Linh kiện tách sóng quang có nhiệm vụ gi?

Hệ thống Coherent (Coherent detection system) sử dụng phương pháp điều chế tín hiệu tiên tiến và kỹ thuật tách sóng đồng bộ (coherent detection) để thu tín hiệu.

• Đặc điểm của hệ thống Coherent:
  • Sử dụng phương pháp điều chế: Coherent detection thường sử dụng các phương pháp điều chế phức tạp như điều chế pha (PSK) hoặc điều chế biên độ vuông góc (QAM). Các phương pháp này cho phép truyền tải nhiều bit thông tin trên mỗi symbol, giúp tăng hiệu quả sử dụng băng thông.
  • Độ nhạy thu cao: Kỹ thuật tách sóng đồng bộ cho phép hệ thống thu tín hiệu yếu hơn so với tách sóng không đồng bộ (ví dụ: tách sóng bao). Điều này làm tăng khoảng cách truyền dẫn hoặc giảm công suất phát cần thiết.
  • Tách sóng đồng bộ: Tách sóng đồng bộ đòi hỏi phải khôi phục chính xác pha và tần số sóng mang tại phía thu. Khi thực hiện tốt, nó sẽ cải thiện tỷ lệ lỗi bit (BER) so với tách sóng không đồng bộ. Tuy nhiên, nếu quá trình đồng bộ không hoàn hảo, nó có thể làm giảm hiệu suất.

Phân tích các đáp án:

• A. Chỉ sử dụng phương pháp điều chế ngoài: Hệ thống Coherent có thể sử dụng nhiều phương pháp điều chế khác nhau, không nhất thiết chỉ là điều chế ngoài.
• B. Độ nhạy thu cao làm tăng khoảng cách thông tin: Đúng, độ nhạy thu cao cho phép hệ thống nhận được tín hiệu yếu hơn, do đó tăng khoảng cách truyền dẫn.
• C. Tách sóng đồng bộ làm tăng BER so với tách sóng không đồng bộ: Sai, tách sóng đồng bộ (khi thực hiện tốt) làm giảm BER so với tách sóng không đồng bộ.
• D. Các câu trả lời a, b đều đúng: Sai, vì câu a không đúng.

Vậy, đáp án đúng là B.

Phân tích các đáp án:

• A. Laser có công suất phát lớn nhất và phát ra ánh sáng không kết hợp: Sai. Laser phát ra ánh sáng kết hợp.
• B. Led phát cạnh và Laser đều tạo ánh sáng dựa vào nguyên lý phát xạ kích thích: Đúng. Cả hai đều dựa trên nguyên tắc này.
• C. Laser có độ rộng đường phố hẹp và nhạy với nhiệt độ nhiều hơn so với Led phát mặt, Led phát cạnh: Đúng. Laser có độ rộng đường phố hẹp và độ nhạy nhiệt cao hơn.
• D. Led phát mặt có công suất phát tương đương Laser nhưng giá thành cao hơn: Sai. Laser có công suất lớn hơn nhiều và giá thành thường cao hơn LED.

Vậy đáp án đúng là B và C. Tuy nhiên, do chỉ chọn được 1 đáp án nên ta chọn đáp án đầy đủ và chính xác nhất là C. Laser có độ rộng đường phổ hẹp và rất nhạy với nhiệt độ so với LED phát mặt và LED phát cạnh. Điều này là do cơ chế hoạt động của laser, nơi mà sự khuếch đại ánh sáng xảy ra trong một môi trường cộng hưởng hẹp, làm cho nó rất nhạy cảm với các thay đổi nhỏ trong điều kiện môi trường như nhiệt độ. Sự thay đổi nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến các đặc tính của môi trường khuếch đại và do đó ảnh hưởng đến bước sóng và công suất của laser. LED phát mặt và LED phát cạnh, mặt khác, ít nhạy cảm hơn với nhiệt độ vì chúng không dựa vào một môi trường cộng hưởng hẹp và quá trình phát xạ của chúng ít bị ảnh hưởng bởi các thay đổi nhiệt độ.

Để giảm suy hao do uốn cong trong sợi quang, cần thiết kế sợi quang với 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 hơn và ít bị rò rỉ ra ngoài khi sợi quang bị uốn cong. Điều này giúp giảm suy hao do uốn cong.
• Bước sóng dài hơn: Ở bước sóng dài hơn, ánh sáng ít bị tán xạ và hấp thụ hơn, do đó ít bị mất mát khi sợi quang bị uốn cong. Bước sóng dài cũng ít nhạy cảm hơn với các bán kính cong nhỏ.

Vì vậy, đáp án A là đáp án đúng nhất.

APD (Avalanche Photodiode) là một loại diode quang hoạt động dựa trên hiệu ứng thác avalanche để khuếch đại dòng quang. Do khả năng khuếch đại tín hiệu yếu, APD thường được sử dụng trong các hệ thống quang có yêu cầu cao về độ nhạy, cụ thể là trong các hệ thống truyền dẫn quang tốc độ cao và cự ly dài.

• A. Cự ly truyền dẫn ngắn: APD không nhất thiết chỉ dùng cho cự ly ngắn, mặc dù nó có thể được sử dụng.
• B. Hệ thống chất lượng thấp: APD được sử dụng để cải thiện chất lượng tín hiệu, không phải trong các hệ thống chất lượng thấp.
• C. Tốc độ truyền dẫn cao và rất cao: APD phù hợp với các hệ thống tốc độ cao vì nó có thể khuếch đại tín hiệu yếu ở tốc độ cao.
• D. Cự ly truyền dẫn dài: APD đặc biệt hữu ích trong các hệ thống cự ly dài vì nó giúp bù đắp suy hao tín hiệu trên đường truyền.

Vậy, đáp án phù hợp nhất là D. Cự ly truyền dẫn dài vì APD thường được sử dụng để khuếch đại tín hiệu yếu trong các hệ thống truyền dẫn quang đường dài. Tuy nhiên, đáp án C cũng khá phù hợp, nhưng đáp án D nhấn mạnh vào yêu cầu về độ nhạy trong khoảng cách lớn, điều này quan trọng hơn trong việc sử dụng APD. Do đó, câu này có thể coi là có 2 đáp án đúng là C và D, tuy nhiên D nhấn mạnh vào ứng dụng đặc trưng nhất của APD.

Hiện tượng phi tuyến trong sợi quang xảy ra khi các tham số của tín hiệu quang (như chiết suất) phụ thuộc vào cường độ (công suất) của ánh sáng. Điều này có nghĩa là, khi công suất ánh sáng trong sợi quang tăng lên, các đặc tính của sợi quang cũng thay đổi, gây ra các hiệu ứng phi tuyến. Các đáp án khác không mô tả chính xác hiện tượng phi tuyến.