APD thường được sử dụng trong các hệ thống quang nào?

Số mode trong sợi quang được xác định bởi công thức và phụ thuộc vào các yếu tố sau:

• Đường kính sợi quang (a): Số mode tỉ lệ thuận với bình phương đường kính của sợi quang. Do đó, đáp án A đúng.
• Khẩu độ số (NA): Số mode tỉ lệ thuận với bình phương khẩu độ số NA. Do đó, đáp án B đúng.
• Bước sóng ánh sáng (λ): Số mode tỉ lệ nghịch với bình phương bước sóng ánh sáng. Do đó, đáp án C đúng.

Vì cả ba đáp án A, B và C đều đúng, nên đáp án D là đáp án chính xác nhất.

Hai đặc điểm quan trọng nhất của sợi quang cần quan tâm khi thiết kế hệ thống là độ rộng băng tần và tổn hao trên sợi quang. Độ rộng băng tần (bandwidth) quyết định khả năng truyền tải dữ liệu, trong khi tổn hao (attenuation) ảnh hưởng đến khoảng cách truyền dẫn tối đa mà tín hiệu quang có thể đi được trước khi cần khuếch đại. Các yếu tố khác như giá thành, tính bảo mật, trọng lượng, và tán sắc cũng quan trọng nhưng ít được ưu tiên hàng đầu hơn so với băng thông và tổn hao khi thiết kế hệ thống truyền dẫn quang.

APD (Avalanche Photodiode) so với PIN diode có ưu điểm chính là độ nhạy cao hơn. Điều này là do APD sử dụng hiệu ứng nhân avalanche để khuếch đại tín hiệu quang điện, giúp phát hiện các tín hiệu rất yếu mà PIN diode có thể không nhận ra được.

• A. Dòng tối nhỏ hơn: Mặc dù dòng tối là một yếu tố quan trọng trong các detector, nhưng đây không phải là ưu điểm nổi bật nhất của APD so với PIN diode. Trên thực tế, APD thường có dòng tối lớn hơn PIN diode.
• B. Tốc độ hoạt động chậm hơn: APD thường có tốc độ hoạt động tương đương hoặc nhanh hơn PIN diode, tùy thuộc vào thiết kế và ứng dụng cụ thể.
• C. Giá thành thấp hơn: APD thường có giá thành cao hơn PIN diode do cấu trúc phức tạp và yêu cầu về điện áp hoạt động cao hơn.

Tán sắc lớn gây ra sự mở rộng xung tín hiệu khi truyền trên sợi quang, làm giảm khoảng cách truyền dẫn tối đa. Để tăng cự ly truyền dẫn trong trường hợp này, ta cần tăng công suất phát quang để bù đắp suy hao tín hiệu do tán sắc gây ra. Các phương án khác không phù hợp vì:

• Tăng/giảm tốc độ truyền trên sợi quang không trực tiếp giải quyết vấn đề tán sắc.
• Giảm công suất phát quang sẽ làm giảm cự ly truyền dẫn, chứ không tăng.

Để giảm suy hao do uốn cong trong sợi quang, cần thiết kế sợi quang có độ chênh lệch chiết suất nhỏ và hoạt động ở bước sóng dài hơn. Điều này là do:

• Độ chênh lệch chiết suất nhỏ: Khi độ chênh lệch chiết suất giữa lõi và lớp vỏ nhỏ, ánh sáng ít bị phản xạ toàn phần tại biên giới giữa lõi và lớp vỏ hơn. Điều này giúp giảm thiểu sự mất mát năng lượng khi sợi quang bị uốn cong.
• Bước sóng dài hơn: Bước sóng dài hơn ít bị tán xạ hơn so với bước sóng ngắn. Khi sợi quang bị uốn cong, ánh sáng bước sóng ngắn dễ bị tán xạ ra khỏi lõi hơn, gây ra suy hao. Do đó, sử dụng bước sóng dài hơn sẽ giúp giảm suy hao do uốn cong.

Do đó, đáp án C là đáp án chính xác nhất.