Tham khảo bài thuyết trình 'bài giảng thông tin quang nâng cao - phan 2', kỹ thuật - công nghệ, kĩ thuật viễn thông phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng thông tin quang nâng cao - Phan 2
- Néi dung m«n häc Th«ng tin quang n©ng cao
PhÇn 1: Tæng quan vÒ kü thuËt th«ng tin quang
Gi¶ng viªn: Hoµng Văn Vâ
PhÇn 2: C¸c phÇn tö c¬ b¶n trong kü thuËt th«ng tin quang
Gi¶ng viªn: Hoµng Văn Vâ
PhÇn 3: C¬ së kü thuËt th«ng tin quang
Gi¶ng viªn: Hoµng Văn Vâ
PhÇn 4: HÖ thèng th«ng tin quang
Gi¶ng viªn: Vò TuÊn L©m
PhÇn 5: Mét sè c«ng nghÖ quang tiªn tiÕn
Gi¶ng viªn: Vò TuÊn L©m
1
- PhÇn 2: C¸c phÇn tö c¬ b¶n trong kü thuËt
th«ng tin quang
1. Sîi quang
2. C¸c phÇn tö biÕn ®æi ®iÖn - quang
(ph¸t quang)
3. C¸c phÇn tö biÕn ®æi quang - ®iÖn
(thu quang)
2
- SỢI QUANG
1. Cấu trúc sợi quang
2. Vật liệu chế tạo sợi quang
3. Phân loại sợi quang
4. Truyền sóng ánh sáng trong sợi quang
5. Các tham số cơ bản của sợi quang
6. Một số loại sợi quang mới
7. Cáp sợi quang
8. Chế tạo sợi quang
9. Kết nối sợi quang
3
- 1. CẤU TRÚC SỢI QUANG
ĐÞnh nghÜa
CÊu tróc
Mét sè kÝch th-íc th«ng dông cña sîi quang
4
- 1. CẤU TRÚC SỢI QUANG
ĐÞnh nghÜa:
Lµ èng dÉn sãng cã kh¶ năng mang th«ng tin d-íi
d¹ng ¸nh s¸ng. KÝch th-íc rất nhá.
Professor Charles Kao ph¸t minh ra sîi quang, nhËn
gi¶i th-ëng IEE tõ Pro. John Midwinter.
(1998 at IEE Savoy Place, London, UK)
5
- 1. CẤU TRÚC SỢI QUANG
CÊu tróc:
Hình 1
CÊu tróc c¬ b¶n cña sîi quang gåm 3 líp:
• Líp lâi hình trô th-êng lµm b»ng vËt liÖu trong suèt (thñy tinh hay
nhùa) cã chØ sè chiÕt suÊt lín (n1) cã t¸c dông truyÒn lan ¸nh s¸ng
theo h-íng song song víi trôc cña nã.
• Líp vá ph¶n x¹ th-êng lµm b»ng thuû tinh hay b»ng nhùa víi chiÕt
suÊt n2 n1, cã cÊu tróc hình trô ®ång t©m vµ bao quanh líp lâi, cã
t¸c dông giam giữ ¸nh s¸ng trong líp lâi.
• Líp vá b¶o vÖ b»ng nhùa hay sîi tæng hîp, cã t¸c dông b¶o vÖ lâi
vµ gia c-êng thªm ®é bÒn cña sîi.
6
- 1. CẤU TRÚC SỢI QUANG
Mét sè kÝch th-íc th«ng dông cña sîi quang:
Đ-êng kÝnh Đ-êng kÝnh Đ-êng kÝnh
Lo¹i
líp lâi (m) líp vá (m) líp b¶o vÖ (m)
250/500
I 8-10 125
250/500
II 50 125
250/500
III 62,5 125
250/500
IV 85 125
250/500
V 100 140
(TÝnh chÊt, -u nh-îc ®iÓm vµ ph¹m vi øng dông cña tõng lo¹i sîi - xem
tµi liÖu: L¾p ®Æt hÖ thèng th«ng tin c¸p sîi quang, nhµ xuÊt b¶n B-u
®iÖn- 1998)
7
- 2. VẬT LiỆU CHẾ TẠO SỢI QUANG (1)
C¸c yªu cÇu cña vËt liÖu chÕ t¹o sîi quang
ĐÆc ®iÓm vËt liÖu chÕ t¹o sîi quang
C¸c lo¹i sîi quang trªn quan ®iÓm vËt liÖu chÕ t¹o sîi
VËt liÖu chÕ t¹o c¸c sîi quang:
Sîi lâi thuû tinh, vá thuû tinh,
Sîi lâi thuû tinh, vá chÊt dÎo,
Sîi lâi chÊt dÎo, vá chÊt dÎo.
8
- 2. VẬT LiỆU CHẾ TẠO SỢI QUANG (3)
C¸c yªu cÇu cña vËt liÖu chÕ t¹o sîi quang:
ĐÓ b¶o ®¶m truyÒn th«ng tin trong c¸c hÖ thèng th«ng tin quang, c¸c
vËt liÖu ®Ó chÕ t¹o sîi quang ph¶i b¶o ®¶n c¸c yªu cÇu sau:
VËt liÖu ph¶i ®¶m b¶o t¹o ®-îc c¸c sîi dÉn quang dµi, m¶nh vµ
mÒm dÎo.
VËt liÖu ph¶i ®¶m b¶o thËt trong suèt t¹i c¸c b-íc sãng lµm viÖc
th«ng dông, t¹o cho sîi truyÒn tÝn hiÖu tèt, Ýt bÞ suy hao.
C¸c vËt liÖu chÕ t¹o ra lâi vµ vá cña sîi ph¶i cã b¶n chÊt vËt lý
t-¬ng thÝch ®Ó t¹o ra sù chªnh lÖch vÒ chØ sè chiÕt suÊt lâi vµ vá lµ
kh¸ nhá.
=> VËt liÖu thñy tinh vµ chÊt dÎo trong suèt
9
- 2. VẬT LiỆU CHẾ TẠO SỢI QUANG (5)
ĐÆc ®iÓm vËt liÖu chÕ t¹o sîi quang:
VËt liÖu thuû tinh:
Thñy tinh cã suy hao lín => Sîi ®-îc chÕ t¹o cã lâi lµ thñy tinh
suy hao lín th× dïng cho c¸c cù ly truyÒn dÉn ng¾n, tèc ®é
thÊp;
Thñy tinh cã suy hao nhá => Sîi chÕ t¹o tõ thñy tinh cã suy hao
nhá sÏ ®-îc dïng rÊt réng r·i cho c¸c cù ly xa, tèc ®é cao.
VËt liÖu chÊt dÎo:
Đèi víi c¸c tuyÕn cù ly dµi, c¸c lo¹i sîi lµm b»ng chÊt dÎo Ýt ®-îc sö
dông h¬n v× suy hao cña nã lín h¬n c¸c lo¹i sîi thñy tinh,
Nã chØ ®-îc dïng cho cù ly ng¾n, tèc ®é thÊp vµ n¬i mµ cã t¸c ®éng
c¬ häc m¹nh.
10
- 2. VẬT LiỆU CHẾ TẠO SỢI QUANG (7)
C¸c lo¹i sîi quang trªn quan ®iÓm vËt liÖu chÕ
t¹o sîi:
Trªn c¬ së vËt liÖu chÕ t¹o, cã ba lo¹i sîi sau:
Sîi lâi thuû tinh, vá thuû tinh,
Sîi lâi thuû tinh, vá chÊt dÎo,
Sîi lâi chÊt dÎo, vá chÊt dÎo.
11
- 2. VẬT LiỆU CHẾ TẠO SỢI QUANG (10)
Sîi lâi thuû tinh, vá thuû tinh
• VËt liÖu thñy tinh ®Ó chÕ t¹o líp lâi:
CÊu tróc m¹ng ph©n tö liªn kÕt hçn hîp => Thuû tinh oxit.Trong ®ã dioxit
silic (SiO2) lµ läai oxit th«ng dông nhÊt ®Ó t¹o ra sîi, chØ sè chiÕt suÊt t¹i
b-íc sãng 850nm lµ 1,458.
ĐÆc ®iÓm cña thñy tinh dioxit Silic: rÊt trong suèt ë vïng ¸nh s¸ng nh×n
thÊy vµ vïng hång ngo¹i, nhiÖt ®é lµm biÕn d¹ng chóng vµo kho¶ng
10000C, rÊt Ýt bÞ në ra khi nhiÖt ®é t¨ng; cã tÝnh bÒn vững hãa häc cao.
Mét sè vËt liÖu thñy tinh cô thÓ ®Ó chÕ t¹o sîi dÉn quang:
- GeO2- SiO2 (lâi SiO2 cã pha GeO2 ),
- P2O5- SiO2 ,
- GeO2- B2O3- SiO2.
- SiO2.
12
- 2. VẬT LiỆU CHẾ TẠO SỢI QUANG (11)
Sîi lâi thuû tinh, vá thuû tinh
• VËt liÖu thñy tinh ®Ó chÕ t¹o líp vá ph¶n x¹:
ĐÓ ®¹t ®-îc môc tiªu cña líp vá lµ t¹o ra ph¶n x¹ toµn phÇn cña c¸c tia
s¸ng truyÒn trong líp lâi cña sîi, tøc lµ t¹o ra hai lo¹i vËt liÖu cã chØ sè
chiÕt suÊt h¬i lÖch nhau.
Trªn c¬ së vËt liÖu thuû tinh cña líp lâi ng-êi ta thªm vµo mét l-îng Flo
vµ c¸c oxit kh¸c nhau nh- B2O3, GeO2 vµ P2O5.
NÕu muèn tăng chØ sè chiÕt suÊt thì thªm P2O5 hoÆc GeO2 vµo SiO2, nÕu
muèn gi¶m chØ sè chiÕt suÊt thì thªm B2O3 vµo SiO2.
Mét sè vËt liÖu thñy tinh cô thÓ ®Ó chÕ t¹o líp vá:
- SiO2,
- B2O3- SiO2,
13
- 2. VẬT LiỆU CHẾ TẠO SỢI QUANG (12)
Sîi lâi thuû tinh, vá thuû tinh
• Mét sè lo¹i sîi quang líp lâi vµ vá ph¶n x¹:
Trªn quan ®iÓm vËt liÖu thuû tinh chÕ t¹o sîi quang => Cã mét sè lo¹i
sîi quang thñy tinh nh- sau:
- Sîi cã lâi GeO2- SiO2 vµ vá ph¶n x¹ SiO2.
- Sîi cã lâi P2O5- SiO2 vµ vá ph¶n x¹ SiO2.
- Sîi cã lâi GeO2- B2O3- SiO2 vµ vá ph¶n x¹ B2O3- SiO2.
-Sîi cã lâi SiO2 vµ vá ph¶n x¹ B2O3- SiO2.
• ĐÆc ®iÓm vµ kh¶ năng øng dông:
Sîi cã lâi thuû tinh vµ vá thuû tinh cã suy hao nhá => c¸c tuyÕn th«ng
tin quang cù ly xa vµ tèc ®é cao.
14
- 2. VẬT LiỆU CHẾ TẠO SỢI QUANG (14)
Sîi lâi thuû tinh, vá chÊt dÎo
VËt liÖu thñy tinh ®Ó chÕ t¹o líp lâi:
Nh- lo¹i sîi cã lâi thuû tinh vµ vá thuû tinh.
VËt liÖu chÊt dÎo ®Ó chÕ t¹o líp vá:
Vá th-êng ®-îc chÕ t¹o tõ hçn hîp chÊt polimer (vËt liÖu nhùa
silicone) cã chØ sè chiÕt suÊt thÊp h¬n lâi dioxit silic. Gi¸ trÞ chØ
sè chiÕt suÊt vá nµy kho¶ng 1,405 t¹i b-íc sãng 850nm,
Nhùa silicone cßn tham gia vµo viÖc t¹o vá b¶o vÖ sîi dÉn
quang
15
- 2. VẬT LiỆU CHẾ TẠO SỢI QUANG (15)
Sîi lâi thuû tinh, vá chÊt dÎo
ĐÆc ®iÓm vµ kh¶ năng øng dông :
•
- Gi¸ thµnh h¹,
- Suy hao lín => Cù ly ng¾n
- Th«ng th-êng, sîi thñy tinh vá chÊt dÎo chØ sö dông ë sîi cã
chiÕt suÊt ph©n bËc víi ®-êng kÝnh lâi kh¸ lín (kho¶ng 150
®Õn 600m).
- Sîi nµy cã khÈu ®é sè rÊt lín cho phÐp sö dông c¶ c¸c lo¹i
nguån ph¸t quang cã gãc ph¸t x¹ lín, vì vËy cho phÐp gi¶m
gi¸ thµnh hÖ thèng mét c¸ch ®¸ng kÓ.
16
- 2. VẬT LiỆU CHẾ TẠO SỢI QUANG (17)
Sîi lâi chÊt dÎo, vá chÊt dÎo
• VËt liÖu chÊt dÎo ®Ó chÕ t¹o líp lâi vµ líp vá ph¶n x¹:
C¶ vËt liÖu chÕ t¹o líp lâi vµ vá ®Òu b»ng polimer, nh-ng cã
cÊu tróc hoÆc thµnh phÇn ho¸ chÊt kh¸c nhau nh»m ®Ó t¹o ra
c¸c chØ sè chiÕt suÊt lâi vµ vá kh¸c nhau.
• ĐÆc ®iÓm vµ kh¶ năng øng dông:
- KhÈu ®é sè cña sîi nµy lín cho phÐp gãc tiÕp nhËn ¸nh s¸ng
kho¶ng 700.
- Sö dông cho sîi chiÕt suÊt ph©n bËc c¶ lâi vµ vá.
- Lo¹i sîi nµy chØ ®¸p øng cù ly truyÒn dÉn rÊt ng¾n vì cã suy hao
rÊt lín.
17
- 3. PHÂN LOẠI SỢI QUANG (1)
Mét sè quan ®iÓm ph©n lo¹i
C¸c lo¹i sîi quang
ChiÕt suÊt cña c¸c lo¹i sîi quang
18
- 3. PHÂN LOẠI SỢI QUANG (3)
Mét sè quan ®iÓm ph©n lo¹i:
Ph©n lo¹i sîi theo chØ sè chiÕt suÊt,
Ph©n lo¹i theo mode truyÒn dÉn,
Ph©n lo¹i theo cÊu tróc vËt liÖu.
19
- 3. PHÂN LOẠI SỢI QUANG (5)
C¸c lo¹i sîi quang
Tiªu chÝ Lo¹i sîi
Sîi cã chØ sè chiÕt suÊt ph©n bËc
Ph©n lo¹i sîi theo chØ sè chiÕt suÊt
Sîi cã chØ sè chiÕt suÊt Gradien
Sîi ®¬n mode
Ph©n lo¹i theo mode truyÒn dÉn
Sîi ®a mode
Sîi lâi thñy tinh, vá thuû tinh
Ph©n lo¹i theo cÊu tróc vËt liÖu Sîi lâi thñy tinh, vá chÊt dÎo
Sîi lâi chÊt dÎo, vá chÊt dÎo
20
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
