zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kĩ thuật Viễn thông

Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin quang: Chương 2 - TS. Nguyễn Đức Nhân

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:87

Báo xấu

13
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin quang - Chương 2: Sợi quang, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Cấu tạo và phân loại sợi quang; truyền sóng ánh sáng; suy hao trong sợi quang; tán sắc trong sợi quang;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin quang: Chương 2 - TS. Nguyễn Đức Nhân

TS. Nguyễn Đức Nhân 6/02/2014 21
• Cấu tạo: – Cấu tạo: hình trụ gồm lõi và vỏ, được chế tạo từ vật liệu trong suốt – Nguyên lý truyền tín hiệu quang: phản xạ nội toàn phần  n1 > n2 – Phân loại sợi quang: • Phân bố mặt cắt chiết suất: chiết suất bậc (SI), chiết suất biến đổi (GI) • Số lượng mode truyền: sợi đa mode (MM) và sợi đơn mode (SM). • Vật liệu chế tạo: Sợi thủy tinh, sợi nhựa (plastic) 6/02/2014 22 Nguyễn Đức Nhân
• Phân loại: Sợi đơn mode (SM) Sợi đa mode chiết suất bậc (MM-SI) Sợi đa mode chiết suất biến đổi (MM-GI) 6/02/2014 23 Nguyễn Đức Nhân
• Một số loại sợi quang khác: 6/02/2014 24 Nguyễn Đức Nhân
• Cơ sở truyền sóng: – Trong môi trường đồng nhất, ánh sáng truyền thẳng – Khi gặp bề mặt phân cách giữa hai môi trường: một phần phản xạ, còn một phần khúc xạ 6/02/2014 25 Nguyễn Đức Nhân
• Cơ sở truyền sóng: – Phản xạ toàn phần  Cơ sở truyền ánh sáng trong sợi quang 6/02/2014 26 Nguyễn Đức Nhân
• Một số khái niệm cơ bản: – Khẩu độ số NA: Xác định góc tiếp nhận ánh sáng cực đại của sợi quang 6/02/2014 27 Nguyễn Đức Nhân
• Một số khái niệm cơ bản: – Mode truyền: • Mỗi mode là một họ tia sáng ứng với một góc lan truyền cho phép xác định (Theo lý thuyết tia) • Mỗi mode là một nghiệm của phương trình sóng (xác định từ phương trình Maxwell) xác định kiểu phân bố trường điện từ lan truyền trong sợi quang (Theo lý thuyết truyền sóng) 6/02/2014 28 Nguyễn Đức Nhân
• Sợi đa mode chiết suất bậc (MM-SI): – Sợi truyền nhiều mode (hoặc tia sáng) – Quỹ đạo các tia lan truyền có dạng zigzac, gồm 2 loại tia: tia kinh tuyến và tia nghiêng hoặc tia xoắn – Số lượng mode truyền: – Tán sắc mode lớn  giới hạn băng tần truyền dẫn của sợi 6/02/2014 29 Nguyễn Đức Nhân
• Sợi đa mode chiết biến đổi (MM-GI): – Mặt cắt chiết suất:  n1 1  (r / a) ; n( r )    ra  n1 (1  )  n2 ra  – hệ số mặt cắt chiết suất, thường   2 – Khẩu độ số: NA(r)  n 2 (r)  n 2  NAmax 1  (r / a ) 2 NAmax  n1 2 – Sợi truyền nhiều mode (hoặc tia sáng), cũng gồm 2 loại tia: tia kinh tuyến và tia nghiêng hoặc tia xoắn 6/02/2014 30 Nguyễn Đức Nhân
• Sợi đa mode chiết biến đổi (MM-GI): – Quỹ đạo các tia lan truyền có dạng đường cong hình sin do bị đổi hướng liên tục, d 2 r 1 dn  dz 2 n dr p = (2/a2)1/2 – Số lượng mode truyền: – Tán sắc mode nhỏ hơn  tăng băng tần truyền dẫn của sợi 6/02/2014 31 Nguyễn Đức Nhân
• Lý thuyết truyền sóng: – Hệ phương trình Maxwell: (2.1) (2.2) (2.3) (2.4) . Mật độ thông lượng quan hệ với các vectơ trường (2.5) (2.6) . P và M là các phân cực điện và từ tương ứng, ở sợi quang M = 0 . Quan hệ giữa P và E:  - độ cảm ứng (2.7) 6/02/2014 32 Nguyễn Đức Nhân
• Lý thuyết truyền sóng: – Hệ phương trình Maxwell: . Lấy curl ptr (2.1) và sử dụng ptr (2.2), (2.5), (2.6) thu được phương trình sóng (2.8) . Lấy khai triển Fourier (2.9) . Trong miền tần số ptr (2.8) có dạng (2.10) . Hằng số điện môi phụ thuộc tần số (2.11) . Quan hệ giữa hằng số điện môi với chiết suất và hệ số suy hao (2.12) 6/02/2014 (2.1 33 Nguyễn Đức Nhân 2)
• Lý thuyết truyền sóng: – Hệ phương trình Maxwell: . Sử dụng hệ thức (2.13) . Phương trình sóng thu được (2.14) . Tổng cộng có 3 thành phần . Tương tự ta cũng có (2.15) . Giải các phương trình sóng (2.14), (2.15) thu được các mode trong sợi quang. 6/02/2014 34 Nguyễn Đức Nhân
• Lý thuyết truyền sóng: – Các mode sợi quang: . Trong sợi quang có các mode sau -Mode dò: Giam hãm một phần trong lõi và dễ suy hao do bức xạ công suất khỏi lõi khi lan truyền bởi hiệu ứng xuyên ngầm của sợi (fiber-tunnel effect) - Mode bức xạ: không bị giam hãm ở lõi, nằm ngoài góc nhận cực đại của sợi và bị khúc xạ khỏi lõi - Mode dẫn: các mode có hệ số truyền dẫn . Xét sợi SI và chuyển sang toạ độ trụ 6/02/2014 35 Nguyễn Đức Nhân
• Lý thuyết truyền sóng: – Các mode sợi quang: . E và H trong tọa độ trụ (2.16) . Phương trình sóng trong tọa độ trụ (2.17) trong đó toán tử Laplace (2.18) . V× chØ Ez và Hz là các thành phần độc lập, các thành phần khác có thể thu được từ các thành phần này. 6/02/2014 36 Nguyễn Đức Nhân
• Lý thuyết truyền sóng: – Các mode sợi quang: . Đối với thành phần z ta có (2.19) . Giải ptr (2.19) sử dụng phương pháp tách biến (2.20) . Thay (2.20) vào (2.19) thu được 3 ptr vi phân thường (2.21) (2.22) (2.23) 6/02/2014 37 Nguyễn Đức Nhân
• Lý thuyết truyền sóng: – Các mode sợi quang: . Ptr (2.21) có nghiệm . Ptr (2.22) có nghiệm  = exp(im), m – số nguyên,  tuần hoàn theo 2 . Ptr (2.23) có nghiệm là hàm Bessel (2.24) Trong đó (2.25) (2.26) . Sử dụng điều kiện biên - F phải hữu hạn khi r = 0  A’ = 0 - F = 0 tại r =   C’ = 0 6/02/2014 38 Nguyễn Đức Nhân
• Lý thuyết truyền sóng: – Các mode sợi quang: . Nghiệm tổng quát của ptr (2.19) có dạng  AJ (pr)exp(im  )exp(i β z) ra Ez   m (2.27) CKm (qr)exp(im  )exp(i β z) ra . Tương tự  BJ m (pr)exp(im  )exp(i β z) ra Hz   (2.28)  DKm (qr)exp(im  )exp(i β z) ra 6/02/2014 39 Nguyễn Đức Nhân
• Lý thuyết truyền sóng: – Các mode sợi quang: . Các thành phần khác được tính từ các thành phần Ez vµ Hz trong lõi (2.29) (2.30) (2.31) (2.32) . Các phương trình tương tự trong vỏ bằng cách thay p2 bằng -q2 6/02/2014 40 Nguyễn Đức Nhân

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2432 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.