Quang điện tử và thông tin quang sợi -Chương 1

QĐT là ngành học liên quan đến sựtương tác của các quá trình điện tử vớiánh sáng và các quá trình quang học.- Các linh ki?n trong đó có sự chuyển đổinăng l-ợng : điện sang ánh sáng vàng-ợc lại đ-ợc gọi là linh kiện quang điệntử
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Quang điện tử và thông tin quang sợi -Chương 1 quang ®iÖn tö vμ quangth«ng tin quang sîi VLKT 2007 Më ®Çu- Q§T lµ ngµnh häc liªn quan ®Õn sùt−¬ng t¸c cña c¸c qu¸ tr×nh ®iÖn tö víi¸nh s¸ng vµ c¸c qu¸ tr×nh quang häc.- C¸c linh kiện trong ®ã cã sù chuyÓn ®æin¨ng l−îng : ®iÖn sang ¸nh s¸ng vµng−îc l¹i ®−îc gäi lµ linh kiÖn quang ®iÖntöDevices for Optical Communications♦ Mét hÖ th«ng tin sîi quang gåm ba bé phËn chÝnh: bé ph¸t, kªnh truyÒn tin vµ bé thu. Bé ph¸t:+ Bé ®iÒu biÕn (modulator) cã hai chøc n¨ng: - ChuyÓn c¸c b¶n tin ®iÖn sang d¹ng thÝch hîp - Ghi tÝn hiÖu lªn sãng mang cña nguån sãng mang.Cã hai d¹ng ®iÒu biÕn: ®iÒu biÕn t−¬ng tù (analog) vµ ®iÒu biÕn sè (digital)+ Nguån sãng mang (carrier source) dïng hai lo¹i nguån LED (light emitting diode) vµ LD (laser diode) Kªnh truyÒn tin (information channel) cã chøc năng ®−a tÝn hiÖu tõ bé ph¸t ®Õn bé thu : Sîi quang ; Bé khuÕch ®¹i quang; Bé lÆp (cho hÖ truyÒn sè). Bé thu + Bé t¸ch sãng (detector) : t¸ch th«ng tin ®· ®−îc truyÒn ®i ra khái sãng mang ( dïng photodiode) + Bé khuÕch ®¹i + Bé xö lý♦§é réng b¨ng (band width) cña c¸c b¶n tin kh¸c nhau:TiÕng nãi 4KHz Kªnh ®iÖn tho¹i ®¬n.©m nh¹c 10KHz §µi ph¸t AM.©m nh¹c 200KHz §µi ph¸t FM.TruyÒn hình ®µi truyÒn hình 6MHz♦Khi tÝn hiÖu t−¬ng tù (analog signals) ®−îc truyÒn ®i theo kÜ thuËtsè tèc ®é bit phô thuéc vµo tÇn suÊt lÊy mÉu (sample) vµ d¹ngm· ho¸ .Lý thuyÕt lÊy mÉu (sampling theoreme) : mét tÝn hiÖu t−¬ng tù cã thÓ®−îc truyÒn ®i nguyªn vÑn nÕu ®−îc lÊy mÉu víi tÇn suÊt Ýt nhÊt b»ng2 lÇn tÇn sè cao nhÊt chøa trong tÝn hiÖu♦§Ó biÓu diÔn c«ng suÊt tØ ®èi dïng Decibels: dB = 10 log10 P2/P1 P2 > P1 → dB cã gi¸ trÞ (+) khuÕch ®¹i P2 < P1 → suy hao dB cã gi¸ trÞ (-) §Ó biÓu diÔn c«ng suÊt tuyÖt ®èi, lÊy P1 = 1mW lµm chuÈn. P2 tÝnh b»ng dBm = 10 log10 P2 (mW). Ch−¬ng 1 Linh kiÖn dÉn sãng quang vµ sîi quang 1.1 Sãng ®iÖn tõ. 1.1.1 HÖ ph−¬ng tr×nh Maxwell.1. CÆp ph−¬ng trình Maxwell thø nhÊt: ®Þnh luËt cảm øng ®iÖn tõ vµ sù kh«ng tån t¹i cña mét nguån tõ tr−êng nh− tõ tÝch ε = ⎡∇ ×ε ⎤ = − ∂∂Β rot ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ (1.1) t ( ) divΒ = ∇ ⋅ Β = 0 (1.2)2. CÆp ph−¬ng tr×nh Maxwell thø hai: chØ ra mèi liªn quan gi÷a tõ tr−êng vµ dßng ®iÖn dÞch, dßng ®iÖn dÉn vµ nguån gèc cña vect¬ c¶m øng ®iÖn D lµ ®iÖn tÝch: ∂D (1.3) rotH = ⎡∇ × Η ⎤ = J + ⎣ ⎦ ∂t (1.4) divD = (∇.D ) = ρC¸c ph−¬ng tr×nh Maxwell d−íi d¹ng vi ph©n tr×nh bµy theokiÓu ph−¬ng tr×nh v« h−íng, theo thµnh phÇn cña vect¬: ∂ε y ∂εz ∂Bx − =− ∂t ∂y ∂z ∂Bx ∂By ∂Bz ∂εx ∂εz + + =0 ∂By (1.5) (1.6) ∂x ∂y ∂z − =− ∂z ∂x ∂t ∂ε y ∂ε x ∂Bz − =− ∂x ∂y ∂t ∂H z ∂H y ∂D − = jx + x ∂y ∂z ∂t ∂Dx ∂Dy ∂Dz =ρ + + (1.7) (1.8) ∂Dy ∂H x ∂H z ∂x ∂y ∂z − = jy + ∂z ∂x ∂t ∂H y ∂H x ∂D − = jz + z ∂x ∂y ∂t ε D = ε 0ε (1.9) B = μ0 μ H (1.10) ε J =σ (1.11)1.1.2 Ph−¬ng tr×nh sãng ®èi víi tr−êng ®iÖn tõ.Tõ c¸c ph−¬ng tr×nh Maxwell, chøng minh sù tån t¹i cña sãng®iÖn tõ. Xét m«i tr−êng ®ång nhÊt, trung hoµ (ρ = 0) vµ kh«ng dÉn ®iÖn. ⎡∇ ⎡∇ × ε ⎤ ⎤ = − μμ ⎡∇ × ∂H ⎤ rot.rot.ε = 0⎢ ⎥ ⎣⎣ ⎦⎦ (1.12) ∂t ⎦ ⎣ ε + ...