Báo cáo thực hành môn học thực hành truyền thông quang

thay đôi chiêu đải sợi quang băng Lọ, nhận xét dạng xung sau khi qua Sợi quang, so sánh với tính toán.. Mô phỏng băng Optisystem: Optical Spectrum Analyzer [li Optical Spectrum Analyzer

TRUONG DAI HQC KHOA HOC TU NHIÊN KHOA: DIEN TU - VIEN THONG CHUYEN NGANH: VIEN THONG MANG

aa? KHOA

«& e A

>° 5 ` ` ĐHQG-HCM là 2 + 2 BAO CAO THỰC HÀNH

MON HOC: THUC HANH TRUYEN THONG QUANG

Sinh viên thực hiện:

Bai Thực Hành Số 1: Kênh truyền sợi quang

I Ảnh hưởng của tán sắc vận tốc nhóm

1 Xây dựng mô hình:

User Defined Bit Sequence Generator

Bit rate = Bit rate Bits/s

Với các tham số: Bit rate = 40 Gbps, dé dé quan sat, ta cho chuỗi bit cế định

000000100000

Simulation |signats Spatial effects Noise | Signal tracing | _ (aed |

Simulation window Set bit rate Normal

Reference bit rate & Normal

Bit rate 40000000000 ` Bits/s ‘Normal Add Param |

Sample rate 2560 i Hz Normal bào aad | Sequence length 128 : Bits Normal Cd: Pa Samples per bit 64 Normal Edit Param | Number of samples 8192 Normal

Thiết lập tham s6 Bit rate = 40Gbps

Label: |User Defined Bit Sequence Generator Cost$: | 0.00

Cancel |

Value | units Mode Evaluate

|Bitrate Bit rate SI Biss: Script Scnpt

[~ | Load from file T Normal

| | Filename Sequence.dat IR Normal

| | Bit sequence 000000100000 Normal

[ | Number of leading zeros | (Time window * 3/100) * SỈ: Script

[ | Number of trailing zeros | (Time window *3/100)* SỈ: Script

Chuối bít cô định: 000000100000

Thiết lập bộ tạo xung quang có dạng Gaussian như sau:

Optical Gaussian Pulse Generator Properties

Label: |Optical Gaussian Pulse Generator Cost$: | 0.00

Main |chirp | Polarization

i

eens

Power

Bias

Width

Position

Order

Truncated

Thiết lập các thông số cho sợi quang (bỏ qua suy hao và phi tuyến):

Optical Fiber Properties

Simulation |

OK

Evaluate Script a

x

Labet [Optical Fiber Costs: [0.00

Dis Name Value Units Mode Evaluate |

[ | User defined reference w Normal Seas

' | Reference wavelength 1550 inm Normal

lZ | Length 2.182 : km Normal

[~ | Attenuation effect rT Normal

| | Attenuation data type Constant Normal

[ | Attenuation 0.2 ‡ dB/km Normal

[ | Attenuation vs wavelengt| Atfenuation.dat rr: Normal

Optical Fiber Properties x

Labet: [Optical Fiber Eosg| — 000

Main Disp |Pup | Nont | Num | Gr | Simu | Noise | Rand | — |

Units Mode Evaluate

Script

Optical Fiber Properties x

Main | Disp | PMD Nonl |Num | Gr | Simu | Noise | Rand | Cancel _|

Disp} Name Value Units Mode Evaluate |

T | Self-phase modulation T— Normal Script

| | Effective areadatatype | Constant SG

| | Effective area 80: um^2 Normal

|_| Effective area vs wavelen | EffectiveAre dat a Normal

|_| n2 data type Constant Normal

_ |n2 26e-020 ¡ m^2W_ ‡Normai

[ |n2vs wavelength n2.dat m —=

[| Self-steepening = Normal

’ |Full Raman Response nl aaa Load |

Raman self-shift time1 14.2ifs Normal 2

|_| Raman self-shift time2 3 ifs Normal :

|_| Fract Raman contribution 0.18 Normal Security |

| Orthogonal Raman factor 0.75 Normal

a Tim To?

Gợi ý:

T

T 1 x FWHM

° 1,655

Voi Trwim la % d6 r6ng xung (Full Width at Half Maximum)

e Z=0:

R,=40Gbps — T,= —=———-T =0,5T,=0,5.————= 12,

T 12,5

TO sw 87,553

° 1,655 1,655

e Z=L;

T|Z\=|1+ t 2,T,=10,6 psL„=;—=2,B126km

T 17,65

T wanes na =n=T,.1,665=10,6.1,665= 17,65 psT LỊ x_— OE y=) ° 1/685 1,655 10.665

b Tìm Lo? thay đôi chiêu đải sợi quang băng Lọ, nhận xét dạng xung sau khi qua Sợi quang, so sánh với tính toán

2 Mô phỏng băng Optisystem:

Optical Spectrum Analyzer

[li Optical Spectrum Analyzer

Š Left Button and Drag to Select Zoom Region Press Control Key and Left Mouse Button To Zoom Out

5

gE

5

‘ | | , | \

Ly

NỈ ⁄/

#8

~100

193.08 T 193.09T 193.1 T 193.11T 193.12 T 183.13T

Power Á PowerX À PowerY /

Tân số trung tâm ƒ=193.1 THz

Optical Time Dornein Visualizer

= [= Optical Time Domain Visualizer

? ‘Dol Click On Objects to opan propertes Move Objects wth Wouse Drse

220p 230p 240p 251p

2

Pos (x 2 !835ØF-010 y- 0000945649)

H 8 5 8 B: (243797E-010, 0 000438071) a] = = A-B: (1.281388-011, 0)

ah " ha."

F

220p 280p 240p 281p

Time (3) Power { PowerX }\ Power 7

ĐỘ rộng 1⁄2 xung khi Z=0

| Optical Time Domain Visualizer

|

= [E Optical Time Domain Visualizer_1

| 2 Db! Cick On Objects to open properties Move Objects with Mouse Drag

if 210 p 220 e 23 p 240 p 250 e 260 p

| 8] 8 Pos: (x: 2.86307E-010 y: 0.000513377)

8 Markers:

= A: (2.28373E-010, 0.000349612)

© B: (2.46526E-010, 0.000349612)

B 8 8 A-B: (1.81537E-011, 0)

210p 220p 2.p 240p 250p 280p

Time (s) Power ; Power X À Power Y

Độ rộng 1⁄2 xung khi Z=L

- Nhan xét: Sau khi tin hiéu qua sợi quang độ rộng xung rộng hơn so với tín hiệu trước khi qua sợi quang, ta có thê nhìn thây khoảng cách A và B như trên hình trước và sau khi qua sợi quang với chiều dài L

H.Ảnh hưởng của hiện tượng trộn bốn bước sóng (FWM)

1 Xây dựng mô hình:

Optical Power Meter

=

CW Laser

Frequency = 1540 nm

Power=0 dim

WOM Max 2x “Gntical Fibet : Length = 75: km

pies

Fr sequency = 1840.5 am + er 3P tò

Optical Spectrum Analyzer Optical Spectrum Analyzer_t

- Cac thông số thiết lập:

Main |Potarization Simulation | Noise Random numbers | Cancel _|

Disp| Name Value Units Mode Evaluate [V_ | Frequency 7540 inm Na Script

v | Power 0 :dBm Normal

[— |Linewidth 10 MHz Normal

[ | Initial phase 0: deg —

Label |CW Laser_1 Costs: 0.00

Main |Poiarization | Simulation | Noise | Randomnumbers |

Evaluate

1540.5 Ks

Linewidth 10 | MHz

Initial

WDM Mux 2x1 Properties

Label: |wDM Mux 2x1 Cost$: 0.00 0K

_— Panel |

Script |

Cancel |

Filter order

WDM Mux 2x1 Properties

Label: |wDM Mux 2x1 Cost$: | 0.00

Main Channels |pippie | simulation | Noise |

[ | Frequency[0] 1540 inm

[_ | Frequency[1] 1540 5 :nm

Chiều đài sợi quang L=75km, các thông số khác được thiết lập:

Optical Fiber Properties x Label {Optical Fiber Costs: | 0.00

Main |bsp | PMD | Nonl Ì Num | Gr | Simu | Noise | Rand | Lancel_|

Disp| Name Value Units Mode Evaluate |

(7 | User defined reference w T Normal Script F— | Reference wavelength 1550 inm Normal

[— | Attenuation effect iv Na

| | Attenuation data type Constant eral

— | Attenuation 0.2: dB/km Normal

| Attenuation vs wavelengt| Attenuation dat R ==

Labet [Optical Fiber Costs: [0.00

Main Disp |pMD | Noni | Num | Gr Ì Simu | Noise | Rand | Cancel _|

Units Mode Evaluate

Script

Load |

Save As |

Label: |Optical Fiber

Main | Disp | PMD Non |Num | Gr | simu | Noise | Rand |

Cancel |

Quan sát và nhận xét tin hiệu ngõ ra

(Gợi ý: dãi tân và độ lớn)

Ta có:

Dis Name Value Units Mode Evaluate |

- | Self-phase modulation ia Normal sein

[ | Effective areadatatype | Constant Normal

| | Effective area 64: um*2 Normal

|_| Effective area vs wavelen | EffectiveAra dat BE Normal

[ |n2 data type Constant Normal

rT |n2 4.328641913e-021} m*2/W iNormai

[ |n2vs wavelength n2.dat ri Normal

[ | Self-steepening _ Normal

| | Full Raman Response nl Normal Load | [— | Intrapulse Raman Scatt nl Normal Save As

| | Raman self-shift time1 14.2: fs Normal =

— | Raman self-shift time2 3ifs Normal -

— | Fract Raman contribution 0.18 Normal Securiy _|

[ | Orthogonal Raman factor 0.75 Normal

@,=1540nm®,=1540,5 nm@,= 2 @, —@,=1539,5 nmw@,= 2@,- @,=1541nm

1 optes! Spectrum Analyzer

Optical Spectrum Analyzer

To Zoom Out

~199 ae

159967 18401 2 mn

54047

Dai tân số trước khi qua soi quang ctia @,Va@,

[E Optical Spectrum Analyzer_1

B] Let auton and Drag to Select Zoom Region Press Control Key and Left Nouse Button To Zoom Out

&

3

i

5

ð| 8

“le

é

: 2

2

Dải tần số sau khi qua sợi quang bị hập thụ tạo ra 2 tấn số 6); VÀ @,

Nhận xét: Hiệu ứng phi tuyến FWM của tín hiệu quang có cường độ mạnh làm

cho 2 photon ở 6; và@; hấp thụ với nhau dé tạo ra 2 photon 6; VỀ@„ (với @; VỀ @,

là 2 đái tần số ngoài cùng ngược hướng với nhau và có cùng độ lớn tín hiệu) làm

cho đãi tần số sau khi qua sợi quang rộng ra hơn, và độ lớn của tín hiệu lớn hơn

khi có thêm cường độ tín hiệu của @; Về @„

II Tự điều pha (SPM)

Mô hình :

= Optical Fibs}

' Reference avelenath = 1550 nm

User Defined Bit Sequence Generator

Bit rate = Bit rate Bits/s Optical Gaussian Pulse Generator Length = 10:7311 km

Frequency = 1550 nm ee a Power = 10 mW

Optical Time Domain Visualizer_!

Optical Time Domain Visualizer

Các thông số:

Layout 1 Parameters

Label: |Layout 1

2 Gaussian:

3) Optical Fiber:

|_| Attenuation vs wavelengt | Atfenuation.dat IR Normal

r~ | n2 data type Constant Normal _ |n2 Normal

[— |n2vs wavelength n2 dat R Normal [— | Self-steepening _ Normal

| Full Raman Response nl Normal

| | Intrapulse Raman Scatt T Normal

| | Raman self-shift time 14.2 ifs Normal

| | Raman self-shift time2 3ifs Normal [| | Fract Raman contribution 0.18 Normal F— | Orthogonal Raman factor 0.75 Normal

a Tim y

_1@ _ 2.6* 10°“ * 27

= = =1.3x 10°"

CAsze 1550%10 +80 ‘

b Quan sát tín hiệu và phố ngõ ra, nhận xét (về mặt giãn xung và dịch

tần) Optical

Time trước khi qua sợi quang

3 Optical Time Domain Visualizer

DbI Click On Objects to open properties Move Objects with Mouse Drag

=m =

~ ~

›

o o

Time (s)

Optical Time sau khi qua soi quang

3 Optical Time Domain Visualizer_1

Db! Click On Objects to open properties Move Objects with Mouse Dra

w w

Lá 7

r o

N N

o o

Time (sì

Nhận xét: Đã có sự dịch tân trên miện thời p1an, tín hiệu trước va sau không còn gpiông nhau

Trước khi qua sợi quang:

& Optical Time Domain Visualizer

Left Button and Drag to Select Zoom Region Press Control Key and Left

20 p30 p40 p50,»

info-Window

Pos: (xc $.63826€-011 y: 0.000299774)

Markers

A: (3.1263€-011, 0 000496633)

B: (4.37S76E-011, 0.000497802)

A-B: (1.24946E-011, -6.30645E-007)

20 p30 p40 p50 p

Time (s)

Sau khi qua soi quang

I Optical Time Domain Visualizer_1

Db! Click On Objects to open properties Move Objects with Mouse Drag

80,409 £20 p

a + l8 a Pos: (x 1.04818E-010 y: 0.000173176)

Markers:

A: (8.69273E-011, 0.000278841)

a l8 B: (1.1283E-010, 0.00027708)

A-B: (2 57025E-011, -1.76108E-006)

a

a

; Br 8

Seeed

LUA

Time (s)

Nhận xét: Xung bị piãn sau khi qua sợi quang,