Chương 3: TRUYỀN SÓNG QUA CÁP QUANG pdf

   Chương 3: TRUYỀN SÓNG QUA CÁP QUANG 1. Giới thiệu 2. Nguyên lý truyền ánh sáng trong cáp quang 3. Suy hao trong sợi quang 4. Tán sắc    1. Giới thiệu    1. Giới thiệu  Cáp quang  !"#$%&'()&*+, -./01%231!!34513*  6$-$78%0 9:&;0.<:&;,*  =45>(7)?@&A4BC DE#FGH8&IJ.?#I *   K 1. Giới thiệu  L0#M?&N;!O1P3 AQ&%?@&A:*  6M?J?@&#<!2 P2R!21PR3#!2R&!21RR3M< S.HM?!2%&'@&?@&*   T 1. Giới thiệu  U!"/ Multimode: P !"%&'7()&%A7 VF/ WP2!28/!XA7VY:% #Z%* W[%!2!!28/MG!X%L\]* Single mode ^XA789AY:% #)%&'9*  ]M?#$/ W]HA-AD!J!_`H* W+(H:B#a&&H<. #F*   b 1. Giới thiệu  c&#$/ WR4<#F* W^&M?7<1?@&4-$#M?- #'&d'&AI#@&3* WP&7()&( We()&!#-AB&.f? A%X*6'&;M?()& H<* WP !"#)&F(< We()&Hg+@&hM>(?#$7 !H#)f&!"%(* Wig=9A-#)8&I@&+@&9 jA-&<487%*   k 2. Nguyên lý truyền ánh sáng trong cáp quang / / 2!&l231mRQ2 &&l231mRQ2 nn r r rr v c n ε µ εµ εµ µε ==== 6oCM<#H 6#)CM<#H 31 = r µ r n ε = ]:&/ Chỉ số khúc xạ n của vật liệu: Định luật phản xạ và khúc xạ ánh sáng: 6B&j78/ góc tới = góc phản xạ 6B&jA,8P2/   φφ nn =   p 2. Nguyên lý truyền ánh sáng trong cáp quang Phản xạ toàn phần, góc tới hạn:  θ n 2 n 1 > n 2 tia e. Tia khúc xạ (refracted) tia Ph n xả ạ k t TIR k i k r  φ  φ c φ  qn  = φ c φφ >  Góc giới hạn    n n c = φ [-./ Ống dẫn sóng quang dựa trên 2 nguyên lý: 78a<< φ φ n 1 n 2 <n 1 P%&'%H!_@&)HA,8M.*   q 2. Nguyên lý truyền ánh sáng trong cáp quang    r c n n φ = n8      c c c n n π θ θ θ φ = = − Góc tới tối đa/ P&%o#B&jP2 8n θ ∆≈−== ]\     8n nnn θ Khẩu độ số (Numerical aperture): [-H$&#$-est/ n8    c n n θ φ =  n8     c n n θ φ = −   n8   n n n θ = −   n nn − =∆ Sai lệch khúc xạ tương đối giữa lõi và lớp bọc: ( )         − =⇒ − n nn o      8 θ   n 2. Nguyên lý truyền ánh sáng trong cáp quang =(!"/R?@&#M?:o-uHA,8 *TT.5j)&A-uHA,8 *T*e%&'#M?%?@&oAA(* 3 P?@&-AC&#HI&v 3 [-&I&v P)A,8fuHA,8/ iC&#H-%B/ [-&/ nTp*n TT* T*TT*   = − = − =∆ n nn *nnTp*nTT*  =×=∆≈ nNA ( ) n b*n*n8 ===⇒ −− NA o θ [...]... trong cỏp quang Cỏc loi cỏp quang 11 2 Nguyờn lý truyn ỏnh sỏng trong cỏp quang S mode c duy trỡ trong si quang Tn s chun hoỏ, hay thụng s ct, hay s V rt thụng dng xỏc d d nh s mode c duy trỡ : 2 2 V = 0 n1 n2 0 NA Mi mode khỏc nhau cú mt giỏ tr c bit cho tn s chun hoỏ V m thp hn giỏ tr ny, mode ú ó b loi tr S mode: 1 2 N V 2 12 2 Nguyờn lý truyn ỏnh sỏng trong cỏp quang Vớ d: mt si quang c ch... ca si quang; b) s mode c duy trỡ Mt si quang cú ch s khỳc x bc c ch to vi lừi cú ch s khỳc x bc l 1.52; ng kớnh 29um Sai lch ch s khỳc x l 0.0007 Nú hot ng ti bc súng 1.3um Tỡm a) s V; b) s mode si quang duy trỡ; c) nờu rừ tờn cỏc mode ú 20 BI TP 5 6 7 8 Mt si quang cú ch s khỳc x bc vi lừi cú ch s khỳc x l 1.5, sai lch ch s khỳc x l 0.0005, hot ng bc súng 1.2um a) lừi cú ng kớnh bao nhiờu si quang. .. liu: do trong mt si cỏp quang, vn tc ỏnh sỏng cng nh chit xut ca quang si l mt hm s ca bc súng ỏnh sỏng tớn hiu D :ch s tỏn x t = Dm 3dB m 3dB :b rng ph ngun sỏng 16 5 Tỏn sc Vớ d: mt si quang cú ch s khỳc x ca lừi l 1.55, sai lch khỳc x l 0.0258 Xỏc nh tỏn sc intermodal trờn 1 km v ton b tỏn sc trờn 12.5 km chiu di ca si quang Gi s si quang c dựng vi ngun sỏng 0.8um, b rng ph 1.5nm Giỏ tr ca tỏn sc... si quang hot ng n mode; b) loi mode n no c truyn trong si quang Mt si quang a mode cú ch s khỳc x bc vi lừi cú ch s khỳc x l 1.5 v lp bc l 1.498 Tỡm a) h s tỏn sc intermodal; b) ton b tỏn sc cho chiu di 18 km; c) tc bit cc i cho phộp Nu si quang trong bi 6 hot ng ti bc súng 1.1um vi ngun sỏng cú rng 1.5nm Tớnh ton b tỏn sc vt liu Mt si quang a mode cú ch s khỳc x bc hot ng ti bc súng 1.3um cú h... hiu õy l vn quan trng vi tuyn tc cao, ng truyn dn di 15 5 Tỏn sc Cỏc loi tỏn sc: + Tỏn sc liờn modes (tỏn sc intermodal) do chựm tia sỏng truyn theo nhiu ng khỏc nhau trong lừi cỏp quang rng z n1 z Step index t = = v Graded index c 1 n1 z 2 t = 8c + Tỏn sc dn súng: do hng s lan truyn ph thuc khụng tuyn tớnh vo vn tc ( bc súng) trong ng dn quang + Tỏn sc vt liu: do trong mt si cỏp quang, vn tc... nh nht iu kin truyn n mode l: V < 2.405 13 3 Suy hao trong si quang Suy hao do hp th:Sự không tinh khiết của sợi quang là nguyên nhân chủ yếu của suy hao ( do các kim loại chuyển tiếp như : Sắt ,Crôm , Coban, Đồng và độ ẩm của OH ) Suy hao do tỏn x: xuất hiện khi có sự thay đổi chiết suất của sợi quang xảy ra trong 1 vùng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng sử dụng Suy hao do cỏp b un cong Suy hao do cỏc... 1 2 3 4 Mt si cỏp quang cú v bc thy tinh c ch to vi lừi thy tinh cú ch s khỳc x 1.5 v lp bc c ch tỏc cú ch s khỳc x sai lch i 0.0005 Tỡm a) ch s khỳc x lp bc; b) gúc phn x trong ti hn; c) gúc ngoi thu ti hn; d) khu s Lừi thy tinh cú ch s 1.62 dựng to si quang cú ch s khỳc x bc vi na gúc thu hỡnh nún 5 Tỡm a) gúc phn x ti hn trong, b) ch s khỳc x lp bc; c) sai lch ch s khỳc x Si quang trong bi 1... B rng xung thu c tr = t w + t (tot ) t w : rng xung truyn Vn tc truyn d liu cc i 1 B(max) = 5t r 18 5 Tỏn sc Vớ d: mt si quang n mode hot ng ti bc súng 1.3um cú ton b tỏn sc vt liu l 2.81ns v ton b tỏn sc ng dn súng l 0.495ns Xỏc nh b rng xung thu c v xp x tc bit cc i cho si quang nu nh cỏc xung c truyn vi b rng 0.5ns Ton b tỏn sc: 2 2 2 2 2 2 t (tot ) = t (imd ) + t (md ) + t ( wgd ) = 0 + 2.81... N V 2 12 2 Nguyờn lý truyn ỏnh sỏng trong cỏp quang Vớ d: mt si quang c ch to t thu tinh cú ch s khỳc x 1,55 v lp bc l vt liu thu tin khỏc cú ch s khỳc x lỏ 1,51 Truyn c ỏnh sang vo trong si quang t khụng khớ si quang cú ng kớnh lừi l v c dung ti bc súng ỏnh sỏng Tỡm ch ch s V ca nú v s mode c h tr d 50à m = 62.5 T s ng kớnh bc song l : = 0 s V = 0.8à m d d d n n NA = n1 2 = n1 2 1 2 = 67.3 0 0 0... 1.1um vi ngun sỏng cú rng 1.5nm Tớnh ton b tỏn sc vt liu Mt si quang a mode cú ch s khỳc x bc hot ng ti bc súng 1.3um cú h s tỏn sc intermodal l 10ns/km, vt liu l 0.5ns/km v ng dn súng l 0.8ns/km Si quang di 18 km Tỡm a) ton b tỏn sc hiu dng; b) tc bit cc i 21 .    Chương 3: TRUYỀN SÓNG QUA CÁP QUANG 1. Giới thiệu 2. Nguyên lý truyền ánh sáng trong cáp quang 3. Suy hao trong sợi quang 4. Tán sắc . ) n b*n*n8 ===⇒ −− NA o θ    2. Nguyên lý truyền ánh sáng trong cáp quang Các loại cáp quang    2. Nguyên lý truyền ánh sáng trong cáp quang     n n d d V n n