Báo cáo tiểu luận đề tài trình bày tán sắc trong thông tin quang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÁI BÌNH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TIỂU LUẬN ĐỀ TÀI: Trình bày tán sắc thông n quang Sinh viên thực Lớp : : Nguyễn Minh Đức DH10 - DTCN Giảng viên hướng dẫn : Đào Thị Mơ Thái Bình, 06 tháng 09 năm 2023 MỤC LỤC Lời mở đầu Định nghĩa: Phân loại: a Tán sắc màu: Error! Bookmark not defined  b Tán sắc mode: c Tán sắc vật liệu: d Tán sắc ống dẫn sóng: e Tán sắc mode phân cực: Ảnh hưởng tán sắc thông tin quang: a Dãn xung tán sắc:  b Phương trình truyền dẫn bản: .8 c Tán sắc giới hạn cự ly truyền dẫn: d Phương pháp đo tán sắc: 10 e Phương pháp đo đáp ứng xung: 11 f Đo độ rộng băng tuyến sợi quang : 12 Ứng dụng tán sắc thông tin quang: 13 - Ứng trang trí phịng khách hay khách sạn .13 - Là thành phần cấu tạo nên dây cáp quang 13 - Hỗ trợ y học 13 KẾT THÚC CHƯƠNG I 14 Lời mở đầu  Ngày nay, hệ thống thông tin quang hệ thống thơng tin mà tín hiệu truyền dẫn định dạng ảnh sáng Môi trường truyền dẫn sợi quang (các sợi mảnh) Cáp quang trở thành phương tiện truyền dẫn hiệu mạng thuê bao Do trụ điểm hẳn phương tiện truyền dẫn khác Cáp quang ngày nhiều ninh sử dụng làm phương tiện truyền dẫn thơng tin minh có chất truyền dẫn hẳn so hệ thống truyền dẫn khác - cịn phương tiện truyền dẫn an tồn điều kiện Nó đóng vai trị đa truyền dẫn dịch vụ viễn thơng có chất lượng đồng đại như: Truyền số liệu, hội nghị truyền hình, truy nhập liệu từ xa, dẫn hạp thông tin đa phương tiện Cùng ưu điểm như: Đi vui hao thấp, để rộng hàng tần cao, đường kinh sợi nhỏ, lượng nhẹ, dục tinh cách điện cao, tiết kiệm tài nguyên CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ ẢNH HƯỞNG VỀ TÁN SẮC TRONG THÔNG TIN QUANG Định nghĩa: Tán sắc tượng sợi quang , tần số ánh sáng khác mốt khác cần thời gian khác để truyền đoạn từ điểm A đến điểm B ra, tán sắc dẫn đến co giãn xung chuyền dẫn quang, gây giao thoa ký tự, tăng lỗi bit máy thu dẫn đến giảm khoảng cách truyền dẫn Phân loại: Có loại tán sắc: a Tán sắc mode:  Nguyên nhân: Khi phóng ánh sáng vào sợi đa mode, lượng ánh sáng phân thành nhiều mode Mỗi mode lan truyền với vận tốc nhóm khác nên thời gian lan truyền chúng sợi khác Chính khác thời gian lan truyền mode gây tán sắc mode Hình 2.1: tán sắc mode sợi SI Xác định độ tán sắc mode sợi đa mode SI: Trong sợi đa mode SI tia sáng với vận tốc: Để xác định độ tán sắc mode sợi đa mode SI ta xác định độ chênh lệch thời gian lan truyền hai mode ngắn dài sợi quang chiều dài L tia tia Tia (tia ngắn nhất) trùng với trục sợi quang  θ Tia (tia dài nhất) tia ứng với góc tới góc tới hạn c - Tia : Độ dài lan chuyền: Thời gian lan chuyền: - Tia 2: Độ dài lan chuyền: Thời gian lan truyền: b Tán sắc vật liệu:  Nguyên nhân: Nguyên nhân gây tán sắc vật liệu: chênh lệch vận tốc nhóm thành phần phổ khác sợi Nó xảy vận tốc  pha sóng phẳng lan truyền mơi trường điện mơi biến đổi khơng tuyến tính với bước sóng, vật liệu gọi tồn tán sắc chất liệu đạo hàm bậc hai chiết suất theo bước sóng khác khơng ≠0 2 (   n/d    ) Ðộ trải rộng xung tán sắc vật liệu thu cách khảo sát thời gian trễ nhóm sợi quang Vận tốc pha, vận tốc nhóm: Trong tất sóng điện từ, có điểm có pha khơng đổi Ðối với sóng phẳng, điểm pha không đổi tạo nên bề mặt gọi mặt sóng Ðối với sóng ánh sáng đơn sắc lan truyền dọc theo ống dẫn sóng theo phương z (trục ống dẫn sóng), pha khơng đổi di chuyển với vận tốc pha: Tuy nhiên, thực tế khơng thể tạo sóng ánh sáng hoàn toàn đơn sắc lượng ánh sáng tổng quát tổng thành phần có tần số khác Do tình trạng tồn nhóm sóng có tần số gần giống lan truyền cho dạng cuối có dạng bó sóng Bó sóng khơng lan truyền vận tốc pha sóng thành phần mà lan truyền vận tốc nhóm: c Tán sắc ống dẫn sóng: Ðối với sợi đơn mode, nói đến tán sắc sắc thể, ngồi tán sắc vật liệu ta cịn phải xét đến tán sắc ống dẫn sóng Khi ánh sáng ghép vào sợi quang để truyền đi, phần truyền phần lõi sợi, phần nhỏ truyền phần lớp vỏ với vận tốc khác chiết suất phần lõi vỏ sợi quang khác Sự khác biệt vận tốc ( )truyền ánh sáng gây nên tán sắc ống dẫn sóng Tán sắc ống dẫn sóng hàm theo bước sóng Hình 2.2: Tán sắc ống dẫn sóng Hình 2.3: Tán sắc màu bao gồm tán sắc vật liệu tán sắc ống dẫn sóng Tán sắc tổng: Có thể thấy rõ ý nghĩa vật lý tán sắc màu so sánh lan truyền ánh sáng qua lăng kính với lan truyền ánh sáng sợi quang  Hình 2.4 Hiện tượng tán sắc ánh sáng   Hình 2.5 Ánh sáng bị tán sắc sợi quang  d Tán sắc mode phân cực: Mặc dù ta gọi sợi quang đơn mốt thực tế ln truyền mode sóng gọi chung tên Các mode sóng điện từ phân cực tuyến tính truyền sợi quang mặt phẳng vng góc với Nếu chiết suất sợi quang không phương truyền hai mốt trên, tượng tán sắc phân cực mốt xảy Sự khác số chiết suất gọi khúc xạ kép hay lưỡng chiết sợi (Birefringence) Hình 2.6: Trên thực tế, số lan truyền phân cực thay đổi theo chiều dài sợi quang thời gian trễ đoạn sợi quang ngẫu nhiên có xu hướng khử lẫn Do tán sắc phân cực mốt tỉ lệ tuyến tính với bậc chiều dài sợi quang: Ảnh hưởng tán sắc thông tin quang: a Dãn xung tán sắc: Dãn xung tán sắc ảnh hưởng tới chất lượng máy thu theo hai cách Thứ nhất, phần lượng xung phân tán khỏi khe bit gây giao thoa ký tự (ISI) Sự giao thoa vượt mức thiết bị thu quang khơng cịn phân biệt xung lúc xuất lỗi n hiệu Trong trường hợp này, tán sắc làm giới hạn lực truyền dẫn Thứ hai, lượng xung khe bit bị giảm xung quang bị dãn Sự suy giảm lượng làm giảm SNR mạch định Bởi SNR cần trì ổn định để trì chất lượng hệ thống, máy thu u cầu cơng suất trung bình phải lớn Đây nguồn gốc giảm trừ cơng suất giãn xung Giả sử xung quang phát có dạng Gausse, d tính d (tính theo dB) đcợc δ  bằng cơng thức: δ Trong hệ số dãn xung Khi dãn xung chủ yếu độ máyphát,thìđượcchobởi: rộng phổ λ б δ0 độ rộng phổ hiệu dụng (rms) máy phát quang Với độ rộng phổ hiệu dụng (rms) nguồn quang giả định  phân bố Gausse Các phương trình sử dụng để ước lượng giảm trừ công suất tán sắc màu hệ thống thông tin quang sử dụng sợi đơn mode với laser đa mode LED b Phương trình truyền dẫn bản: Q trình phân tích mode sợi quang thành phần tần số trƣờng quang truyền sợi quang viết dạng sau: β Ở vecto x vecto phân cực, vecto B (0, biên độ ban đầu mode sợi ω) làhằng số lan chuyền,F(x,y)làphân bố trường mà thường làm xấp xỉ phân bố Gaussian Nhìn chung, F(x,y) phụ thuộc vào phụ thuộc khơng cần đề cập đến độ rộng phổ xung có điều kiện nhìn chung mt  ω làtầnsốđượcđặtởgiữaphổxung, thỏa mãn với thực tế Ở 0∆ω