Bộ lọc thông dải cộng hƣởng sử dụng ống dẫn sóng tinh thể quang tử

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ************ BÀI TẬP LỚN MÔN THÔNG TIN QUANG Đ t i “Bộ Lọc Thông Dải Cộng Hƣởng Sử Dụng Ống Dẫn Sóng Tinh Thể Quang Tử” Giáo viên hƣớng dẫn: TS HOÀNG PHƢƠNG CHI inh viên th Đỗ Trọng Tiến – 20122544 Vũ Trƣờng Giang – 20121592 Vũ Tuấn Dũng – 20121441 Nguyễn Xuân Trung – 20112390 Phan Sokna – 20124948 MỤC LỤC PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ .3 DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU A NỘI DUNG .7 I Giới thiệu .7 II Gương phản xạ phần III Hốc cộng hưởng FP đơn đôi 10 IV Một số kết tính toán 12 B KẾT LUẬN 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO .17 PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ STT Họ tên MSSV Phân công công việc Đỗ Trọng Tiến 20122544 Tổng hợp dịch, làm báo cáo, dịch phần 1, 2 Vũ Trường Giang 20121592 Dịch đoạn 4, làm báo cáo Vũ Tuấn Dũng 20121441 Dịch đoạn 2, 3; làm slide Nguyễn Xuân Trung 20112390 Tìm hiểu tổng quan lọc; dịch đoạn 5 Phan Sokna 20124948 Dịch phần 4; làm slide DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Hệ số phản xạ công suất (-), ( -),và 3(∙∙∙) lỗ khuyết ống dẫn sóng PC xem xét bước sóng λ= 1550nm Hình 2(a) Hốc cộng hưởng lọc thông dải cộng hưởng tạo cách xếp chồng hốc cộng hưởng FP hàng thiếu ống dẫn sóng tinh thể quang tử (b) Sơ đồ tương đương 10 Hình 3: (a) Đáp ứng phổ lọc tinh thể quang tử tổ hợp bậc (-) lọc lý tưởng ( -) (b) Chi tiết xung quanh điểm cộng hưởng bước sóng λ=1615 nm 14 Hình Đáp ứng tần số lọc tổ hợp bước sóng cộng hưởng (1615 nm) bước sóng cộng hưởng (1550 nm) 15 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh PGB Photonic bandgap PC Photonic crystal FP Fabry-Pérot FDTD Finite diference time domain Tiếng Việt Tinh thể quang tử LỜI NÓI ĐẦU Với phát triển vô mạnh công nghệ thông tin nói chung kỹ thuật 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 Và việc chế tạp áp dụng thành công việc truyền tin tính chất quang xem thành công lớn nhà khoa học Mạng thông tin quang ngày số hạn chế chất lượng truyền dẫn băng thông, khoảng cách, chất lượng dịch vụ… Do có nhiều giải pháp đưa để giải vấn đề như: Ghép kênh theo bước song WDM, đa kênh theo bước sóng DWDM mục đích tăng dung lượng kênh truyền Tuy nhiên, để có hệ thống quang tốt phải có phát triển cải tiến tốt tất thành phần hệ thống, có lọc quang phần quan trọng việc phát triển hệ thống Qua môn học Thông Tin Quang với hướng dẫn T.s Hoàng Phương Chi, nhóm sinh viên chúng em lựa chọn Đề Tài “Bộ Lọc Thông Dải Cộng Hƣởng Sử Dụng Ống Dẫn Sóng Tinh Thể Quang Tử” thông qua báo “Bandpass Resonant Filters inPhotoni -Crystal Waveguides” Raffaella Costa, Andrea Melloni, Member,IEEE, and Mario Martinelli, Member, IEEE, để tìm hiểu sâu lọc quang hệ thống Chúng em xin chân thành cảm ơn Ts Hoàng Phƣơng Chi hướng dẫn chúng em hoàn thành việc tìm hiểu báo Do kỹ dịch tiếng Anh chuyên ngành hạn chế nên việc tìm hiểu sai sót, nhầm lẫn A NỘI DUNG I Giới thiệu Tinh thể quang tử gần trở thành vật liệu đầy hứa hẹn cho việc thực thiết bị tích hợp cỡ lớn cho mạng truyền thông toàn quang Bài báo nhằm mục đích để chứng minh lọc cộng hưởng có cách sử lý quang phổ phù hợp với yêu cầu chặt chẽ hệ thống ghép kênh phân chia theo bước sóng bước sóng ( Wavelength Division Multiplexing-WDM) thực tinh thể quang tử (PC) ống dẫn sóng cách chèn lỗ khuyết phù hợp dọc theo ống dẫn sóng.Những lỗ khuyết đóng vai trò gương phản xạ phần xác định hốc FabryPérot.Những tính chất lọc tinh thể quang tử dựa hốc cộng hưởng FP chứng minh mặt lý thuyết [1] - [3] thực nghiệm [4],[5] Tuy nhiên, hai nhiều hốc ghép trực tiếp với nhau, kích thước lỗ khuyết khoảng cách chúng phải lựa chọn cẩn thận để tránh gợn sóng mạnh mẽ băng thông [1],[2] Các điều kiện để có lọc hai hốc với đáp ứng băng tần phẳng tìm thấy [1] lọc bậc cao kỹ thuật hiệu gần mô tả [6] đề nghị Để sử dụng kỹ thuật vậy, ta phải biết đáp ứng tần số đáp ứng pha mặt phản xạ phần Các hệ số phản xạ lỗ khuyết trình bày phần II.Thiết kế nhiều hốc cộng hưởng FP mô tả phần III phần cuối báo đề cập đến việc thiết kế lọc thông dải để tách kênh từ hệ thống WDM Bài báo đề xuất kỹ thuật xác hiệu cho việc thiết kế lọc thông dải cộng hưởng thực ống dẫn sóng tinh thể quang tử bị khuyết hàng cách chèn lỗ khuyết phù hợp dọc theo ống dẫn sóng Các đặc điểm lọc cộng hưởng tinh thể quang tử thảo luận ứng dụng lọc channel-dropping trình bày II Gƣơng phản xạ phần Trong mục này, xem xét tinh thể quang tử hai chiều gồm mạng lưới hình vuông điện môi có độ chiết quang n=3 đường kính , khoảng cách không gian =0.6 Trong cấu trúc tuần hoàn dòng thiếu thực ống dẫn sóng đơn mode phạm vi bước sóng rộng Ống dẫn sóng phân tích chi tiết cách sử dụng kỹ thuật giới hạn chênh lệch miền thời gian(FDTD) Tại khoảng bước sóng 1550 nm, ta có số khúc xạ nhóm số khúc xạ pha , rõ tính chất phân tán mạnh mẽ ống dẫn sóng tinh thể quang tử Hình 1: Hệ số phản xạ công suất (-), ( -),và 3(∙∙∙) lỗ khuyết ống dẫn sóng PC xem xét bước sóng λ= 1550nm Phản xạ phần thu cách chèn nhiều lỗ khuyết có đường kính dọc theo ống dẫn sóng tinh thể quang tử, thể hình Hệ số phản xạ lỗ khuyết đơn tăng theo đường kính nó, tăng lên tối đa sau giảm xuống, nhìn hình Không tính tổng quát, giả thiết hai lỗ khuyết lattice rods có hệ số phản xạ Một hệ số phản xạ mong muốn tạo cách chọn đường kính lỗ khuyết số lỗ khuyết tạo mặt phản xạ Hệ số phản xạ công suất tối đa lỗ khuyết đơn vào khoảng 0.8, cho cặp lỗ khuyết giống hệt cách khoảng 0.96, cho lỗ khuyết 0.998 Tiếp tục tăng đường kính lỗ khuyết vượt , hệ số phản xạ nhanh chóng giảm , hệ số phản xạ mức trung bình nhỏ Nói chung, có quan sát thay đổi hệ số phản xạ với với bước song với vị trí lỗ khuyết với liên quan đến mạng lưới tinh thể quang tử Hình có 0,75< ⁄