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. John 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 < n1
. Líp phñ ®Öm cã t¸c dông b¶o vÖ sîi
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 5
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 )  
ra
 n1 (1   )  n 2 ;
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<a.
•KhÈu ®é sè:
www.ptit.edu.vn
NA ( r ) 
n ( r )  n 2  NA
2
2
max
1  (r / a )

NA
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
max
 n1
2
Trang 11
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 quang tu©n theo c¸c ph¬ng
tr×nh Maxwell:
(2.1)
(2.2)
(2.3)
(2.4)
. MËt ®é th«ng lîng quan hÖ víi c¸c vect¬ trêng
(2.5)
(2.6)
. P vµ M lµ c¸c ph©n cùc ®iÖn vµ tõ t¬ng øng, ë sîi quang M = 0
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 14
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
TRUYỀN SÓNG ÁNH SÁNG TRONG SỢI (3)
 TruyÒn ¸nh s¸ng trong sîi ®¬n mode (SM)
Ph¬ng tr×nh sãng ®Æc trng cho sîi quang:
. Tõ c¸c ph¬ng tr×nh Maxwell, lÊy curl ptr (2.1) vµ sö dông ptr (2.2), (2.5),
(2.6) thu ®îc ph¬ng tr×nh sãng:
(2.7)
. Tæng céng cã 3 thµnh phÇn
. T¬ng tù ta còng cã
(2.8)
. Gi¶i c¸c ph¬ng tr×nh sãng (2.7), (2.8) thu ®îc c¸c mode trong sîi quang.
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 15
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
TRUYỀN SÓNG ÁNH SÁNG TRONG SỢI (4)
 C¸c mode trong sîi quang:
. Trong sîi quang cã c¸c mode sau:
- Mode dß: Giam h·m mét phÇn trong lâi vµ suy hao do bøc x¹ c«ng suÊt
khái lâi khi lan truyÒn bëi hiÖu øng xuyªn ngÇm cña sîi (fiber-tunnel
effect) hoÆc bÊt k× mode cã
- Mode bøc x¹: kh«ng bÞ giam h·m ë lâi, n»m ngoµi gãc nhËn cùc ®¹i cña
sîi vµ bÞ khóc x¹ khái lâi
- Mode dÉn: c¸c mode cã hÖ sè truyÒn dÉn
. XÐt sîi SI vµ chuyÓn sang to¹ ®é trô:
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 16
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
TRUYỀN SÓNG ÁNH SÁNG TRONG SỢI (5)
 Sîi ®¬n mode:
. ChØ truyÒn 1 mode c¬ b¶n duy nhÊt, mode LP01 hoÆc 2 HE11
. §iÒu kiÖn ®¬n mode:
V < 2,405
(2.9)
. Ph©n bè trêng Ex hoÆc Ey:
(2.10)
. GÇn ®óng d¹ng Gauss:
(2.11)
w0 - b¸n kÝnh trêng hay ®êng kÝnh trêng mode (MFD) = 2w0
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 17
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
TRUYỀN SÓNG ÁNH SÁNG TRONG SỢI (6)
 Sîi ®¬n mode:
. DiÖn tÝch hiÖu dông (spot size):
(2.12)
. HÖ sè giam h·m:
(2.13)
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 18
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG (1)
 Kh¸i niÖm:
. T¸n s¾c trong sîi quang g©y ra sù d·n réng xung ¸nh s¸ng khi lan truyÒn.
. C¸c lo¹i t¸n s¾c quan träng:
- T¸n s¾c mode
- T¸n s¾c vËt liÖu
- T¸n s¾c èng dÉn sãng
- T¸n s¾c mode ph©n cùc
. VËn tèc pha:
. VËn tèc nhãm:
. §é trÔ nhãm:
www.ptit.edu.vn
vp 
vg 
dz
dt
d


(2.14)
 = n/c
(2.15)
k = /c
k
d
1
d
 

vg
d
hay
 
1 d
c dk
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
(2.16)
Trang 19
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG (2)
 T¸n s¾c mode:
. Nguyªn nh©n:
- Sîi truyÒn nhiÒu mode
- Mçi mode truyÒn cã vËn tèc nhãm kh¸c nhau (mçi mode cã h»ng sè lan
truyÒn kh¸c nhau)
 LÖch thêi gian truyÒn g©y ra t¸n s¾c mode
. §èi víi sîi MM-SI:
§é lÖch thêi gian truyÒn gi÷a tia ng¾n nhÊt (mode bËc thÊp nhÊt) vµ tia
dµi nhÊt (mode bËc cao nhÊt).
(2.17)
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 20
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG (3)
 T¸n s¾c mode:
. §èi víi sîi MM-GI
- C¸c tia cã qu·ng ®êng ng¾n lan truyÒn víi vËn tèc chËm vµ ngîc l¹i.
- Sîi GI cã mét mÆt c¾t chiÕt suÊt tèi u ë ®ã ®é trÔ thêi gian lµ nhá nhÊt.
- §é lÖch thêi gian truyÒn gi÷a tia ng¾n nhÊt (mode bËc thÊp nhÊt) vµ tia
dµi nhÊt (mode bËc cao nhÊt)
(    opt ) L

n

 1
(   2 )c
T  
2
n

L
1


2c
www.ptit.edu.vn
  opt
(2.18)
 = opt
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 21
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG (4)
 T¸n s¾c vËt liÖu:
. Nguyªn nh©n:
- ¸nh s¸ng truyÒn trong sîi quang kh«ng ®¬n s¾c mµ cã ®é réng phæ x¸c
®Þnh.
- Téc ®é lan truyÒn cña c¸c thµnh phÇn phæ lµ kh¸c nhau (do chiÕt suÊt lµ
hµm cña bíc sãng)
 C¸c thµnh phÇn phæ cã thêi gian truyÒn lÖch nhau g©y ra t¸n s¾c vËt
liÖu
DM
2
2
1  dn
d n dn 
 d n

 


 
2
2
d
c  d
d
d 
c d
d
[ps/(nm.km)]
(2.19)
. §é d·n xung v× nguån cã ®é réng phæ  do t¸n s¾c vËt liÖu
lµ
(2.20)
 = DM..L
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 22
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG (5)
 T¸n s¾c èng dÉn sãng:
. Nguyªn nh©n:
- ¸nh s¸ng truyÒn trong sîi kh«ng ®¬n s¾c mµ cã ®é réng phæ x¸c ®Þnh.
- Do h»ng sè lan truyÒn lan lµ hµm cña a/ nªn vËn tèc nhãm cña c¸c thµnh
phÇn phæ lµ kh¸c nhau  C¸c thµnh phÇn phæ cã thêi gian truyÒn lÖch
nhau g©y ra t¸n s¾c èng dÉn sãng.
. HÖ sè t¸n s¾c èng dÉn sãng:
2
n 1   d ( Vb
 V
Dw 
 

2
d
 dV
c 
dV
d
V d
)


(2.21)
. §é d·n xung v× nguån cã ®é réng phæ
 do t¸n s¾c èng dÉn sãng lµ:
 = Dw..L
www.ptit.edu.vn
(2.22)
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 23
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG (6)
. Trong sîi ®¬n mode, hÖ sè t¸n s¾c s¾c thÓ:
D = DM + DW
(2.23)
. Sîi ®¬n mode th«ng thêng:
D = 0 t¹i   1310 nm
D = 15-20 ps/(nm.km)
t¹i  = 1550 nm
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 24
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG (7)
 T¸n s¾c bËc cao:
. Nguyªn nh©n: do D  0 trong d¶i bíc sãng n»m trong phæ xung quang
quanh ZD.
. §Æc trng bëi ®é dèc t¸n s¾c: S = dD/d  hoÆc
(2.24)
Trong ®ã:
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 25
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG (8)
 T¸n s¾c mode ph©n cùc (PMD):
. Nguyªn nh©n:
- Sîi ®¬n mode cã 2 mode ph©n cùc trùc giao
- Do sîi thùc tÕ kh«ng hoµn h¶o nªn mçi mode cã chØ sè mode kh¸c nhau
(birefringence)
§é lÖch chØ sè mode
(2.25)
- Xung quang truyÒn trong sîi mét phÇn n¨ng lîng mang bëi mét tr¹ng th¸i
ph©n cùc (trôc nhanh), phÇn kia mang bëi tr¹ng th¸i kh¸c (trôc chËm)  t¸n
s¾c mode ph©n cùc (PMD).
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 26
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
SUY HAO TRONG SỢI QUANG (1)
 Kh¸i niÖm:
• Suy hao lµ sù suy gi¶m c«ng suÊt cña tÝn hiÖu quang khi lan truyÒn qua
sîi quang
• Sù thay ®æi c«ng suÊt quang trung b×nh truyÒn trong sîi tu©n theo
®Þnh luËt Beer:
dP/dz = -P
(2.77)  - hÖ sè suy hao
• C«ng suÊt t¹i kho¶ng c¸ch truyÒn dÉn L:
P(L) = P(0).exp(-L)
• HÖ sè suy hao:
(2.27)
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
(2.26)
(2.28)
Trang 27
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
SUY HAO TRONG SỢI QUANG (2)
 C¸c nguyªn nh©n g©y suy hao:
• Suy hao do hÊp thô
• Suy hao do t¸n x¹
• Suy hao do uèn cong
• C¸c suy hao kh¸c
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 28
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
SUY HAO TRONG SỢI QUANG (3)
 Suy hao do hÊp thô:
• Gåm 2 lo¹i chÝnh:
HÊp thô ngoµi
HÊp thô thuÇn
• HÊp thô ngoµi: do cã mÆt cña c¸c ion t¹p chÊt.
- Ion kim lo¹i chuyÓn tiÕp (Fe, Cu, Co, Ni, Mn vµ Cr): hÊp thô m¹nh trong
d¶i bíc sãng 0,6 - 1,6 m. (suy hao < 1 dB/km, lîng t¹p chÊt < 1 ppb).
- ion OH- : hÊp thô chÝnh (cã mÆt cña h¬i níc trong thuû tinh).
§Ønh hÊp thô chÝnh t¹i 2,7 m vµ c¸c ®Ønh hÊp thô kh¸c 1,39;1,24;0,95
m.
(suy hao < 1 dB/km, nång ®é ion OH- ph¶i < 10-8. HiÖn nay, nång ®é ion
OH- cã thÓ ®¹t < 1 ppb).
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 29
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
SUY HAO TRONG SỢI QUANG (4)
 Suy hao do hÊp thô:
• HÊp thô thuÇn: do sự hÊp thô cña thuû tinh t¹o nªn sîi.
- HÊp thô cùc tÝm ( < 0,4 m):
C¸c photon kÝch thÝch ®iÖn tö trong d¶i ho¸ trÞ vµ kÝch thÝch lªn møc
n¨ng lîng cao h¬n (Céng hëng hay chuyÓn tiÕp ®iÖn tö).
- HÊp thô hång ngo¹i ( > 7 m):
T¬ng t¸c gi÷a c¸c liªn kÕt dao ®éng vµ trêng cña tÝn hiÖu quang (Céng hëng dao ®éng).
Do b¶n chÊt v« ®Þnh h×nh cña thuû tinh c¸c céng hëng nµy ë d¹ng c¸c d¶i
hÊp thô cã ®u«i dµi më réng vµo vïng nh×n thÊy.
HÊp thô thuÇn trong d¶i 0.8-1.6 m < 0,1 dB/km.
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 30
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
SUY HAO TRONG SỢI QUANG (5)
 Suy hao do t¸n x¹:
• Nguyªn nh©n:
• Sù thay ®æi vi m« vÒ mËt ®é trong vËt liÖu
• Sù th¨ng gi¸ng thµnh phÇn trong vËt liÖu chÕ t¹o sîi
• C¸c khuyÕt tËt hoÆc cÊu tróc kh«ng ®ång nhÊt trong qu¸ tr×nh
s¶n xuÊt sîi
• Quan träng: Sù th¨ng gi¸ng mËt ®é dÉn ®Õn c¸c th¨ng gi¸ng
ngÉu nhiªn cña chiÕt suÊt n cì < bíc sãng   T¸n x¹ Rayleigh
Suy hao tõ t¸n x¹ Ray leigh:
(2.29)
Trong ®ã h»ng sè C n»m trong ph¹m vi 0,7-0,9 (dB/km).m4
R = 0.12 - 0,16 dB/km t¹i 1,55 m
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 31
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
SUY HAO TRONG SỢI QUANG (6)
 Suy hao do uèn cong:
• Cã 2 kiÓu:
Uèn cong vÜ m«
Vi uèn cong
• Uèn cong vÜ m«: b¸n kÝnh uèn cong lín so víi ®êng kÝnh sîi
- Khi b¸n uèn cong R gi¶m dÇn, suy hao t¨ng theo hµm mò ~ exp(-R/Rc),
Rc = a/NA
- ë sîi ®a mode: Sè lîng mode truyÒn dÉn trong sîi bÞ uèn cong nhá h¬n
sîi th¼ng.
2/3
Sè lîng mode hiÖu dông:
www.ptit.edu.vn

  2  2a  3

N eff  N  1 
 

2  R
2 n 2 kR





2
N 
( n1 ka ) 
2
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1






 

(2.30)
Trang 32
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
SUY HAO TRONG SỢI QUANG (7)
 Suy hao do uèn cong
• Vi uèn cong: b¸n kÝnh uèn cong nhá theo trôc
• Do qu¸ tr×nh s¶n xuÊt sîi quang vµ chÕ t¹o c¸p sîi quang t¹o lùc
nÐn kh«ng ®Òu lªn bÒ mÆt.
• C¸c mÐo d¹ng ngÉu nhiªn quanh trôc sîi  bÒ mÆt kh«ng ph¼ng
hoµn toµn  ghÐp cÆp n¨ng lîng mode gi÷a c¸c mode dÉn vµ c¸c
mode dß hoÆc kh«ng dÉn
• §Ó gi¶m suy hao vi uèn cong bäc thªm líp ®Öm chÞu nÐn b»ng
polyme.
§èi víi sîi SM chän tham sè V s¸t víi gi¸ trÞ c¾t
www.ptit.edu.vn
V = 2,0 - 2,4
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 33
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
SUY HAO TRONG SỢI QUANG (8)
 §Æc tuyÕn suy hao trong sîi ®¬n mode
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 34
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
SUY HAO TRONG SỢI QUANG (9)
 C¸c suy hao kh¸c:
• Suy hao do sù kh«ng hoµn h¶o cÊu tróc sîi quang
• Suy hao do hµn nèi
• Suy hao trong m«i trêng hidrogen vµ chiÕu x¹ gamma
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 35
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
HIỆU ỨNG PHI TUYẾN (1)
• Trêng quang khi lan truyÒn trong sîi quang:
E(z+dz)=E(z)exp[(-/2+i+P(z,t)/2)dz]
(2.31)
trong ®ã:  - hÖ sè phi tuyÕn =(2/)(n2/Aeff) ; n2 - chiÕt suÊt phi tuyÕn
• HiÖu øng phi tuyÕn chØ ¶nh hëng khi c«ng suÊt quang trong lâi sîi lín
( nhá)
• C¸c hiÖu øng phi tuyÕn trong sîi quang:
-T¸n x¹ kÝch thÝch ( lµ thùc):
+ T¸n x¹ Raman kÝch thÝch (SRS)
+ T¸n x¹ Brillouin kÝch thÝch (SBS)
- §iÒu chÕ pha phi tuyÕn ( lµ ¶o): + Tù ®iÒu chÕ pha (SPM)
+ §iÒu chÕ pha chÐo (XPM)
+ Trén bèn sãng (FWM)
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 36
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
MỘT SỐ LOẠI SỢI QUANG MỚI (1)
• Thay ®æi DW ®Ó thay ®æi D  C¸c sîi quang míi
- Sîi dÞch t¸n s¾c
- Sîi t¸n s¾c ph¼ng
- Sîi bï t¸n s¾c
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 37
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
CÁP SỢI QUANG (1)
 S¶n xuÊt sîi quang:
. S¶n xuÊt theo 2 giai ®o¹n:
- ChÕ t¹o ph«i: Cã kÝch thíc dµi ~ 1 m, ®êng kÝnh ~ 2 cm.
Sử dụng c¸c ph¬ng ph¸p sau:
+ Ph¬ng ph¸p bay h¬i l¾ng ®äng bªn trong (IVD)
+ Ph¬ng ph¸p bay h¬I l¾ng ®äng bªn ngoµi (OVD)
+ Ph¬ng ph¸p bay h¬I l¾ng ®äng ®Çu trôc (AVD)
- KÐo sîi
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 38
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
CÁP SỢI QUANG (2)
 S¶n xuÊt sîi quang:
Tạo phôi
Ph«i thuû tinh
Lß nung
Bäc líp thø
nhÊt cña vá
polyme
Bäc líp thø hai
cña vá polyme
Lµm l¹nh
§Ìn UV
§Ìn UV
Con l¨n
Têi
èng quÊn sîi
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 39
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
CÁP SỢI QUANG (3)
 S¶n xuÊt sîi quang: (VËt liÖu chÕ t¹o)
- Ph¬ng ph¸p thay ®æi chiÕt xuÊt:
0,6961663 2
n2- 1 =
n
2 - (0,0684043)2
0,4079426 2
+
1,54
2- (0,1162414)2
1,50
1,52
2- (9,896161)2
1,46
1,47
1,44
1,46
1,42
1,45
0,6
1,0
www.ptit.edu.vn
1,8
2,0
3,0
 [m]
4,0
1,440
TiO2
ZrO2
1,48
1,48
1,40 0
+
n
1,49
1,50
0,8974794 2
Al2O3
GeO2
P2 O 5
B2O3
F
5
10
Nång ®é %
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
15
Trang 40
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
CÁP SỢI QUANG (4)
 CÊu tróc c¸p sîi quang:
Vá PE
ngoµi cïng
B¨ng nh«m tr¸ng
nhùa hai mÆt
C¸p cèng
- PhÇn lâi:
. PhÇn tö gia cêng
. C¸c èng ®Öm (khèi èng ®Öm)
. C¸c sîi d©y ®ång ®Ó cÊp nguån
. C¸c phÇn tö ®én & chÊt ®iÒn ®Çy
Lâi c¸p
- PhÇn vá:
. Vá PE thø nhÊt bäc ngoµi lâi (1mm)
. Líp chèng Èm vµ chèng gÆm nh¾m
. Vá PE ngoµi cïng (1,5-2 mm)
Lâi c¸p
Vá PE
ngoµi cïng
B¨ng thÐp
m· kÏm
ChÊt ®iÒn
®Çy
www.ptit.edu.vn
C¸p ch«n
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 41
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
CÁP SỢI QUANG (5)
 Mét sè c¸p sîi quang:









MÆt c¾t ngang c¸p ch«n trùc tiÕp
CÊu tróc cña c¸p biÓn
CÊu tróc
cña c¸p treo
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 42
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
CÁP SỢI QUANG (6)
 KÕt nèi c¸p sîi quang (yÕu tè ¶nh hëng):
- ChÊt lîng mÆt c¾t ®Çu sîi:
+ Kh«ng ph¼ng nh½n, låi lâm.
+ DÝnh bôi vµ c¸c chÊt bÈn.
+ Kh«ng vu«ng gãc víi trôc sîi.
- VÞ trÝ t¬ng ®èi gi÷a hai ®Çu sîi:
+ LÖch trôc
+ LÖch t©m
+ Khe hë
- C¸c th«ng sè hai sîi kh¸c biÖt nhau: ®êng kÝnh lâi, ®êng kÝnh lâi, NA, ®é
mÐo ...
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 43
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
CÁP SỢI QUANG (7)
 KÕt nèi c¸p sîi quang (connector):
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 44
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
CÁP SỢI QUANG (8)
 KÕt nèi c¸p sîi quang (connector):
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 45
BÀI GIẢNG MÔN
KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG
CÁP SỢI QUANG (9)
 KÕt nèi c¸p sîi quang (hµn nãng ch¶y):
3
4
4
1
7
5
6
2
8
1- Lâi sîi
5- Sîi quang 2
2- Diode ph¸t quang 6- Bé khuÕch ®¹i
3- Sîi quang 1
7- Bé t¸ch quang
4- Trôc t©m
8- Bé vi xö lý
www.ptit.edu.vn
BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1
Trang 46
Descargar

Chuong2