intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Kỹ thuật thông tin quang: Chương 2 - Học viện CN Bưu chính Viễn thông

Chia sẻ: Cảnh Đặng Xuân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:82

Thêm vào BST
Báo xấu
333
lượt xem 45
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 2 Sợi quang, nội dung trình bày trong chương này gồm: 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; Suy hao; Tán sắc trong sợi quang; Hiệu ứng phi tuyến; Một số loại sợi quang mới; Cáp sợi quang.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật thông tin quang: Chương 2 - Học viện CN Bưu chính Viễn thông

  1. HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Fundamental of Optical Fiber Communications Giảng viên: Th.S Đỗ Văn Việt Em – Th.S Phạm Quốc Hợp Bộ môn: ộ Thông Tin Q g Quang – Khoa Viễn thông 2 g g Email: emdvv@ptit.edu.vn, pqhop@ptithcm.edu.vn
  2. KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CHƯƠNG 2 SỢI QUANG GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 2 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  3. NỘI DUNG CHƯƠNG 2 • 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 • Suy hao • Tán sắc trong sợi quang • Hiệu ứng phi tuyến • Một số loại sợi quang mới • Cáp sợi quang GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 3 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  4. Cấu Trúc Và Phân Loại Sợi Quang • Cấu tạo sợi quang Sợi quang cơ bản gồm có 2 lớp: • Lõi (core): hình trụ, bán kính a, chiết suất n1 • Lớp bọc (cladding): hình trụ, bao quanh lõi, bán kính b (b>a), chiết suất n2 (n1> n2) Vật liệu chế tạo: chất điên môi (thuỷ tinh, plastic…) Lõi Lớp bọc GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 4 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  5. Cấu Trúc Và Phân Loại Sợi Quang • Cấu tạo sợi quang (tt) Ngoài 2 lớp cơ bản, sợi quang còn được bảo vệ bởi hai lớp bên lớ bê ngoài: lớp phủ ( i ài lớ hủ (primary coating) và lớp vỏ i ) à lớ ỏ (secondary coating) Lôùp voû Lôùp p phuû Lôùp boïïc 900 um 250 um 125 um Loõi 10/50 um GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 5 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  6. Cấu Trúc Và Phân Loại Sợi Quang • Ánh sáng lan truyền trong sợi quang Ánh sáng truyền trong lõi sợi quang bằng cách phản xạ toàn phần qua l i mặt tiếp giáp giữa lõi và lớp b à hầ lại ặ iế iá iữ à lớ bọc » Ánh sáng có thể truyền được trong sợi quang bị uốn cong với một độ cong giới hạn (thỏa điều kiện phản xạ toàn phần) θ > θc θ > θ’> θc b a n2 n θ 0 n1 θ θ’ a b GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 6 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  7. Cấu Trúc Và Phân Loại Sợi Quang • Khẩu độ số Điều kiện để một tia sáng chiếu tới đầu sợi quang với góc tới φ có thể truyền đ ó ới ó hể ề được trong lõi sợi quang? i ? φ3 < φ1=φc < φ2 θ3 > θ1=θc > θ2 θ2 θ1 θ3 φ1 φ3 α = 90o - θc φ2 Lõi (n1) 3 Lớp bọc (n2) 1 2 GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 7 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  8. Cấu Trúc Và Phân Loại Sợi Quang • Khẩu độ số (tt) Kết luận: Sự phản xạ toàn phần chỉ xảy ra đối với những tia sáng có góc tới ở đầ sợi quang nhỏ h góc tới hạn i á ó ó ới đầu i hỏ hơn ó ới h φmax. Định nghĩa khẩu độ số: NA = sin θ max Ý nghĩa: NA biểu diễn khả năng ghép ánh sáng vào g gg p g trong sợi quang. Công thức xác định NA: NA = n1 − n2 = n1 2Δ 2 2 n12 − n2 2 Δ= 2 độ chênh lệch chiết suất tương đối giữa lõi và lớp bọc 2n1 GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 8 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  9. Cấu Trúc Và Phân Loại Sợi Quang • Khẩu độ số (tt) Góc nhận ánh sáng bằng 2θ max θmax 2×θmax GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 9 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  10. Cấu Trúc Và Phân Loại Sợi Quang • Khẩu độ số (tt) Vùng nhận ánh sáng có dạng hình nón Vùng nhận ánh sáng GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 10 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  11. Cấu Trúc Và Phân Loại Sợi Quang • Khẩu độ số (tt) Ví dụ 1 Một sợi quang SI có chiết suất lõi n1 = 1,50 và chiết suất lớp bọc n2 = 1,485. Hãy xác định khẩu độ số và góc nhận ánh sáng của sợi quang này. GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 11 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  12. Cấu Trúc Và Phân Loại Sợi Quang • Khẩu độ số (tt) Giải ví dụ 1 Áp dụng công thức tính khẩu độ số: NA = n1 − n2 2 2 Thế giá trị các đại lượng vào ta được kết quả: NA = 1,52 − 1,46 2 = 0,21 Theo biểu thức định nghĩa: NA = sin θ max ể A i Suy ra: θ max = 12 0 Hay góc nhận ánh sáng: 2θ max = 24 0 GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 12 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  13. Cấu Trúc Và Phân Loại Sợi Quang • Phân loại sợi quang Phân loại theo vật liệu chế tạo: • Sợi thủy tinh (All-glass fiber): lõi và lớp bọc bằng thuỷ tinh • Sợi plastic (All-plastic fiber): lõi và lớp bọc đều bằng plastic • Sợi PCS ( ợ (Plastic-Cladded Silica): lõi bằng thủy tinh, lớp bọc ) g y , p ọ làm bằng nhựa GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 13 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  14. Cấu Trúc Và Phân Loại Sợi Quang • Phân loại sợi quang (tt) Phân loại theo dạng chiết suất của lõi: • Sợi quang có chiết suất nhảy bậc SI • Sợi quang có chiết suất giảm dần GI • Sợi ợ q quang g giảm chiết suất lớp bọc g p ọ • Sợi quang dịch tán sắc DSF (Dispersion-Shifted Fiber) • Sợi quang san bằng tán sắc DFF (Dispersion-Flatened Fiber) GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 14 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  15. Cấu Trúc Và Phân Loại Sợi Quang • Phân loại sợi quang (tt) Sợi chiết suất bậc SI (Step-Index) • Dạng phân bố chiết suất: â ố ế ấ n1 ⎧ n1 , r≤a n( r ) = ⎨ n2 ⎩n2 , a ≤ r ≤ b b a 0 a b r • Các tia sáng truyền theo đường thẳng GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 15 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  16. Cấu Trúc Và Phân Loại Sợi Quang • Phân loại sợi quang (tt) Sợi GI: sợi quang có chiết suất giảm dần • Dạng phân bố chiết suất: parabol â ố ế ấ ⎧ ⎡ ⎛ r⎞ ⎤ 2 ⎪n1 ⎢1 − Δ⎜ ⎟ ⎥, r ≤ a n( r ) = ⎨ ⎢ ⎝a⎠ ⎥ ⎣ ⎦ ⎪n , a≤r ≤b ⎩ 2 • Các tia sáng truyền theo đường cong Tại sao? GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 16 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  17. Cấu Trúc Và Phân Loại Sợi Quang • Phân loại sợi quang (tt) n(r) n(r) n(r) n1 n2 r r r r r r a2 a1 0 a1 a2 a3 a2 a1 0 a1 a2 a3 a3 a1 0 a1 a3 a4 a2 a2 a4 Giam chieát suaát lôùp boc Giaûm chiet suat lôp boïc Sôïi Sôi dòch tan sac DSF taùn saéc Sôïi Sôi san bang tan sac DFF baèng taùn saéc GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 17 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  18. Cấu Trúc Và Phân Loại Sợi Quang • Phân loại sợi quang (tt) Phân loại theo số mode truyền trong sợi quang • Sợi đa mode: – Sợi SI, GI (G.651): – (50/125μm), (62.5/125μm), (100/140μm) • Sợi đơn mode SMF (Single-Mode Fiber) – Sợi đơn mode tiêu chuẩn SMF (G.652): » (9/125 μm) ( μ ) » Hệ số suy hao: 0.38 dB/km (λ=1310nm) và 0.2 dB/km (λ= 1550nm) » Hệ số tán sắc: bằng 0 tại λ=1310nm và 18ps/nm.km tại λ= 1550nm – Sợi DSF (G.653) • Sợi dịch tán sắc khác zero NZ-DSF (G.655) GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 18 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  19. Truyền Sóng Ánh Sáng Trong Sợi Quang • Cơ sở toán học Toán tử curl ix iy iz ∂ ∂ ∂ rot A = curl A = ∂x ∂y ∂z Ax Ay Az Toán tử del ∂ ∂ ∂ ∇ = ix . + i y . + iz . ∂x ∂y ∂z GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 19 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
  20. Truyền Sóng Ánh Sáng Trong Sợi Quang • Cơ sở toán học (tt) Tích hữu hướng của hai vector A và B ix iy iz A × B = Ax Ay Az Bx B y Bz r Toán tử div: div A = ∇. A Suy ra: rot A = curl A = ∇ × A GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 20 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 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.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2