đề tài bộ lọc quang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THÔNG TIN QUANG ĐỀ TÀI: BỘ LỌC QUANG Giảng viên hướng dẫn : TS Hoàng Phương Chi Hà Nội, tháng 05 năm 2016 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT BUF: Bandwidth – Utilization Factor DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing EDFA: Erbium Doped Fiber Amplifier LW: Linewidth PCs: Photonic Crystals SFBG: Sampled Fiber Bragg Grating SSR: Sidelobe Suppression Ratio WDM: Wavelength Division Multiplexing Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC ST T Họ tên Nguyễn Ngọc Thanh Công việc Thời hạn Tiến độ 20/04 Hoàn thành Bragg Gratings for HighChannel-Count Chromatic Dispersion Compensation” 20/04 Hoàn thành Dịch tìm hiểu báo “One-Dimensional Photonic Crystal-Based Multichannel Filter Using Binary Phase-Only Sampling Approach” Dịch tìm hiểu báo “Phased-Only Sampled Fiber Nguyễn Thái Bình Nguyễn Công Thuyên Tìm hiểu tinh thể quang tử 25/04 Phạm Hồng Thái Tìm hiểu lọc quang 25/04 Trần Đăng Quang Làm báo cáo, slide thuyết trình 01/05 Hoàn thành Hoàn thành Hoàn thành Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm LỜI NÓI ĐẦU Với phát triển vô mạnh mẽ công nghệ thông tin nói chung kỹ thuật điện tử - viễn thông nói riêng, nhu cầu dịch vụ viễn thông phát triển nhanh tạo áp lực ngày cao việc dung lượng thông tin ngày tăng lên, tốc độ yêu cầu ngày nhanh Việc chế tạo áp dụng thành công việc truyền tin tính chất quang xem thành công lớn nhà khoa học Tuy mạng thông tin quang số hạn chế chất lượng truyền dẫn băng thông, khoảng cách, tốc độ, chất lượng tín hiệu, chất lượng dịch vụ,… Vì nhiều sáng tạo giải pháp đời, ví dụ giải pháp ghép nhiều kênh theo bước sóng WDM, đa kênh theo bước sóng DWDM cho phép ghép nhiều bước sóng sợi quang, tăng dung lượng đường truyền mà không cần tăng thêm sợi quang Tuy để có hệ thống quang tốt cần phải có phát triển cải tiến tốt tất thành phần hệ thống, có lọc quang mắt xích quan trọng giúp cho chất lượng tín hiệu hay chất lượng dịch vụ tốt Trong trình học môn học Thông Tin Quang với hướng dẫn T.S Hoàng Phương Chi, nhóm em định đăng ký chon đề tài cho tập lớn tìm hiểu lọc quang với tài liệu báo: “One-Dimensional Photonic Crystal-Based Multichannel Filter Using Binary Phase-Only Sampling Approach” Nhóm em xin gửi lời cảm ơn trân thành tới T.S Hoàng Phương Chi quan tâm, giúp đỡ, hướng dẫn nhóm em suốt trình học lớp làm tập lớn Do kiến thức nhóm em hạn hẹp thời gian tìm hiểu nên báo cáo tránh thiếu sót Chúng em mong nhận nhận xét đóng góp ý kiến Cô để đề tài hoàn thiện Chúng em xin trân thành cảm ơn Cô! Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TINH THỂ QUANG TỬ I.1 Khái niệm tinh thể quang tử Tinh thể quang tử (Photonic crystals - PCs) cấu trúc tuần hoàn không gian vật liệu với số điện môi khác xếp xen kẽ nhau, có chiết suất thay đổi theo chu kỳ thang chiều dài so sánh với bước sóng ánh sáng sử dụng Các photon chuyển động tinh thể qua vung có chiết suất cao xen kẽ với vùng có chiết suất thấp Đối với photon tương phản chiết suất giống tuần hoàn mà electron bị tác dụng qua tinh thể điện tử Do tính tuần hoàn dẫn đến PCs xuất vùng cấm quang: tức có dải tần số photon truyền qua cấu trúc PCs chặn ánh sáng với bước sóng nằm vùng cấm quang, cho phép bước sóng khác truyền qua tự Bằng cách ngăn chặn cho phép ánh sáng truyền qua tinh thể quang tử việc điều khiển bước sóng ánh sáng thực Sự truyền sóng điện từ bên môi trường tuần hoàn nghiên cứu Lord Reyleigh năm 1887 Đây cấu trúc 1D có tuần hoàn chiết suất thiết lập theo hướng đồng thao hai hướng lại I.2 Tinh thể quang tử tự nhiên Trong tự nhiên có nhiều vật, động vật chứa tinh thể quang tử Một ví dụ tinh thể quang tử tự nhiên opal Các màu sắc nhiễu xạ Bragg[2] mắt tinh thể Một hệ tinh thể quang tử tự nhiên khác quan sát cánh số loài bướm, loài Morpho - Hình 1.1 Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm Hình 1.1 Loài bướm Morpho[1] I.3 Tinh thể quang tử chiều Tinh thể quang tử đơn giản tinh thể quang tử chiều Hình 1.2 hệ thống bao gồm lớp vật liệu với số điện môi khác gọi màng đa lớp Sự tương tác với ánh sáng xảy bên cấu trúc mạnh giao thoa chùm ánh sáng mà chúng phản xạ khúc xạ tất mặt tiếp giáp bên vật liệu Ngày nay, cấu trúc tinh thể quang tử 1D sử dụng nhiều laser phát xạ bề mặt, cách tử Bragg[2] sợi lọc quang học Cấu trúc gồm lớp vật liệu với chiết suất khác có giá trị không đổi nằm xen kẽ với chu kỳ tuần hoàn a Hình 1.2 Cấu trúc tinh thể quang tử chiều [2] Chúng ta quan tâm kỹ đến vùng cấm quang nhiều ứng dụng đầy tiềm tinh thể quang tử phụ thuộc vào vị trí độ rộng vùng cấm quang Ví dụ tinh thể có vùng cấm quang làm lọc quang học dải hẹp loại bỏ tất tần số nằm vùng cấm quang Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm Hình 1.3 Vùng cấm quang tinh thể quang tử chiều với số mạng a, độ rộng lớp điện môi 0.2a độ rộng lớp không khí 0.8a [2] Vùng cấm quang tinh thể mô tả thông qua độ rộng tần số Δω Nếu giả sử hai vật liệu cấu tạo nên màng đa lớp có số điện môi ε Δε bề dày tương tự (a-d) d Nếu độ tương phản số điện môi yếu tỷ lệ d/a nhỏ tỷ số Δω/ với tần số trung tâm tính là: (1.1) Công thức cho thấy tuần hoàn dù yếu nguồn gốc để tạo vùng cấm quang tinh thể quang tử chiều I.4 Ứng dụng tinh thể quang tử Các tinh thể quang tử ứng dụng để điều khiển lan truyền ánh sáng Các tinh thể quang tử chiều dùng rộng rãi quang Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm học màng mỏng; tạo lớp phủ lên bề mặt thấu kính hay gương để tạo độ phản chiếu thấp hay cao tuỳ ý; hay sơn đổi màu in ấn bảo mật Các tinh thể quang tử hai chiều ba chiều dùng nghiên cứu khoa học Ứng dụng thương mại tinh thể quang tử hai chiều sợi tinh thể quang tử, thay cho sợi quang học truyền thống thiết bị quang học phi tuyến dùng với bước sóng đặc biệt (ở vật liệu truyền thống suốt không khí hay chất khí).Ngoài tinh thể quang tử làm vật liệu chế tạo linh kiện điện điện tử có giá trị Các cấu trúc tinh thể quang tử chiều, hai chiều ba chiều thiết kế để điều khiển, dẫn sóng quang học chuyển đổi lượng quang tử vùng ánh sáng khả kiến Tinh thể quang tử sử dụng chuyển mạch quang học, nhớ quang học, pin quang - điện - hoá… Tinh thể quang tử chiều (1D) sử dụng việc kiểm soát điều chỉnh ánh sáng mức độ xác cỡ bước sóng, việc tạo tinh thể quang tử chiều sử dụng lọc quang học, ống dẫn sóng, cảm biến sinh học… CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ BỘ LỌC QUANG 10 Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm 2.1 Định nghĩa Bộ lọc thiết bị cho phép kênh bước sóng qua, khoá tất kênh bước sóng khác Nguyên lý lọc giao thoa tín hiệu, bước sóng hoạt động lọc cộng pha nhiều lần qua nó, kênh bước sóng khác, ngược lại, bị triệt tiêu pha Tuỳ thuộc vào khả điều chỉnh kênh bước sóng hoạt động, người ta chia lọc làm hai loại: lọc cố định(fixed filter) lọc điều chỉnh (tunable filter) Hình 2.1 sơ đồ khối lọc cố định lọc điều chỉnh Hình 2.1 Sơ đồ khối lọc Bộ lọc cố định bước sóng (bên trái) lọc điều chỉnh bước sóng (bên phải) [3] 2.2 Yêu cầu lọc Hiện nay, có nhiều công nghệ chế tạo lọc Tuy nhiên yêu cầu chung tất công nghệ là: • Bộ lọc tốt phải có giá trị suy hao xen IL thấp • Bộ lọc phải không phụ thuộc nhiều vào trạng thái phân cực tín hiệu đưa vào • Dải thông hoạt động lọc phải không nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ môi trường Bộ lọc phải đảm bảo khoảng nhiệt độ hoạt động (thường khoảng ), độ dịch dải thông hoạt động phải không vượt khoảng cách hai kênh bước sóng hoạt động gần • Khi ứng dụng ghép nối tiếp nhiều lọc hệ thống WDM, băng thông hoạt động bị thu hẹp lại Để hạn chế tối đa điều này, lọc phải có hàm truyền đạt khoảng bước sóng hoạt động phẳng • Hàm truyền đạt lọc phải có độ dốc lớn để tránh giao phần vạt hai bước sóng lân cận, gây xuyên nhiễu kênh • Giảm chi phí sản xuất Vấn đề lại phụ thuộc vào công nghệ chế tạo Tuy nhiên, vấn đề đặt lên hàng đầu ta có hai lựa chọn Thứ 11 Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm dùng công nghệ ống dẫn sóng, cho phép sản xuất vi mạch tích hợp quang (bù lại hoạt động phụ thuộc vào trạng thái phân cực sóng quang) Thứ hai dùng công nghệ sản xuất thiết bị quang, khó khăn tích hợp mạch có ưu điểm là: không phụ thuộc vào trạng thái phân cực sóng quang, ghép sóng từ sợi quang vào thiết bị dễ dàng 2.3 Thông số lọc Hình 2.2 Các thông số đặc trưng lọc (bên trái) độ gợn sóng lọc (bên phải) [3] Hình 2.2 minh hoạ đặc tính đặc trưng cho lọc, đặc tính định nghĩa sau: • Bước sóng trung tâm: phải bước sóng tuân theo tiêu chuẩn ITU-T • Độ rộng băng thông (Pass Bandwidth): độ rộng hàm truyền đạt mức suy hao xen cách đỉnh 0.5 dB Trong số trường hợp, người ta xét băng thông qua dB, dB Đặc tính quan trọng laser trường hợp không lý tưởng phát tín hiệu có bước sóng dao động định so với bước sóng trung tâm qui định theo tiêu chuẩn ITU-T • Độ rộng băng chặn (Stop Bandwidth): độ rộng hàm truyền đạt mức suy hao xen cách đỉnh 20 dB Dải chặn lọc phải nhỏ tốt để tránh tượng xuyên nhiễu kênh 12 Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm • Độ cách ly (Isolation): để công suất kênh bước sóng xuyên nhiễu sang kênh bước sóng lân cận • Độ gợn sóng (Ripple): độ chênh lệch đỉnh - đỉnh phạm vi kện bước sóng • Hệ số sử dụng băng thông BUF (Bandwidth – utilization Factor): tỉ số độ rộng kênh truyền LW (Linewidth) ánh sáng truyền so với ánh sáng phản xạ mức suy hao xác định Bộ lọc lý tưởng phải có BUF = Trên thực tế, IL = -25 dB BUF 0.4 Nếu lọc thuộc loại điều chỉnh bước sóng được, có thêm đặc tính như: • Khoảng điều chỉnh bước sóng động: khoảng bước sóng mà phạm vi hoạt động lọc • Số kênh bước sóng xử lý: tỉ lệ khoảng điều chỉnh bước sóng động khoảng cách kênh bước sóng • Thời gian điều chỉnh: thời gian điều chỉnh kênh bước sóng hoạt động khác • Tỉ lệ nén biên SSR (Sidelobe Suppression Ratio): khoảng cách giá trị công suất so với giá trị công suất lớn biên • Độ phân giải: độ dịch bước sóng nhỏ lọc nhận biết 2.4 Cách tử Bragg 2.4.1 Định nghĩa Cách tử Bragg sử dụng rộng rãi hệ thống thông tin quang Mọi biến đổi tuần hoàn môi trường truyền sóng hình thành cách tử Bragg Gương phản xạ Bragg hệ gồm nhiều lớp điện môi hoạt động dựa tượng nhiễu xạ Bragg chùm ánh sáng sau phản xạ mặt phân cách lớp điện môi 2.4.2 Nguyên lý hoạt động Xét hai sóng truyền theo hai chiều ngược với hệ số pha Năng lượng tín hiệu ghép sang tín hiệu chúng thoả mãn điều kiện pha: 13 Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm (2.1) Trong đó: chu kỳ cách tử Trong cách tử Bragg, lượng sóng truyền theo hướng đến ghép vào sóng phản xạ tương ứng truyền theo hướng ngược lại Xét sóng có hệ số pha truyền theo chiều từ trái sang phải Năng lượng sóng ghép vào sóng tán xạ theo chiều ngược lại (có bước sóng với sóng tới) thoả mãn điều kiện pha: (2.2) Gọi = bước sóng ánh sáng tới giá trị chiết suất hiệu dụng sợi quang ống dẫn sóng (vật liệu làm cách tử Bragg) Khi đó, điều kiện phản xạ viết lại là: (2.3) 14 Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm Hình 2.3 (a) Cách tử Bragg sợi quang chiết suất đồng (b) Cách tử Bragg sợi quang chiết suất giảm dần (c) Phổ công suất phản xạ cách tử đồng (d) Phổ công suất phản xạ cách tử giảm dần độ rộng dải thông khoảng cách bước sóng đỉnh điểm phản xạ tối thiểu trường hợp mặt cắt chiết suất đồng tỉ lệ nghịch với chiều dài cách tử độ lệch bước sóng so với bước sóng đồng pha [3] Công thức gọi điều kiện Bragg Trong gọi bước sóng Bragg[3] Hình 2.3(a) minh hoạ chế hoạt động phản xạ Bragg Đó sợi quang hoạt động theo chế phản xạ Bragg[3] Chiết suất tương đối lõi sợi quang làm biến đổi tuần hoàn dọc theo chiều dài sợi đóng vai trò cách tử Bragg Sóng truyền sợi quang phản xạ lại theo chu kỳ cách tử Các sóng phản xạ cộng pha với bước sóng tuân theo điều kiện Bragg ta trình bày Hình 2.3(c) (d) độ rộng phổ công suất sóng phản xạ hai trường hợp cách tử: cách tử đồng cách tử giảm dần Cách tử giảm dần (apodized grating) trường hợp chế tạo chiết suất tương đối cho xa trung tâm cách tử, khác biệt chiết suất giảm Dùng cách tử giảm dần giảm công 15 Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm suất sóng phản xạ lân cận, đổi lại phải chịu băng thông hoạt động tăng lên Theo đồ thị, ta thấy xa bước sóng Bragg, khoảng cách định có bước sóng Bragg phản xạ trở lại truyền qua cách tử Bragg, bước sóng khác truyền xuyên qua 2.4.3 Ứng dụng cách tử Bragg Cách tử Bragg nguyên lý dùng công nghệ chế tạo lọc, ghép xen/rớt quang, dùng để bù suy hao tán sắc Ứng dụng để chế tạo lọc điều chỉnh quang – âm học Ngoài ra, lĩnh vữ khuếch đại quang, cách tử Bragg cho nhiều ứng dụng quan trọng như: ổn định độ lợi, cân độ lợi cho EDFA 2.5 Bộ lọc cách tử kiểu sợi quang 2.5.1 Định nghĩa Cách tử Bragg kiểu sợi quang đoạn sợi quang nhạy với ánh sáng, chế tạo cách dùng tia cực tím UV (Ultra-violet) chiếu vào để làm thay đổi cách tuần hoàn chiết suất bên lõi Sự thay đổi chiết suất lõi sợi cần nhỏ (khoảng ) đủ tạo cách tử Bragg Bộ lọc cách tử Bragg kiểu sợi quang phân làm hai loại: cách tử chu kỳ ngắn cách tử chu kỳ dài Cách tử chu kỳ ngắn có chu kỳ cách tử tương đương với bước sóng hoạt động (khoảng 5) Trong cách tử chu kỳ dài có chu kỳ cách tử lớn nhiều lần so với bước sóng hoạt động (khoảng vài trăm đến vài mm) Bộ lọc Bragg kiểu sợi quang lọc cố định lọc điều chỉnh 2.5.2 Nguyên lý hoạt động cách tử chu kỳ ngắn Nguyên lý hoạt động lọc Bragg kiểu sợi quang hoàn toàn tương tự ta đề cập Bằng cách tạo thay đổi tuần hoàn chiết suất lõi sợi quang Quá trình truyền sóng sợi quang qua miền chiết suất khác trở nên nghiệm điều kiện Bragg Khi truyền sợi quang cách tử Bragg hoá, có bước sóng phản xạ trở lại cộng pha với nhau, 16 Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm cộng pha với sóng tới, làm tăng cường độ sóng phản xạ Các bước sóng khác truyền xuyên qua phản xạ trở lại không đáng kể triệt pha với Bước sóng Bragg lọc tính từ công thức: (2.4) Trong đó: chiết suất tương đối lõi sợi chu kỳ cách tử Bragg 2.5.3 Nguyên lý hoạt động cách tử chu kỳ dài Nguyên lý hoạt động lọc Bragg kiểu sợi quang chu kỳ dài có khác so với loại chu kỳ ngắn Trong loại cách tử chu kỳ ngắn mà ta xét trên, bước sóng truyền lõi sợi sóng phản xạ trở phép cộng pha với cộng pha với sóng tới Tất trình diễn lõi sợi quang Đối với cách tử chu kỳ dài, sóng truyền phần lớp phủ lõi sợi theo chiểu ghép cộng pha với sóng truyền phần lõi sợi chiều Điều kiện để có ghép cộng pha phần mode sóng truyền lõi phần mode sóng truyền lớp vỏ là: (2.5) Thường hiệu số hai số lan truyền nhỏ nên trở lên lớn để việc ghép lượng xảy Giá trị thường vào khoảng vài trăm micrometers (Lưu ý cách tử sợi Bragg hiệu số số lan truyền mode tới mode phản xạ lớn nên chu kỳ cách tử nhỏ) Do ta có mối liên hệ hệ số pha chiết suất tương đối: (2.6) Nên từ công thức (2.5), ta suy được: (2.7) Như biết ta chế tạo cách tử giá trị cách hợp lý cho việc ghép lượng xảy dải bước sóng mong muốn Cách tử trường hợp hoạt động suy hao theo bước sóng 17 Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm 2.5.4 Bộ lọc Bragg kiểu sợi quang điều chỉnh Từ công thức (2.4) (2.7) ta thấy ta cần thay đổi chu kỳ cách tử thay đổi bước sóng hoạt động lọc Bragg kiểu sợi quang Trên thực tế, để thay đổi chu kỳ cách tử người ta thường dùng cách: dùng nhiệt dùng sức căng Sự thay đổi bước sóng hoạt động lọc xác định hàm theo chiều dài cách tử (L) nhiệt độ (T) (2.8) 2.5.5 Ứng dụng lọc cách tử Bragg kiểu sợi quang Cách tử Bragg kiểu sợi quang thiết bị quang nên có ưu điểm họ thiết bị như: suy hao thấp, dễ phối ghép tín hiệu từ sợi quang vào thiết bị, không nhạy với phân cực, hệ số nhiệt thấp Nhờ đặc tính cho nhiều ứng dụng khác nhau: • Tạo nguồn laser cách ghép lọc cách tử Bragg sợi quang bước sóng hoạt động với để tạo thành hốc cộng hưởng, dùng nguồn laser phát bước sóng liên tục cho chiếu vào Nguồn laser tạo phương • pháp điều chỉnh để sóng chế độ mode – locked Ổn định bước sóng: tận dụng tính chọn lọc xác bước sóng lọc Bragg kiểu sợi để ổn định sóng bơm bước sóng 980 nm • Bù tán sắc cách dùng cách tử chu kỳ giảm dần (Chirped Grating) Khi ánh sáng vào sợi quang kiểu này, bước sóng khác phản xạ điểm khác nhau, đường khác nhau, dẫn đến bù tán sắc • cấu hình thích hợp Là thành phần quan trọng việc chế tạo xen/rớt, kết hợp với Circulator • Bộ lọc cách tử Bragg chu kỳ dài đóng vai trò lọc băng (băng gồm nhiều kênh bước sóng) hiệu quả, ứng dụng để cân độ lợi dùng khuếch đại EDFA 18 Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm CHƯƠNG III: NỘI DUNG BÀI BÁO 3.1 Giới thiệu Trong báo [4], tác giả đề cập đến hai loại lọc đa kênh Sampled Fiber Bragg Grating (SFBG) lọc tinh thể quang tử Với lọc SFBG, phát triển rộng rãi với nhiều phương thức tiếp cận khác Đối với lọc tinh thể quang tử, xem công nghệ hứa hẹn có cấu trúc gọn nhẹ mật độ cao mạch tích hợp quang tử Trong báo này, mục tiêu tác giả bổ sung cách lấy mẫu vào trình thiết kế tinh thể quang tử Trong nhiều cách lấy mẫu, tác giả tập trung vào phương thức binary phaseonly sampling [5] Trong báo, tác giả nhận thấy có tương đồng độ dịch pha 180 SFBG tinh thể quang tử chiều Sau đó, tác giả giới thiệu phương pháp Binary Phase - Only Sampling để thiết kể bố lọc tinh thể quang tử chiều 3.2 Định nghĩa lệch pha 180 cho tinh thể quang tử chiều Hình 3.4 Sự đảo chiều biên độ dịch pha 180 a) cách tử quang b) tinh thể quang tử [4] Tinh thể quang tử chiều coi tập hợp luân phiên lớp điện môi với hệ số khúc xạ cao thấp So sánh dịch pha 180 tinh thể 19 Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm quang tử cách tử quang hình Hệ số khúc xạ cách tử quang xem hàm hình sin Đối với lệch pha 180, dễ hiểu biên độ nhân với -1 Ở đây, ta dễ dàng thấy có sữ đảo ngược biên độ hệ số khúc xạ với độ dịch pha 180 tinh thể quang tử Tác giả ứng dụng binary phase-only sampling để thiết kế lọc tinh thể quang tử chiều đa kênh 3.3 Phương pháp binary phase-only samping cho tinh thể quang tử chiều Đối với tinh thể quang tử, độ dày quang (3.1) Với bước sóng trung tâm, số nguyên không âm Theo (1) độ dày quang học tế bào đơn vị với cấu trúc đơn giản tinh thể quang tử độ dày quang học tầng phần tư bước sóng trung tâm Từ ta nhận độ rộng kênh lọc (3.2) 3.4 Mô phân tích 3.4.1 Kết mô lọc đa kênh Với nghiên cứu [5], tác giả sử dụng phương pháp tính toán điểm chuyển tiếp cho tinh thể quang tử chiều Tác giả thực mô thông qua phương pháp ma trận chuyển giao Trong suốt trình mô phỏng, nguồn sáng coi nguồn sáng ngang có góc tới Các tham số liên quan đến mô bao gồm: Sự phản xạ phổ tinh thể quang tử thể hình Rõ ràng, chín kênh nhận phân bố đỉnh phản xạ có xu hướng SFBGs Băng thông 1-dB kênh nm mật độ phản xạ kênh giống Có thể thấy rõ ràng phương pháp binary phase-only sampling phù hợp với thiết kế inh thể quang tử chiều 20 Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm Hình 3.5 Phổ phản xạ lọc tinh thể quang tử chiều kênh [4] Ở hình 1, khoảng cách kênh kênh trung tâm khoảng 15.5 nm Với khoảng cách kênh 1.4 nm thể hình Từ công thức (1) (2) qua kết mô phỏng, ta kết luận muốn thay đổi khoảng cách kênh ta cần điều chỉnh giá trị 21 Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm Hình 3.6 Phổ phản xạ lọc tinh thể chiều đa kênh với [4] 3.4.2 Tỷ lệ tương phản đỉnh vùng hõm Có thể thấy rõ ràng hình tỷ lệ tương phản đỉnh vùng hõm (the peak-to-trough contrast ratio) hình khoảng dB, tỷ lệ đỉnh máng SFBGs [5] Một vấn đề độ nghiêng chuyển tiếp hàm bước nhảy dẫn đến nhiều sóng hài mà làm tăng hiệu ứng phản xạ không mong muốn 22 Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm Hình 3.7 (a) Phản xạ (b) truyền dẫn lọc đa kênh với phương pháp Gaussian apodization [4] Để tăng cường tỷ lệ tương phản, tác giả có xu hướng lựa chọn công nghệ apodization, công nghệ dễ thực số công nghệ khác Khi áp dụng công nghệ này, thể hình Trái ngược với hình 1, tỷ lệ tương phản đỉnh vùng hõm (the peak-to-trough contrast ratio) 7.6 dB Xem xét đến hình 7(b), gợn sóng nhỏ () tỉ số đỉnh hõm () tốt nhiều so với không áp dụng apodization 23 Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm KẾT LUẬN Trong báo, tác giả định nghĩa đảo chiều biên độ số khúc xạ dịch pha tinh thể quang tử chiều Sau phương pháp lấy mẫu pha nhị phân áp dụng để thiết kể lọc đa kênh dựa tinh thể quang tử Tác giả mô lọc kênh mô Sau đó, với ứng dụng kỹ thuật apodization, tác giả nhận thấy tăng đáng kể tỷ lệ tương phản đỉnh vùng hõm Từ đó, ta thấy lọc đa kênh dựa tinh thể quang tử chiều có số lợi ích điều khiển xác dịch pha, giảm giới hạn khác biệt tối đa số khúc xạ 24 Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Thu Trang, Cộng hưởng dẫn sóng linh kiện quang tử lưỡng trạng thái ổn định sử dụng cấu trúc tinh thể quang tử chiều, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội 2013 [2] Nguyễn Thuý Vân, Nghiên cứu chế tạo lọc quang dựa màng đa lớp silic xốp, Nhà xuất Đại học Công nghệ, Hà Nội 2011 [3] Đỗ Văn Việt Em, Kỹ thuật thông tin quang, Nhà xuất Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông, Hà Nội 2007 [4] Xi-Hua Zou, Wei Pan, Bin Luo, Wei-Li Zhang, and Meng-Yao Wang, “OneDimensional Photonic Crystal-Based Multichannel Filter Using Binary Phase-Only Sampling Approach”, Journal of Lightwave Technology, Vol.25, No.9, September 2007 [5] Hongpu Li, Yunlong Sheng, Yao Li, and Joshua E.Rothenberg, “Phased-Only Sampled Fiber Bragg Gratings for High-Channel-Count Chromatic Dispersion Compensation”, Journal of Lightwave Technology, Vol.21, No.9, September 2003 25 ... tinh thể quang tử chiều sử dụng lọc quang học, ống dẫn sóng, cảm biến sinh học… CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ BỘ LỌC QUANG 10 Báo cáo Bài tập lớn Thông tin quang 14 Nhóm 2.1 Định nghĩa Bộ lọc thiết... chia lọc làm hai loại: lọc cố định(fixed filter) lọc điều chỉnh (tunable filter) Hình 2.1 sơ đồ khối lọc cố định lọc điều chỉnh Hình 2.1 Sơ đồ khối lọc Bộ lọc cố định bước sóng (bên trái) lọc. .. đến vài mm) Bộ lọc Bragg kiểu sợi quang lọc cố định lọc điều chỉnh 2.5.2 Nguyên lý hoạt động cách tử chu kỳ ngắn Nguyên lý hoạt động lọc Bragg kiểu sợi quang hoàn toàn tương tự ta đề cập Bằng