Bài Thực Hành Số 1: Kênh truyền sợi quang Mục Đích Bài thực hành cung cấp ý tưởng số ảnh hưởng sợi quang lên tín hiệu quang truyền tán sắc, tự điều pha, trộn bốn bước song, … Giúp sinh viên hiểu nắm rỏ tham số thực mô tác nhân truyền dẫn sợi quang sử dụng OptiSystem, xây dựng mơ hình mơ đơn giản, trực quan A Nhắc lại lý thuyết Suy hao Khi tín hiệu lan truyền sợi quang, công suất ngõ Pout cuối sợi quang bị suy hao ( Hình 3.13) có liên hệ với cơng suất ngõ vào Pin theo quy luật hàm mũ sau Với hệ số suy hao sợi quang có đơn vị Nepers/km Thơng thường tính theo đơn vị dB/km [ ] [ ] ( ) Tán sắc Trong sợi quang, ánh sáng có bước sóng khác (tần số khác nhau) mode truyền khác cần thời gian khác để truyền qua đoạn sợi quang có độ dài L [4] tr.38, tượng gọi tán sắc Nói chung, tán sắc gây nên giãn phổ tín hiệu quang dẫn đến nhiễu ISI, tăng lỗi bit máy thu làm giảm khoảng cách truyền dẫn Hiệu ứng phi tuyến: Có thể phân loại hình dưới: B Thực hành I Ảnh hưởng tán sắc vận tốc nhóm Phương trình sau biểu diễn dạng tốn học tán sắc vận tốc nhóm (bỏ qua hiệu ứng phi tuyến suy hao sợi quang): Trong đó: z phương lan truyền sóng, t thời gian E biểu diễn đường bao trường điện từ Và beta2 định nghĩa đạo hàm bậc hai hệ số lan truyền mode beta theo tần số: Đối với tín hiệu vào sợi quang dạng xung Gaussian, công suất P độ rộng xung T tín hiệu khoảng chiều dài sợi quang z tính: Và Với Trong đó: P0 cơng suất phóng vào sợi quang, T0 độ rộng xung phóng vào sợi quang LD chiều dài tán sắc (Dispersion length) Sinh viên xây dựng mơ hình sau: Với tham số: Bit rate = 40 Gbps, để dễ quan sát, ta cho chuổi bit cố định 000000100000 Thiết lập tạo xung quang có dạng Gaussian sau: Thiết lập thong số cho sợi quang (bỏ qua suy hao phi tuyến): a Tìm T0 ? Gợi ý: Với TFWHM độ rộng ½ xung (Full Width at Half Maximum) b Tìm LD ? thay đổi chiều dài sợi quang LD, nhận xét dạng xung sau qua sợi quang, so sánh với tính tốn II Ảnh hưởng tượng trộn bốn bước sóng (FWM) Trong hiệu ứng FWM, nhiều tín hiệu quang có cường độ tương đối mạnh tương tác với tạo thành phần tần số Đây hiệu ứng phi tuyến có ảnh hưởng lớn đến hệ thống DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) Hiệu ứng xảy photon tần số 1 2 bị hấp thụ để tạo photon tần số 3 4 Sinh viên xây dựng mơ hình với tham số kèm mơ hình dưới: Các thong số thiết lập: Chiều dài sợi quang L=75km, thông số khác thiết lập: Quan sát nhận xét tín hiệu ngõ (Gợi ý: dãi tần độ lớn) III Tự điều pha (SPM) Ảnh hưởng tự điều pha: dịch tần giãn xung SPM mô ta: Với: tần số sóng mang quang, n2 hệ số phi tuyến, Aeff diện tích hiệu dụng Sinh viên xây dựng mơ hình sau: Với tham số: a Tìm b Quan sát tín hiệu phổ ngõ ra, nhận xét (về mặt giãn xung dịch tần) C Tìm hiểu thêm a Tìm hiểu tác nhân phi tuyến khác (XPM, loại tán xạ phi tuyến) b Đọc thêm tài liệu “tutorials-volume 1, Optisystem” Optical Fiber page 223