho công suất khuyếch đại cao B-Cho đặc tính nhiễu tốt 80 C-Yêu cầu về tính chính xác tần số không cao D-Thường dùng cho các hệ thống ít kênh Câu 56: Trong hệ thống thông tin quang Coheren: A-Tín hiệu quang được trộn với tín hiệu dao động nội trước khi đến tách sóng B-Tín hiệu quang được đưa thẳng đến tách sóng C-Tín hiệu sóng mang được trộn với dao động nội D-Các tín hiệu quang có bước sóng khác nhau được trộn với nhau. Câu 57: Phát biểu nào dưới đây là đúng: A- Thông tin quang Coheren có tác dụng tăng dải tần công tác B-Lợi ích chính của TT quang Coheren là làm tăng tỷ số tín / tạp C-Thông tin quang Coheren được áp dụng rộng rãi trong mạng viễn thông D-Thông tin quang Coheren có cấu trúc đơn giản và giá thành hạ Câu 58: Phát biểu nào dưới đây là sai: A-TT quang Coheren có các ưu điểm của một hệ thống thu đổi tần B-Tỉ số SNR ở đầu ra máy thu quang Coheren được cải thiện C-Khác biệt cơ bản của TTquang Coheren so với TTquang thường chủ yếu ở phần máy thu D-Thông tin quang Coheren sử dụng các sóng mang quang không cần độ ổn định cao. Câu 59: Trong TT quang Coheren, Laser dao động nội : A-Có cấu tạo giống như Laser ở phần phát B-Có cấu tạo giống như Laser ở phần phát nhưng tần số có thể điều chỉnh được C-Làm việc ở một tần số cố định D-Làm việc ở tần số khác xa tần số sóng mang quang của tín hiệu thu Câu 60: Phát biểu nào dưới đay là sai: A-Tách sóng Heterodyne cho ra trung tần khác không B-Tách sóng Heterodyne cho ra trung tần bằng với tần số sóng mang quang C-Trong tách sóng Homodyne, tần số dao động nội trùng với tần số sóng mang quang D-Tách sóng Homodyne cho trung tần ra bằng không 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Phạm Quốc Cường, Đỗ Văn Việt Em, Phạm Quốc Hợp, Kỹ thuật thông tin quang1, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, 2009. [2]. Vũ Văn San, Hệ thống thông tin quang, Nhà xuất bản Bưu điện, 2004. [3]. Cao Hồng Sơn, Cao Phán, Cơ sở kỹ thuật thông tin quang, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, 2001. [4]. Rajiv Ramaswami and Kumar N. Sivarajan, Optical Networks: A practical perspective, Morgan Kaufmann Publishers, 2nd edition, 2002. [5]. Wayne D. Grover, Mesh-based Survivable Networks: Options and Strategies for Optical, MPLS, SONET and ATM Networking, Prentice Hall, 2003. [6]. Biswanath Mukherjee, Optical WDM Networks, Springer, 2006.
File đính kèm:
- giao_trinh_tong_tin_quang_phan_2.pdf