Kỹ thuật thông tin quang - Bài 3: Các thông số của sợi quang

Bài này bao gồm các nội dung sau: Suy hao. Tán sắc. Thiết kế tuyến truyền dẫn quang. Bài tập. Giúp các bạn nắm được nột dung kiến thức môn học được dễ dàng hơn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật thông tin quang - Bài 3: Các thông số của sợi quang KYÕ THUAÄT THOÂNG TIN QUANGBaøi 3: CAC THONG SOÁ CUA SÔÏI CAÙC THOÂNG SO CUÛA SÔI QUANG NOÄI DUNGSuy hao (Attenuation)Taùn saéc (Dispersion) ( p )Thieát keá tuyeán truyeàn daãn quangBaiBaøi taäp SUY HAO (ATTENUATION)Ñònh nghóa: P1 = P(0) P2 = P(L) L α ⋅L − P ( L ) = P ( 0 ) × 10 10P(0) : coâng suaát ôû ñaàu sôi (z = 0 ); (W, mW,μm…) cong suat ô ñau sôïiP(L): coâng suaát ôû cöï ly z=L tính töø ñaàu sôïi; (W, mW,μm…)α : heä soá suy hao trung bình; (dB/km) SUY HAO (ATTENUATION)- Ñoä suy hao cuûa sôïi quang: P1 (mW) A ( dB ) = 10 l lg P2 (mW) A (dB) = P1 (dBm) P2(dBm) )-- Heä soá suy hao hay suy hao trung bình: A (d B ) α (d B / K m ) = L (K m ) SUY HAO (ATTENUATION)- Coâng thöùc logarit: lg ab = lg a + lg b a lg = lg a − lg b g g g b lg a b = b lg a- Ñôn vò tính coâng suaát (dBW, dBm, …) P(dBW) = 10.lgP(W) P(dBm) 10.lgP(mW) P(dB ) = 10 l P( W) P(dBμ) = 10.lgP(μW) … SUY HAO (ATTENUATION)Caùc nguyeân nhaân gaây ra suy hao:− Suy hao do haáp thuï (Absorption) + Haáp thuï taïp chaát kim loaïi: ñoä suy hao phuï thuoäc vaøo o Loaïi taïp chaát: Cu, Fe, Mn, … o Noàng ñoää tap chaát giaù trò cho pheùp SUY HAO (ATTENUATION)+ Haáp thuï ion OH-: ñoä suy hao phuï thuoäc vaøo o Noàng ñoä ion OH- giaù trò cho pheùp SUY HAO (ATTENUATION)+ Haáp thuï töû ngoaïi vaø hoàng ngoaïi: o Suy hao do baûn chaát cuûa vaät lieäu cheá taïïo (thuûy tinh) o Phuï thuoäc böôùc soùng aùnh saùng: suy hao thaáp nhaát taïi böôùc soùng g y 1550nm ñoái vôùi sôïi quang baèng thuûy tinh (khoaûng 0.2 dB/km) Giôùi haïn heä soá suy hao toái thieåu cuûa sôïi quang Laøm caùch naøo ñeå coù theå cheá taïo sôïi quang coù suy hao nhoû hôn 0,2dB/km 0 2dB/km (ví duï 0,001dB/km)? du 0 001dB/km)?α (dB/Km) Haáp thuï hoàng ngoaïi 100 Haáp thuï cöïc tím 10 1 0.1 0.01 600 800 1000 1200 1400 1600 λ(nm) SUY HAO (ATTENUATION)− Suy hao do uoán cong + Uoán cong (macro bend) + Vi uoán cong (micro bend) SUY HAO (ATTENUATION)− Suy hao do taùn xaï Rayleigh (Rayleigh Scattering) + Khi soùng ñieän töø truyeàn trong moâi tröôøng ñieän moâi gaëp nhöõng choã khoâng ñoàng nhaát (coù kích thöôùc cuûa khoaûng 1/10 böôùc soùng) seõ xaûy ra hieän töôïng taùn xaï. + Nhöõng cho khoâng ñoàng nhaát: Nhöng choã khong ñong nhat: o Do caùch saép xeáp khoâng ñoàng nhaát cuûa nguyeân töû thuûy tinh o Botï khoâng khí o V át nöùùt Veá … SUY HAO (ATTENUATION)+ Caùc tia saùng truyeàn qua nhöõng choå khoâng ñoàng nhaát seõ toûa ra nhieàu höôùng: Moät phaàn nang löôïng aùnh sang bò phaân tan ra nhieàu phan naêng löông anh saùng phan taùn nhieu höôùng khaùc nhau khoâng truyeàn ñi xa ñöôïc (khuùc xaï ra ngoøai lôùp boïc, truyeàn ngöôïc veà ñaàu sôïi quang…) Gay Gaây ra suy hao cho sôïi quang sôi+ ÖÙng duïng trong maùy ño quang doäi OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) SUY HAO (ATTENUATION)Ñaëc tuyeán suy hao:− Toång hôïp caùc ñaëc tuyeán suy hao cuûa caùc nguyeân nhaân gaây ra suy hao khaùc nhau− Khaùc nhau tuøy theo loaïi sôïi− D a treâân ñaëc tuyeáán suy hao naøøy, vuøøng b ùc soùùng ( ûa Döï ñ h böôù (cöû soå böôùc soùng) söû duïng ñöôïc xaùc ñònh− 3 cöûa soå böôùc soùng: cöa so böôc song: + 850nm + 1300nm + 1550 1550nmSUY HAO (ATTENUATION) 1978 TAÙN SAÉC (DISPERSION)Ñònh nghóa:− L ø hi än töôïng khi ñöa moäät xung anh sang h p vao ñ à La hieä töô ñö ù h ù heï ø ñau sôïi quang laïi nhaän ñöôïc moät xung aùnh saùng roäng hôn ôû cuoái sôïi Pi Pi /2 Po Po /2 L τi τo− Ñoä taùn saéc toång coäng cuûa sôïi quang: D = τ o − τ i2 2 TAÙN SAÉC (DISPERSION)Nguyeân nhaân gaây ra taùn saéc:− Do söï cheânh leäch veà thôøi gian truyeàn cuûa caùc tia saùng (caù ( ùc mode soùùng) t ùn saééc do ñöôøøng truyeààn hay t ùn d ) taù d ñö t h taù saéc mode (modal dispersion)− AÙnh saùng do nguoàn quang phaùt ra trong moät khoaûng böôùc soùng + vaän toác truyeàn pha cuûa moãi böôùc soùng laïi khaùc nhau thôøi gian truyeàn cuûa caùc böôùc soùng khaùc nhau taùn saéc saéc theå (chromatical dispersion) p + Taùn saéc chaát lieäu (material dispersion) + Taùn saéc daãn soùng (waveguide dispersion) TAÙN SAÉC (DISPERSION) Taùn saéc toång coäng (Total Dispersion): Dt = D 2 mod +D 2 chr dt = d 2 mod + ...