Bài giảng Cơ sở truyền thông sợi quang: Chương 2 - HV Bưu chính viễn thông

Chương 2 Bài giảng Cơ sở truyền thông sợi quang trình bày các vấn đề cơ bản của phần sợi quang như: Cấu trúc và phân loại sợi quang, mô tả quang hình quá trình truyền ánh sáng trong sợi quang truyền sóng ánh sáng trong sợi quang, các tham số cơ bản của sợi, suy hao tán sắc hiệu ứng phi tuyến một số loại sợi quang mới cáp sợi quang.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cơ sở truyền thông sợi quang: Chương 2 - HV Bưu chính viễn thông HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN CƠ SỞ TRUYỀN THÔNG SỢI QUANG Bộ môn: Thông tin quang - Khoa VT1 Năm biên soạn: 2010 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Nội dung 1 Tổng quan về kỹ thuật thông tin quang 2 Sợi quang Chương 3 Bộ phát quang 4 Bộ thu quang 5 Một số vấn đề trong thiết kế truyền TTQ đơn kênh điểm – điểm www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 2 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG SỢI QUANG  Cấu trúc và phân loại sợi quang  Mô tả quang hình quá trình truyền ánh sáng trong sợi quang  Truyền sóng ánh sáng trong sợi quang  Các tham số cơ bản của sợi  Suy hao  Tán sắc  Hiệu ứng phi tuyến  Một số loại sợi quang mới  Cáp sợi quang www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 3 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI SỢI (1)  Sîi quang: Lµ èng dÉn sãng cã kh¶ n¨ng mang th«ng tin d­íi d¹ng ¸nh s¸ng. KÝch th­íc rất nhá. Professor Charles Kao ph¸t minh ra sîi quang, nhËn gi¶I th­ëng IEE tõ Pro. J ohn Midwinter. (1998 at IEE Savoy Place, London, UK) www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 4 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI SỢI (2)  CÊu tróc sîi quang: . CÊu tróc h×nh trô, ®­îc chÕ t¹o tõ vËt liÖu trong suèt . Lâi sîi cã chiÕt suÊt n1 . Vá sîi cã chiÕt suÊt n2 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI SỢI (3)  Ph©n lo¹i sîi quang: • Dùa theo vËt liÖu chÕ t¹o: thuû tinh hoÆc chÊt dÎo hoÆc thuû tinh ®a thµnh phÇn • Dùa theo mÆt c¾t chiÕt suÊt: chiÕt suÊt bËc (SI) hoÆc chiÕt suÊt biÕn ®æi (GI) • Dùa theo sè l­îng mode truyÒn: ®a mode (MM) hoÆc ®¬n mode (SM) • Dùa theo c¸c chøc n¨ng ®Æc biÖt www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 6 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI SỢI (4)  C¸c lo¹i sîi quang sö dông trong VT: www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 7 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG MÔ TẢ QUANG HÌNH (1)  TruyÒn ¸nh s¸ng trong sîi ®a mode bËc (MM-SI) Sîi truyÒn nhiÒu mode (coi mçi mode lµ mét tia s¸ng øng víi mét gãc lan truyÒn cho phÐp). www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 8 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG MÔ TẢ QUANG HÌNH (2)  TruyÒn ¸nh s¸ng trong sîi ®a mode bËc (MM-SI) Quü ®¹o c¸c tia lan truyÒn cã d¹ng zigzag, gåm 2 lo¹i tia: tia kinh tuyÕn (a) vµ tia nghiªng hoÆc tia xo¾n (b). www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 9 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG MÔ TẢ QUANG HÌNH (3)  TruyÒn ¸nh s¸ng trong sîi ®a mode bËc (MM-SI) •KhÈu ®é sè NA: •Sè l­îng mode truyÒn M V2/2 trong ®ã V =2 .a.NA/ •T¸n s¾c mode lín Giíi h¹n dung l­îng mang th«ng tin cña sîi www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 10 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG MÔ TẢ QUANG HÌNH (4)  TruyÒn ¸nh s¸ng trong sîi ®a mode graded (MM-GI) n1 1 (r / a ) ;          r a •MÆt c¾t chiÕt suÊt:n( r ) n1 (1 ) n2 ;            r a Trong ®ã: a - b¸n kÝnh lâi, lµ hÖ sè mÆt c¾t x¸c ®Þnh d¹ng biÕn ®æi chiÕt suÊt trong lâi, =2 t­¬ng øng víi mÆt c¾t parabol. •Sîi truyÒn nhiÒu mode hoÆc vµ còng cã 2 lo¹i tia: tia kinh tuyÕn vµ tia nghiªng hoÆc tia xo¾n •Quü ®¹o c¸c tia lan truyÒn cã d¹ng ®­êng cong h×nh sin do bÞ ®æi h­íng liªn tôc khi truyÒn trong sîi. Víi =2, quü ®¹o c¸c tia cã thÓ m« t¶ r =rocos(pz)+(ro’/p)sin(pz) khi r BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG MÔ TẢ QUANG HÌNH (5)  TruyÒn ¸nh s¸ng trong sîi ®a mode graded (MM-GI) •Sè l­îng mode truyÒn M V2/4 trong ®ã V =2 .a.NA/ •T¸n s¾c mode nhá h¬n nhiÒu so víi sîi SI T¨ng dung l­îng mang th«ng tin cña sîi www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 12 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG TRUYỀN SÓNG ÁNH SÁNG TRONG SỢI (1)  TruyÒn ¸nh s¸ng trong sîi ®¬n mode (SM) •MÆt c¾t chiÕt suÊt th­êng cã d¹ng SI •KÝch th­íc sîi bÐ, ®é lÖch chiÕt suÊt nhá •Sîi chØ truyÒn mét mode •Kh«ng cã t¸n s¾c mode •§Ó hiÓu ®Æc tÝnh truyÒn ¸nh s¸ng trong sîi ®¬n mode ph¶i sö dông lý thuyÕt truyÒn sãng. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 13 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG TRUYỀN SÓNG ÁNH SÁNG TRONG SỢI (2)  TruyÒn ¸nh s¸ng trong sîi ®¬n mode (SM) Hệ ph­¬ng tr×nh Maxwell: . Sîi quang: vËt liÖu c¸ch ®iÖn, ®¼ng h­íng vµ tuyÕn tÝnh . Qu¸ tr×nh truyÒn sãng ¸nh s¸ng trong säi qua ...