tìm hiểu và nghiên cứu nguyên lý hoạt động cũng như những ứng dụng của giao thoa kế mạch zehnder

55 1.3K 17
tìm hiểu và nghiên cứu nguyên lý hoạt động cũng như những ứng dụng của giao thoa kế mạch zehnder

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

tìm hiểu và nghiên cứu nguyên lý hoạt động cũng như những ứng dụng của giao thoa kế mạch zehnder

Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Hơn 4 năm trên giảng đường Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông thân yêu, sinh viên chúng em đã nhận được sự chỉ bảo, giúp đỡ tận tình của Thầy Cô giáo trong Học viện. Đặc biệt, sinh viên nghành Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông chúng em đã được tìm hiểu, nghiên cứu, học hỏi, tiếp thu biết bao nhiêu kiến thức dưới sự hướng dẫn tận tâm của Thầy Cô. Trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc nhất tới các Thầy Cô giáo của Học Viện nói chung và các Thầy Cô giáo trong khoa Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức và những kinh nghiệm quý báu trong suốt hơn bốn năm học vừa qua. Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu đồ án tốt nghiệp mà còn là hành trang quý báu để chúng em tự tin xây dựng sự nghiệp trên con đường mình đã chọn. Đặc biệt, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Cô giáo ThS. Trần Thủy Bình người đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án, giúp em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đặc biệt là các thành viên thuộc tập thể lớp D10VT1 đã kịp thời động viên, đóng góp ý kiến và giúp đỡ em trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Cuối cùng, em xin kính chúc quý Thầy, Cô và gia đình dồi dào sức khoẻ, thành công trong sự nghiệp cao quý. Chúc các bạn sinh viên luôn luôn phấn đấu và thành công! Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày….tháng…. năm 2014 Sinh viên thực hiên 1 Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục MỤC LỤC SVTH: Trương Minh Thái-D10VT1 Đồ án tốt nghiệp đại học DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU SVTH: Trương Minh Thái-D10VT1 Danh mục hình vẽ Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục từ viết tắt DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AGW Arrayed Waveguide Grating Cách tử ống dẫn sóng CR Coupling Ratio Tỷ số ghép DC Directional Coupler Coupler có hướng DCF Dispersion-shifted Fiber Sợi dịch tán sắc EOE Electro-Optic Effect Hiệu ứng điện quang FBG Fiber Bragg Gratings Cách tử Bragg sợi quang LiNbO3 Lithiumniobat OCS Optical Circuit Switching Chuyển mạch kênh quang OPS Optical Packet Switching Chuyển mạch gói quang OSDM Optical Space Division Multiplexing Optical Time Domain Multiplexing Chuyển mạch quang phân chia theo không gian Ghép kênh quang miền thời gian OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang MMI Multimode Interferometer Bộ tách chùm giao thoa đa mode MZ Mach-Zehnder MZI Mach-Zehnder Interferometer Giao thoa kế MachZehnder NDF Neutral Density Filter Lọc mật độ trung tính NPBS Non-Polarizing Beam Splitter Bộ tách chùm không phân cực OTDM SVTH: Trương Minh Thái-D10VT1 Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục từ viết tắt PBS Polarizing Beam Splitter Bộ tách chùm phân cực RI Refract Index Chỉ số khúc xạ SOA Semiconductor Optical Mplification Khuếch đại quang bán dẫn TOAD Terahertz Optical Asymmetric Demultiplexers Bộ tách quang bất đối xứng WDM Wave Division Multiplexing XPM Cross Phase Modulation Ghép kênh phân chia theo bước sóng Điều biến pha chéo SVTH: Trương Minh Thái-D10VT1 Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Truyền dẫn quang hay truyền truyền dẫn sợi quang là một bước tiến mới và quan trọng trong lĩnh vực truyền dẫn, nó cải thiện được vẫn đề về dung lượng truyền dẫn, tốc độ truyền dẫn.Thể hiện vượt trội hơn hẳn so với truyền dẫn cáp kim loại trước kia, nhưng kéo theo nó là những vấn đề bên trong liên quan đến lĩnh vực quang học, mà cụ thể là bước sóng ánh sáng. Một trong những dụng cụ quang học hay được nhắc tới và sử dụng hiệu quả trong hệ thống truyền dẫn quang đó là giao thoa kế Mach-Zehnder mà em nghiên cứu. Với những tính năng vượt trội của mình, MZI vừa có thể đóng vai trò là phần tử thụ động, vừa đóng vai trò là phần tử chủ động. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu : Tìm hiểu và nghiên cứu nguyên lý hoạt động cũng như những ứng dụng của giao thoa kế Mach-Zehnder, từ đó rút ra những phương pháp mới để cải thiện những vẫn đề cơ bản trong truyền dẫn như tốc độ, dung lượng truyền, độ khuếch đại và những vấn đề khác về đặc tính của tín hiệu quang. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài : Mô tả và giải thích rõ cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của giao thoa kế Mach-Zehnder. Phân tích đặc điểm và nêu ra những ứng dụng cụ thể của nó trong hệ thống truyền dẫn quang. Bố cục đề tài : Gồm ba chương với những nội dung xoay quanh nguyên lý hoạt động và ứng dụng cụ thể của giao thoa kế Mach-Zehnder Chương 1 - Giới thiệu hệ thống quang và giao thoa kế Mach-Zehnder, chương này giới thiệu khái quát về hệ thống quang, các phần tử trong hệ thống, tổng quan về giao thoa kế Mach-Zehnder và giới thiệu những ứng dụng cụ thể của MZI.  Chương 2 - Đặc điểm cấu trúc và nguyên lý hoạt động của giao thoa kế Mach – Zehnder. Nội dung chính của chương này là mô tả cấu trúc, các phần tử và nguyên lý hoạt động của giao thoa kế Mach-Zehnder.  Chương 3 - Một số ứng dụng của giao thoa kế Mach-Zehnder, Ở chương này nêu ra hai ứng dụng của MZI, đó là MZI trong chuyển mạch toàn quang và MZI trong chuyển đổi bước sóng.  Trong quá trình làm đồ án, em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của cô Trần Thuỷ Bình. Mặc dù em đã cố gắng để tìm hiểu kỹ nội dung của đề tài nhưng do khả năng hiểu biết và thời gian hạn hẹp nên vẫn không thể tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy, em rất mong nhận được sự đóng góp của thầy cô giáo để đồ án của em đươc hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn! 6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu hệ thống quang và MZI… CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU HỆ THỐNG QUANG VÀ GIAO THOA KẾ MACH-ZEHNDER. 1.1 Hệ thống quang. 1.1.1 Mô hình hệ thống thông tin quang Để truyền thông tin giữa các vùng khác nhau, hệ thống thông tin quang cũng cần phải có mô hình truyền tin cơ bản như chỉ ra ở hình 1.1 và đến nay mô hình chung này vẫn được áp dụng. Trong mô hình này, tín hiệu cần truyền đi sẽ được phía phát vào môi trường truyền dẫn tương ứng,và ở đầu sẽ thu lại tín hiệu cần truyền. Như vậy tín hiệu đã được thông tin từ nơi gửi tín hiệu đi tới nơi nhận tín hiệu đến. Thông tin quang có tôt chức hệ thống cũng như các hệ thống thông tin khác, vì thế mà thành phần cơ bản của hệ thống thông tin quang cũng như mô hình chung. Hình 1.1: Mô hình truyền thông tin với các thành phần cơ bản Một hệ thống thông tin quang bao gồm các thành phần cơ bản: Phần phát quang, sợi quang và phần thu quang. Phần phát quang được cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang và các mạch điện điều khiển. Các mạch điều khiển có thể là bộ điều chế ngoài hay các bộ kích thích tuỳ thuộc vào các kỹ thuật điều biến. Nguồn phát quang tạo ra sóng mang tần số quang,còn các mạch điều khiển biền đổi tín hiệu thông tin thành dạng tín hiệu phù hợp để điều khiển nguồn sáng theo tín hiệu mang tin. Co hai loại nguồn sáng được dùng phổ biến trong thông tin quang là LED( light Emitting Diode) và LASER (Laser Diode). Phần thu quang có chức năng để chuyển tín hiệu quang thu được thành tín hiệu băng tần cơ sở ban đầu. Nó bao gồm bộ tách sóng quang và các mạch xử lý điện. Bộ tách sóng quang thường sử dụng các photodiode như PIN và APD. Các mạch xử lý tín hiệu này có thể bao gồm các mạch khuếch đại, lọc và mạch tái sinh. 1.1.2 Ưu nhược điểm  Ưu điểm Hệ thống thông tin quang sử dụng môi trường truyền dẫn là sợi quang nên hệ thống có những ưu điểm hơn các hệ thống sử dụng cáp đồng hay hệ thống thông tin vô tuyến trước đây, đó là : - Dung lượng truyền dẫn lơn: Trong hệ thống thông tin sợi quang, băng tần truyền dẫn của sợi quang là rất lớn (hàng ngàn THz) cho phép phát triển các hệ 7 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu hệ thống quang và MZI… thống WDM dung lượng lơn. So với truyền dẫn vô tuyến hay truyền dẫn dùng cáp kim loại thì truyền dẫn sợi quang cho dung lượng lớn hơn nhiều. - Suy hao thấp: Suy hao truyền dẫn của sợi quang tương đối nhỏ, đặc biệt là trong vùng cửa sổ 1300 nm và 1550nm. Suy hao nhỏ nên sợi quang có thể cho phép truyền dẫn băng rộng, tốc độ lớn hơn rất nhiều so với các cáp kim loại cùng chi phí xây dựng mạng. - Không chịu ảnh hưởng từ môi trường bên ngoài : Bởi vật liệu quang cách điện, không chịu ảnh hưởng của các yếu tố như điện trường nên không bị nhiễu điện từ.. - Độ tin cậy : Tín hiệu truyền trong sợi quang hầu như không chịu ảnh hưởng của môi trường bên ngoài, không gây nhiễu ra ngoài cũng như sự xuyên âm giữa các sợi quang. Do đó sợi quang thực tế cho chất lượng truyền dẫn rất tốt với độ tin cậy cao hơn so với truyền dẫn vô tuyến và cáp kim loại.  Nhược điểm Ngoài những ưu điểm vượt trội của sợi quang thì kèm theo đó là những khuyết điểm như khó chế tạo, hàn nối phức tạp vì sợi quang rất bé, và rất dễ đứt gãy. 1.1.3 Các phần từ quang thụ động và chủ động Hình 1.2: Các phần tử trong một tuyến thông tin quang 8 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu hệ thống quang và MZI…  Các phần tử thụ động Các phần tử thụ động là các phần tử quang hoạt động khi có chùm sáng truyền qua nó. Phần tử thụ động hoạt động không cần nguồn kích thích, nó chỉ đơn thuần biến đổi các tín hiệu ở trong miền quang mà không có sự chuyển đổi sang miền điện. Những đăc điểm này dẫn đến về nguyên lý hoạt động các phần tử thụ động chủ yếu dựa vào cấu trúc quang hình của chính bản thân chúng và tuân theo các định luật hay các nguyên lý ánh sáng Các phần tử thụ động trong hệ thống thông tin quang bao gồm - Sợi quang, cáp quang - Coupler quang - Các bộ lọc quang - Bộ cách ly quang - Bộ bù tán sắc  Các phần tử tích cực Các phần tử tích cực là các phần tử quang điện hoat động dựa vào tính chất hạt của ánh sáng và cơ sở vật lý bán dẫn. Khi hoạt động, các phần tử tích cực dựa vào kích thích điện ngoài để biến đổi tín hiệu mà nó cần xử lý. Do vậy khác với các phần tử thụ động, để hoạt động được các phần tử cần nguồn kích thích. Điều này dẫn đến yêu cầu của phần tử chủ động phức tạp hơn các phần tử thụ động. Các phần tử chủ động bao gồm - Nguồn quang - Bộ tách quang - Bộ khuếch đại quang - Bộ chuyển đổi bước sóng 1.1.4 Nhận xét Giao thoa kế Mach-Zehnder vừa có thể làm phần tử thụ động trong hệ thống, như đóng vai trò làm bộ lọc quang. Giao thoa kế Mach-Zehnder cũng có thể làm phần tử chủ động như làm bộ chuyển đội bước sóng. Kết hợp với bộ khuếch đại quang bán dẫn SOA để làm bộ chuyển mạch trong hệ thống. 1.2 Lý thuyết giao thoa 1.2.1 Cơ sở quang học sóng  Quang học sóng Quang học sóng là nghành vật lý nghiên cứu về bản chất, sự lan truyền và sự tương tác ánh sáng với môi trường vật chất. Các thuyết về bản chất ánh sáng như: - Thuyết hạt Newton ( cuối thế kỳ 17) Thuyết sóng của Huyghen (cuối thế kỳ 17) 9 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu hệ thống quang và MZI… - Thuyết điện từ của Maxwell (1864) Thuyết photon của EinStein (1905) Quang học sóng nghiên cứu về bản chất, sự lan truyền và tương tác của ánh sáng với môi trường vật chất dựa trên cơ sở tính chất sóng ánh sáng.  Quang lộ Quang học sóng của ánh sáng trong thời gian t là quãng đường ánh sáng truyền được trong chân không trong khoảng thời gian đó. Hình 1.3: Quang lộ của ánh sáng truyền trong chân không Quãng đường ánh sáng truyền được tính theo công thức (1.1) (1.1) Trong môi trường đồng tính, chiết suất n ta có: (1.2) Vậy quang lộ giữa hai điểm A,B bằng tích chiết suất của môi trường với độ dài quãng đường AB. - Nếu ánh sáng truyền A đến B qua nhiều môi trường có chiết suất n1,n2… với các quãng đường tương ứng là s1,s2…thì quang lộ là: (1.3) 10 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu hệ thống quang và MZI… Hình 1.4: Quang lộ của ánh sáng trong môi trường có chiết suất n1,n2 - Nếu môi trường có chiết suất thay đổi liên tục thì quang lộ giữa hai điểm A,B được tính theo công thức (1.4) (1.4) Hình 1.5: Quang lộ của ánh sáng trong môi trường có chiết suất thay đổi liên tục  Nguyên lý xếp chồng ánh sáng Khi hai hay nhiều sóng ánh sáng gặp nhau thì từng sóng riêng biệt không bị các sóng khác làm nhiễu loạn. Sau khi gặp nhau các sóng ánh sáng vẫn truyền đi như cũ, còn tại những điểm gặp nhau dao động sóng bằng tổng các dao động thành phần.  Nguyên lý Huygens “ Bất kỳ một điểm nào nhận được sóng ánh sáng truyền đến đều trở thành nguồn sáng thứ cấp phát ánh sáng về phía trước nó ”. 11 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu hệ thống quang và MZI… 1.2.2 Giao thoa ánh sáng  Khái niệm Giao thoa là một khái niệm trong vật lý chỉ sự chồng chập của hai hoặc nhiều sóng mà tạo ra một hình ảnh sóng mới. Giao thoa là đặc tính tiêu biểu của tính chất sóng. Giao thoa thông thường liên quan đến sự tương tác giữa các sóng mà có sự tương quan hoặc kết hợp với nhau có thể là do chúng cùng được tạo ra từ một nguồn hoặc do chúng có cùng tần số hoặc tần số rất gần nhau.  Lý thuyết giao thoa Sự giao thoa của các sóng trên thực chất tuân theo nguyên lý chồng chập sóng mà ở đây chính là sự cộng gộp của các dao động. Tại mỗi điểm trong không gian nơi có sự gặp nhau của các sóng, dao động của môi trường sẽ chính là dao động tổng hợp của các dao động thành phần từ các sóng tới riêng biệt, mà nói theo ngôn ngữ của vật lý sóng sẽ là tổng của các véctơ sóng. Nhờ sự tổng cộng dao động này mà trong không gian có thể tạo ra các điểm có dao động được tăng cường (khi các sóng thành phần đồng pha) hoặc bị dập tắt (khi các sóng thành phần có pha ngược nhau) tùy thuộc vào tương quan pha giữa các sóng. Điều này tạo ra một hình ảnh giao thoa khác với hình ảnh của từng sóng thành phần, được tạo ra bởi chính tập hợp các điểm có sự giao thoa tăng cường hoặc dập tắt. Hình ảnh này sẽ là một hình ảnh ổn định khi các sóng thành phần là các sóng kết hợp. Trong trường hợp các sóng kết hợp, hình ảnh giao thoa là ổn định và phụ thuộc vào độ lệch pha giữa các sóng (phụ thuộc vào sự khác biệt về đường truyền cũng như tính chất môi trường truyền sóng) - được mô tả bởi nguyên lý Huyghens.  Điều kiện giao thoa Các sóng tới phải là sóng kết hợp( có cùng tần số và hiệu số pha không đổi theo thời gian Nguyên tắc tạo ra hai sóng kết hợp : tác sóng phát ra từ một nguồn duy nhất thành hai sóng, sau đó lại cho chúng gặp nhau do hai nguồn riêng biệt thông thường không có tính kết hợp.  Hình ảnh giao thoa Các hình ảnh thực nghiệm về sự giao thoa của sóng lần đầu tiên được ghi lại trong thí nghiệm của nhà vật lý người Anh Thomas Young (1773 - 1829) được thực hiện vào năm 1803, trong đó hình ảnh giao thoa của sóng ánh sáng được tạo bằng cách cho ánh sáng đi qua hai khe hẹp và tạo ra các vân sáng, tối xen kẽ. Thí nghiệm này cũng là bằng chứng khẳng định tính chất sóng của ánh sáng. Thí nghiệm này đã được mở rộng cho chùm sóng điện tử và cũng thu được những kết quả tương tự và trở thành bằng chứng để khẳng định tính chất sóng của các vi hạt. 12 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu hệ thống quang và MZI… 1.3 Khái quát về giao thoa kế và giao thoa kế Mach-Zehnder 1.3.1 Khái niệm về giao thoa kế Giao thoa kế là dụng cụ quang học dựa trên nguyên lý giao thoa ánh sáng. Giao thoa kế có nhiều kiểu khác nhau tuỳ theo công dụng của chúng, nhưng chúng đều dựa theo nguyên tắc chung: một chùm sáng đơn sắc được tách làm hai chùm tia riêng biệt nhau, truyền theo hai đường khác nhau, sau đó lại gặp nhau và cho hình ảnh giao thoa. Nhờ sự giao thoa mà hàm truyền sóng của hệ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng, ứng dụng để tạo máy quang phổ, bộ cộng hưởng, bộ lọc tần số ánh sáng... 1.3.2 Giao thoa kế Mach-Zehnder Giao thoa kế Mach-Zehnder là một giao thoa kế có cấu tạo phức tạp hơn so với giao thoa kế Michelson, về nguyên tắc thì hai giao thoa kế này tương tự như nhau, tia sáng khi đi qua kính phân cực,chùm tia đầu vào bị tách thành hai chùm tia truyền theo phương ngang và phương thẳng đứng với các quang lộ khác nhau, đi qua các gương phản xạ và cuối cùng giao thoa với nhau, cho các vân giao thoa. Trong vật lý, giao thoa Mach-Zehnder là một thiết bị được sử dụng để xác định sự biến đổi giai đoạn chuyển dịch tương đối giữa hai chùm tia chuẩn trực có nguồn gốc bằng cách tách ánh sáng từ một nguồn duy nhất. Giao thoa đã được sử dụng để đo lường sự thay đổi pha giữa hai chùm gây ra bởi một mẫu chùm tia hay một sự thay đổi trong chiều dài của một trong những con đường. Thiết bị được đặt tên theo nhà vật lý Ludwig Mach và Ludwig Zehnder: đề xuất Zehnder trong một bài báo năm 1891 đã được hoàn thiện bởi Mach trong một bài báo năm 1892. Kết luận Các phần tử thụ động cũng như chủ động trong hệ thống thông tin quang rất quan trọng, giúp cải thiện được tốc độ, độ suy hao, nhiễu…Giao thoa kế MachZehnder với những đặc tính của mình đã góp phần cải thiện các vấn đề trong truyền dẫn quang. 13 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3 : Một số ứng dụng của MZI CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA GIAO THOA KẾ MACH-ZEHNDER. 2.1 Khái niệm và đặc điểm cấu trúc 2.1.1 Khái niệm MZI là một thiết bị được sử dụng để xác định độ lệch pha tương đối giữa hai chùm tia chuẩn trực từ một nguồn ánh sáng kết hợp hoặc bằng thay đổi chiều dài của một trong những nhánh hoặc bằng cách đặt một mẫu trong đường dẫn của một trong hai chùm tia. 2.1.2 Cấu trúc MZI MZI có hai cổng đầu vào và hai cổng đầu ra, một MZI cơ bản như thể hiện trong hình 2.1 được xây dựngsử dụng hai bộ ghép, một đầu vào lúc này đóng vai trò như bộ chia và khác ở đầu ra hoạt động như bộ kết hợp. Ánh sáng được tách ra làm hai nhánh giao thoa của các coupler đầu vào và kết hợp lại tại đầu ra của bộ ghép đầu ra. Chiều dài đường dẫn quang của hai nhánh giao thoa là không đồng đều làm lệch pha tương ứng với sự chậm trễ để là một hàm của bước sóng của tín hiệu đầu vào. Mô hình này được sử dụng để thiết kế một số của tất cả các thiết bị quang học dùng để xử lý tín hiệu trong phạm vi toàn quang. Giao thoa kế Mach-Zehnder gồm 3 đoạn: đoạn đầu là coupler 3 dB có nhiệm vụ chia tín hiệu đầu vào; phần giữa có hai ống dẫn sóng, phần này có nhiệm vụ tạo ra sự chênh lệch pha giữa các sóng đến; phần cuối lại là một coupler 3 dB có nhiệm vụ tái kết hợp các tín hiệu ở đầu ra. Hình 2.1: Cấu tạo của bộ giao thoa kế Mach-Zehnder cơ bản Hình 2.1 là giao thoa kế MZI thay đổi độ dài, như ta thấy trong hình vẽ, ở phần giữa của giao thoa kế có một ống dẫn sóng dài hơn ống dẫn sóng kia một đoạn . Sự thay đổi này nhằm gây ra sự sai pha giữa hai ống dẫn sóng. 14 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3 : Một số ứng dụng của MZI Như ta thấy trên hình vẽ, Phần giữa của giao thoa kế là hai bản điện cực nhằm làm thay đổi chiết suất bên trong hai ống dẫn đến tạo ra sự sai pha giữa chúng bằng việc điều khiển bởi điện áo ngoài. 2.1.3 Coupler Gồm hai loại là coupler sợi và coupler ống dẫn sóng 2.1.3.1 Coupler sợi  Khái niệm : Coupler là một thiết bị nền tảng sử dụng để làm rõ nguyên lý hoạt động trong chuyển mạch các tín hiệu quang, mà chủ yếu là sử dụng coupler sợi nhiệt.  Cách chế tạo: Coupler này được chế tạo bằng cách đặt hai sợi quang cạnh nhau, sau đó vừa nung nóng chảy để chúng kết hợp với nhau, vừa kéo giãn ra để tạo thành một vùng ghép (coupling region)  Đặc tính : Nếu coupler chỉ cho phép ánh sáng truyền qua nó theo một chiều ta gọi là coupler có hướng ( Directional coupler ), còn nếu cho phép ánh sáng đi theo hai chiều ta gọi là coupler song hướng ( Bidirectional coupler ). Một coupler 2x2 đặc trưng bởi tỉ số ghép (0[...]... tử và cũng thu được những kết quả tương tự và trở thành bằng chứng để khẳng định tính chất sóng của các vi hạt 12 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Giới thiệu hệ thống quang và MZI… 1.3 Khái quát về giao thoa kế và giao thoa kế Mach -Zehnder 1.3.1 Khái niệm về giao thoa kế Giao thoa kế là dụng cụ quang học dựa trên nguyên lý giao thoa ánh sáng Giao thoa kế có nhiều kiểu khác nhau tuỳ theo công dụng của. .. đặc biệt là giao thoa kế Mach -Zehnder thay đổi chiết suất được ứng dụng trong chuyển mạch quang Cũng chính là vấn đề được nghiên cứu sâu trong chương 3 22 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3 : Một số ứng dụng của MZI CHƯƠNG 3 : MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA GIAO THOA KẾ MACH -ZEHNDER I- Một số ứng dụng của MZI 3.1 OADM dựa trên cách tử Bragg sợi quang (FBG) và cấu hình giao thoa kế Mach -Zehnder Một phương pháp để... năm 1892 Kết luận Các phần tử thụ động cũng như chủ động trong hệ thống thông tin quang rất quan trọng, giúp cải thiện được tốc độ, độ suy hao, nhiễu Giao thoa kế MachZehnder với những đặc tính của mình đã góp phần cải thiện các vấn đề trong truyền dẫn quang 13 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3 : Một số ứng dụng của MZI CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA GIAO THOA KẾ MACH -ZEHNDER. .. UV sử dụng trong cấu hình giao thoa Mach – Zehnder 23 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3 : Một số ứng dụng của MZI 3.2 Giao thoa kế MZ đóng vai trò là bộ lọc quang Hình 3.2 : Một mạch sóng ánh sáng phẳng sử dụng chuỗi giao thoa kế Mach -Zehnder Hình 3.3 :Tổng quan thiết bị trải rộng Bộ giao thoa kế Mach -Zehnder (MZ) có thể là một bộ lọc quang Một bộ giao thoa kế thuần sợi được chế tạo bằng cách kết nối... là một giao thoa kế có cấu tạo phức tạp hơn so với giao thoa kế Michelson, về nguyên tắc thì hai giao thoa kế này tương tự như nhau, tia sáng khi đi qua kính phân cực,chùm tia đầu vào bị tách thành hai chùm tia truyền theo phương ngang và phương thẳng ứng với các quang lộ khác nhau, đi qua các gương phản xạ và cuối cùng giao thoa với nhau, cho các vân giao thoa Trong vật lý, giao thoa Mach -Zehnder. .. dựngsử dụng hai bộ ghép, một đầu vào lúc này đóng vai trò như bộ chia và khác ở đầu ra hoạt động như bộ kết hợp Ánh sáng được tách ra làm hai nhánh giao thoa của các coupler đầu vào và kết hợp lại tại đầu ra của bộ ghép đầu ra Chiều dài đường dẫn quang của hai nhánh giao thoa là không đồng đều làm lệch pha tương ứng với sự chậm trễ để là một hàm của bước sóng của tín hiệu đầu vào Mô hình này được sử dụng. .. chúng, nhưng chúng đều dựa theo nguyên tắc chung: một chùm sáng đơn sắc được tách làm hai chùm tia riêng biệt nhau, truyền theo hai đường khác nhau, sau đó lại gặp nhau và cho hình ảnh giao thoa Nhờ sự giao thoa mà hàm truyền sóng của hệ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng, ứng dụng để tạo máy quang phổ, bộ cộng hưởng, bộ lọc tần số ánh sáng 1.3.2 Giao thoa kế Mach -Zehnder Giao thoa kế Mach -Zehnder. .. đi vào giao thoa kế MZ Nếu ứng với ứng với thì ta có: (2.25) (2.26) Với Từ đây ta thấy rằng để công suất từ cả hai đầu vào được chuyển đến cùng một đầu ra thì cần có (2.27) Suy ra (2.28) Với là khoảng cách tần số giữa hai bước sóng 2.3.1 MZI thay đổi chiết suất Giao thoa kế Mach -Zehnder thay đổi chiết suất hay giao thoa kế Mach -Zehnder điện quang Loại giao thoa kế này được dùng trong các bộ chuyển mạch. .. suất quang đầu vào Bộ chuyển đổi bước sóng MZI đối xứng có nguyên tắc hoạt động tương tự Nó cần thêm một bộ ghép nhưng có thể dùng các bộ ghép với tỉ số tách bằng nhau Tương tự tín hiệu đầu vào chỉ được cho vào một trong các SOA Nếu các công suất của các tín hiệu liên tục ở các nhánh trên và dưới của giao thoa kế ngay trước khi giao thoa tại bộ ghép tái kết hợp tương ứng là thì công suất của tín hiệu... áp dụng V thì tỉ số càng lớn càng tốt Loại vật liệu Ti: LiNbO3 có thể đáp ứng được yêu cầu này do được tạo ra từ việc khuếch tán Titan vào lớp LiNbO3, với loại vật liệu này thì điện áp áp dụng chỉ vào khoảng 5 đến 10V Kết luận Bằng việc ghép nối các coupler ở hai đầu và ở giữa là các ống dẫn sóng tạo nên giao thoa kế Mach -Zehnder, có hai loại giao thoa kế Mach -Zehnder cơ bản, đặc biệt là giao thoa kế ... Khái quát giao thoa kế giao thoa kế Mach- Zehnder 1.3.1 Khái niệm giao thoa kế Giao thoa kế dụng cụ quang học dựa nguyên lý giao thoa ánh sáng Giao thoa kế có nhiều kiểu khác tuỳ theo công dụng chúng,... giới thiệu ứng dụng cụ thể MZI  Chương - Đặc điểm cấu trúc nguyên lý hoạt động giao thoa kế Mach – Zehnder Nội dung chương mô tả cấu trúc, phần tử nguyên lý hoạt động giao thoa kế Mach- Zehnder. .. sóng tạo nên giao thoa kế Mach- Zehnder, có hai loại giao thoa kế Mach- Zehnder bản, đặc biệt giao thoa kế Mach- Zehnder thay đổi chiết suất ứng dụng chuyển mạch quang Cũng vấn đề nghiên cứu sâu chương

Ngày đăng: 06/10/2015, 11:02

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • LỜI CẢM ƠN

  • MỤC LỤC

  • DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU

  • DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT

  • LỜI NÓI ĐẦU

  • CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU HỆ THỐNG QUANG VÀ GIAO THOA KẾ MACH-ZEHNDER.

    • 1.1 Hệ thống quang.

      • 1.1.1 Mô hình hệ thống thông tin quang

      • 1.1.2 Ưu nhược điểm

        • Ưu điểm

        • Nhược điểm

        • 1.1.3 Các phần từ quang thụ động và chủ động

          • Các phần tử thụ động

          • Các phần tử tích cực

          • 1.1.4 Nhận xét

          • 1.2 Lý thuyết giao thoa

            • 1.2.1 Cơ sở quang học sóng

            • 1.2.2 Giao thoa ánh sáng

            • 1.3 Khái quát về giao thoa kế và giao thoa kế Mach-Zehnder

              • 1.3.1 Khái niệm về giao thoa kế

              • Kết luận

              • CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA GIAO THOA KẾ MACH-ZEHNDER.

                • 2.1 Khái niệm và đặc điểm cấu trúc

                  • 2.1.1 Khái niệm

                  • 2.1.2 Cấu trúc MZI

                  • 2.1.3 Coupler

                    • 2.1.3.1 Coupler sợi

                    • 2.1.3.2 Coupler ống dẫn sóng

                    • 2.1.4 Hiệu suất ghép nối

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan