Thiết kế sợi tinh thể quang bù tán sắc với hệ số phi tuyến lớn cho các hệ thống truyền thông quang băng rộng

ĐÀM QUANG HUY BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ LUẬN VĂN ĐÀM QUANG HUY KỸ THUẬT VIỄN THÔNG TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THIẾT KẾ SỢI TINH THỂ QUANG BÙ TÁN SẮC VỚI HỆ SỐ PHI TUYẾN LỚN CHO CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG QUANG BĂNG RỘNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : KỸ THUẬT VIỄN THƠNG KHỐ 2016B Hà Nội – Năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ LUẬN VĂN ĐÀM QUANG HUY TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THIẾT KẾ SỢI TINH THỂ QUANG BÙ TÁN SẮC VỚI HỆ SỐ PHI TUYẾN LỚN CHO CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG QUANG BĂNG RỘNG Chuyên ngành : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Người Hướng Dẫn Kỹ Thuật : TS Hoàng Phương Chi Hà Nội – Năm 2018 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH LỜI NÓI ĐẦU TÓM TẮT LUẬN VĂN .7 ABSTRACT LỜI CAM ĐOAN .9 PHẦN MỞ ĐẦU .10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỢI TINH THỂ QUANG 11 1.1 Sự đời sợi quang tinh thể 11 1.2 Cơ chế dẫn sóng 12 1.2.1 Phản xạ nội toàn phần 12 1.2.2 Đặc tính đơn mode vơ hạn .12 1.2.3 Dẫn sóng dải cấm quang 13 1.3 Tính chất ứng dụng 14 1.3.1 Sợi lõi đặc .14 1.3.2 Sợi lõi rỗng .16 1.4 Cơ chế suy hao 17 1.4.1 Suy hao bên sợi .17 1.4.2 Suy hao giam giữ .19 1.4.3 Suy hao uống cong 19 1.5 Kết luận chương .20 CHƯƠNG 2: PHI TUYẾN TRONG SỢI TINH THỂ 21 2.1 Nguồn SuperContinuum 21 2.1.1 Bản chất vật lí việc tạo nguồn SuperContinuum .21 2.1.2 Sợi quang tinh thể phi tuyến cao 22 2.1.3 Sợi PCF lưỡng chiết cao 23 2.1.4 Phân tích tán sắc bước sóng bơm 24 2.1.5 Ảnh hưởng chế độ bơm tới việc hình thành phổ SuperContinuum 26 2.1.6 Các ứng dụng quan trọng đời sống sợi phi tuyến 27 2.2 Hệ số phi tuyến sợi lõi rỗng 27 2.3 Kết luận chương 29 CHƯƠNG 3: SỢI TINH THỂ QUANG BÙ TÁN SẮC 30 3.1 Giới thiệu sợi bù tán sắc 30 3.2 Một số nghiên cứu sợi tinh thể quang bù tán sắc 32 3.2.1 Sợi bù tán sắc với tỷ lệ điền đầy khơng khí d/Ʌ lớn 32 3.2.2 Sợi bù tán sắc sử dụng hai lõi đồng tâm 34 3.3 Kết luận chương .37 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ SỢI TINH THỂ QUANG BÙ TÁN SẮC VỚI HỆ SỐ PHI TUYẾN LỚN CHO CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG QUANG BĂNG RỘNG 38 4.1 Xây dựng mơ hình cấu trúc 38 4.1.1 Mục tiêu thiết kế 38 4.1.2 Xây dựng mơ hình cấu trúc .41 4.2 Kết mô 43 4.2.1 Thay đổi tham số 44 4.2.1.1 Thay đổi giá trị Ʌ 44 4.2.1.2 Thay đổi giá trị d1/Ʌ 45 4.2.1.3 Thay đổi giá trị d2/Ʌ 46 4.2.1.4 Thay đổi giá trị d3/Ʌ 47 4.2.1.5 Thay đổi giá trị d4/Ʌ 49 4.2.2 Cấu trúc tối ưu 50 4.3 So sánh với số nghiên cứu có 54 4.4 Kết luận chương .54 KẾT LUẬN CHUNG 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC 60 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT PCF Photonic Crystal Fiber Sợi tinh thể quang FEM Finite Element Method Phương pháp phần tử hữu hạn PML Perfectly Match Layer Vùng giới hạn tính tốn MOF Microstructured Optical Fiber Sợi quang vi cấu trúc TIR Total Internal Reflection Phản xạ nội toàn phần SI Step Index Chiết suất nhảy bậc Neff Effective Index Chiết suất hiệu dụng GVD Group Velocity Dispersion Tán sắc vận tốc nhóm SPM Self-Phase Modulation Tự điều pha XPM Cross-Phase Modulation Điều chế xuyên pha FWM Four Wave Mixing Trộn bốn bước sóng PBG Photonic Bandgap Dải cấm quang MTIR Modified Total Internal Cơ chế phản xạ nội toàn Reflection phần biến đổi Fundamental space-filling mode Mode điền đầy không FSM gian ESMF Endlessly Single-Mode Fiber Sợi đơn mode vô hạn λZD Zero-Dispersion Wavelength Bước sóng tán sắc khơng SC Supercontinuum Siêu liên tục CNC Computer Numerical Control Máy tính điều khiển số học SMF Single-Mode Fiber Sợi đơn mode MFD Mode Field Diameter Đường kính trường mode DCF Dispersion Compensating Fiber Sợi bù tán sắc DCC Dual Concentric Core Hai lõi đồng tâm Wavelength Division Ghép kênh theo bước Multiplexing sóng RDS Relative Dispersion Slope Độ dốc tán sắc tương đối DR Residual Dispersion Tán sắc tổng cộng DE Effective Dispersion Tán sắc hiệu dụng Aeff Effective Area Diện tích hiệu dụng WDM DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Tọa độ lỗ khí góc ¼ thứ 42 Bảng Kết so sánh cấu trúc tối ưu với số cấu trúc tài liệu tham khảo 53 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1 Phân loại sợi PCF theo phương pháp dẫn sóng 11 Hình Mặt cắt ngang sợi PCF lõi đặc với hệ thống lỗ khí chạy dọc theo sợi mơ hình thực tế .13 Hình Mơ hình sợi PCF dẫn sóng dải cấm quang .14 Hình Sợi quang bơm sử dụng hai lớp vỏ [7] 16 Hình Biểu đồ giá trị suy hao sợi lõi đặc sợi lõi rỗng [7] 18 Hình Giá trị suy hao sợi lõi đặc sợi lõi rỗng thay đổi số vịng khí từ vịng lên 19 vịng [7] 18 Hình (a)Hàm biểu diễn suy hao rò rỉ với giá trị d/pitch khác (b) hàm tham số pitch với tỉ lệ điền đầy lỗ khí khác [7] .19 Hình Cấu trúc sợi có khả hạn chế suy hao uốn cong 20 Hình Cấu trúc sợi PCF phi tuyến theo phân bố xoắn ốc .22 Hình 2 Cấu trúc phi tuyến hình mạng nhện[7] 23 Hình Sự thay đổi phi tuyến bốn loại sợi A, B, C, D phân tích 29 Hình Nguyên lý sợi bù tán sắc 30 Hình Mặt cắt ngang cấu trúc DC-MOF vịng lỗ khí Các lỗ khí phân bố theo mạng tam giác 31 Hình 3 Đường cong tán sác sợi DC-MOF với d/Ʌ= 0.9 giá trị Ʌ khác 32 Hình Đường tán sắc cấu trúc DC-MOF tối ưu [40] 33 Hình Đường tán sắc tổng cộng sau bù tán sắc sử dụng sợi DC-MOF tối ưu 33 Hình Mặt cắt ngang sợi DCC-DCF .34 Hình Ánh sáng tập trung hai lõi: Lõi (trái) Lõi (phải) [42] 35 Hình Chiết suất mode hiệu dụng mode (nét liền) mode thứ cấp (nét đứt) [42] .36 Hình Đường cong tán sắc theo bước sóng cấu trúc với tham số tối ưu : Ʌ = 1.27 µm, d1 = 0.48 µm d2 = 1.0 µm .37 Hình Đồ thị tán sắc độ dốc tán sắc theo bước sóng sợi SMF-28 39 Hình Cấu trúc sợi DCF thiết kế 41 Hình Tọa độ lỗ khí góc ¼ thứ vịng lỗ khí đầu cấu trúc 43 Hình 4 Sự thay đổi của: (a) Đường tán sắc (b) Đường tán sắc hiệu dụng thay đổi Ʌ 45 Hình Sự thay đổi của: (a) Đường tán sắc (b) Đường tán sắc hiệu dụng thay đổi d1/Ʌ .46 Hình Sự thay đổi của: (a) Đường tán sắc (b) Đường tán sắc hiệu dụng thay đổi d2/Ʌ .47 Hình Sự thay đổi của: (a) Đường tán sắc (b) Đường tán sắc hiệu dụng thay đổi d3/Ʌ .48 Hình Sự thay đổi của: (a) Đường tán sắc (b) Đường tán sắc hiệu dụng thay đổi d4/Ʌ .49 Hình Đường cong tán sắc độ dốc tán sắc cấu trúc tối ưu .50 Hình 10 Tán sắc hiệu dụng sau bù tán sắc cho 40 km sợi SMF-28 sử dụng cấu trúc tối ưu 51 Hình 11 Diện tích hiệu dụng hệ số phi tuyến cấu trúc tối ưu 51 Hình 12 Hệ số lưỡng chiết cấu trúc tối ưu 52 662 ps/(nm.km) Hình 4.6a Hình 4.6b cho thấy, tăng tỷ lệ d2/Ʌ, đường tán sắc hiệu dụng có độ dốc tăng chủ yếu thay đổi vùng bước sóng cao từ 1.55 đến 1.65 µm, tán sắc hiệu dụng vùng bước sóng thấp 1.55 µm gần không thay đổi -400 Dispersion, D [ps/(nm.km)] d2/ = 0.55 -500 d2/ = 0.56 d2/ = 0.57 -600 d2/ = 0.58 -700 -800 -900 -1000 -1100 1.45 1.50 1.55 1.60 1.65 Wavelength, [ m] (a) Effective Dispersion, D e [ps/(nm.km)] d2/ = 0.55 d2/ = 0.56 d2/ = 0.57 d2/ = 0.58 -1 -2 1.45 1.50 1.55 Wavelength, 1.60 1.65 [ m] (b) Hình Sự thay đổi của: (a) Đường tán sắc (b) Đường tán sắc hiệu dụng thay đổi d2/Ʌ 4.2.1.4 Thay đổi giá trị d3/Ʌ Hình 4.7 cho thấy thay đổi đường tán sắc đường tán sắc hiệu dụng ta tăng tỷ lệ d3/Ʌ từ 0.64 tới 0.67 giữ nguyên thông số Ʌ = 0.705 µm, d1/Ʌ = 47 0.90, d2/Ʌ = 0.56, d4/Ʌ = 0.90 Khi tỷ lệ d3/Ʌ tăng làm giảm chiết suất vùng lõi khiến cho đường tán sắc có xu hướng dịch sang phải, giảm vệ độ lớn, giá trị tán sắc 1.55 µm thay đổi từ -810 cịn -710 ps/(nm.km) Qua hình 4.7b ta thấy, tăng tỷ lệ d3/Ʌ, đường tán sắc hiệu dụng có giá trị giảm dần biên dải bước sóng khảo sát gần khơng thay đổi vùng bước sóng trung tâm dải Dispersion, D [ps/(nm.km)] -400 d3/ = 0.64 -500 d3/ = 0.65 d3/ = 0.66 -600 d3/ = 0.67 -700 -800 -900 -1000 -1100 1.45 1.50 1.55 Wavelength, 1.60 1.65 [ m] Effective Dipsersion, D e [ps/(nm.km)] (a) d3/ = 0.64 d3/ = 0.65 d3/ = 0.66 d3/ = 0.67 -1 -2 1.45 1.50 1.55 Wavelength, 1.60 1.65 [ m] (b) Hình Sự thay đổi của: (a) Đường tán sắc (b) Đường tán sắc hiệu dụng thay đổi d3/Ʌ 48 4.2.1.5 Thay đổi giá trị d4/Ʌ Khi thay đổi đường kính vịng lỗ khí ngồi cùng, giữ nguyên tham số Ʌ = 0.705 µm, d1/Ʌ = 0.90, d2/Ʌ = 0.56, d3/Ʌ = 0.66, đường tán sắc tán sắc hiệu dụng thay đổi nhỏ Ngun nhân vịng lỗ khí nằm xa lõi nên có ảnh hưởng tới ánh sáng bị giam giữ lõi Điều thể Hình 4.8 -400 d4/ = 0.88 Dispersion, D [ps/(nm.km)] -500 d4/ = 0.89 d4/ = 0.90 -600 d4/ = 0.91 -700 -800 -900 -1000 -1100 1.45 1.50 1.55 Wavelength, 1.60 1.65 [ m] (a) Effective Dispersion, D e [ps/(nm.km)] d4/ = 0.88 d4/ = 0.89 d4/ = 0.90 d4/ = 0.91 -1 -2 1.45 1.50 1.55 Wavelength, 1.60 1.65 [ m] (b) Hình Sự thay đổi của: (a) Đường tán sắc (b) Đường tán sắc hiệu dụng thay đổi d4/Ʌ 49 Như vậy, để nhận đường tán sắc tối ưu, ta cần: • Chọn giá trị Ʌ thích hợp giá trị ảnh hưởng mạnh đến đường tán sắc dạng đường tán sắc hiệu dụng • Lần lượt điều chỉnh đường kính vịng từ ngồi tùy theo mức độ ảnh hưởng vòng tới đường tán sắc hiệu dụng để đạt đường tán sắc hiệu dụng tối ưu • Trong q trình điều chỉnh ưu tiên lựa chọn phương án làm tăng độ âm tán sắc 4.2.2 Cấu trúc tối ưu Qua trình thực trên, ta tìm thiết kế cấu trúc tối ưu với tham số sau: Ʌ = 0.705 µm, d1/Ʌ = 0.90, d2/Ʌ = 0.56, d3/Ʌ = 0.66, d4/Ʌ = 0.90 Thiết kế có đặc điểm sau: • Tán sắc âm lớn dải rộng từ 1.45 tới 1.65 µm, đạt -740 ps/(nm.km) bước sóng 1.55 µm, độ dốc tán sắc đạt -2.68 ps/(nm2/km), điều thể Hình 4.9 Giá trị RDS 1.55 µm đạt 0.0036 nm-1 gần với giá trị sợi SMF thông thường -1.2 Dispersion Dispersion Slope -1.4 -500 -1.6 -600 -1.8 -700 -2.0 -2.2 -800 -2.4 -900 -1000 1.45 Dispersion Slope, D s [ps/(nm km)] Dispersion, D [ps/(nm.km)] -400 -2.6 1.50 1.55 Wavelength, 1.60 -2.8 1.65 [ m] Hình Đường cong tán sắc độ dốc tán sắc cấu trúc tối ưu 50 Effective Dispersion, D e [ps/(nm.km)] 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 1.45 1.50 1.55 Wavelength, 1.60 1.65 m Hình 10 Tán sắc hiệu dụng sau bù tán sắc cho 40 km sợi SMF-28 sử dụng cấu trúc tối ưu • Kết tính tốn tán sắc hiệu dụng sau bù tán sắc cho 40 km sợi SMF-28 đạt DE = 0±0.2 ps/(nm.km) băng S, C, L Giá trị phù hợp để bù tán sắc cho hệ thống quang băng rộng, tốc độ cao (Hình 4.10) • Diện tích hiệu dụng, hệ số phi tuyến hệ số lưỡng chiết cấu trúc tối ưu bước sóng 1.55 µm tương ứng 1.08 µm2, 97.2 W-1.km-1 2.33.10-2 (Hình 4.11 Hình 4.12) 1.20 110 105 -1 1.16 Gamma, [W km ] 1.14 100 -1 Effective Area, A eff [ m ] 1.18 1.12 95 1.10 1.08 90 1.06 Effective Area Gamma 1.04 1.02 1.45 1.50 1.55 Wavelength, 1.60 85 80 1.65 m Hình 11 Diện tích hiệu dụng hệ số phi tuyến cấu trúc tối ưu 51 0.028 Birefringence, B 0.026 0.024 0.022 0.020 0.018 1.45 1.50 1.55 Wavelength, 1.60 1.65 m Hình 12 Hệ số lưỡng chiết cấu trúc tối ưu Với tính chất trên, cấu trúc đề xuất dùng để bù tán sắc cho hệ thống truyền thông quang băng rộng, tốc độ cao Ngồi ra, cấu trúc cịn sử dụng thiết bị trì phân cực hệ thống cảm biến 52 Bảng Kết so sánh cấu trúc tối ưu với số cấu trúc tài liệu tham khảo Hình dạng cấu trúc D Aeff Gamma (Ps/nm.km) µm2 W-1.km-1 -240 2.60 40.5 1.67 -556 2.63 40.1 3.79 -740 1.08 97.2 2.33 B (x10-2) Tài liệu tham khảo [44] Tài liệu tham khảo [46]  d5 DR DE Ps/nm Ps/nm.km 0±20 băng 0±0.4 băng CL CL 0±43.5 băng S, C, L -  d5 Cấu trúc đề d3 d1 xuất d5 d4 d2 d1 53 0±8 băng 0±0.2 băng S, C, L S, C, L 4.3 SO SÁNH VỚI MỘT SỐ NGHIÊN CỨU ĐÃ CĨ Như trình bày trên, mục tiêu đồ án thiết kế cấu trúc có đường tán sắc âm lớn phù hợp để tiết kiệm chiều dài sợi bù tán sắc băng rộng cho hệ thống truyền thông quang Để thuận tiện cho việc đánh giá cấu trúc đề xuất, ta thực so sánh với số kết nghiên cứu sợi bù tán sắc cơng bố trước Kết so sánh trình bày Bảng 4.2 Trong đó, sợi DCF đề xuất thể số ưu điểm tích cực tán sắc âm lớn hơn, tán sắc hiệu dụng nhỏ dải rộng, hệ số phi tuyến lưỡng chiết lớn Trong Bảng 4.2, giá trị tán sắc D, diện tích hiệu dụng Aeff, hệ số phi tuyến Gamma hệ số lưỡng chiết B tính tốn bước sóng 1.55 µm 4.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG Chương trình bày trình thiết kế cấu trúc sợi bù tán sắc DCF mơ phỏng, tính toán tham số sợi như: tán sắc, độ dốc tán sắc, diện tích hiệu dụng, hệ số phi tuyến, hệ số lưỡng chiết, tán sắc hiệu dụng sau bù tán sắc Sợi DCF đề xuất với dạng lục giác, vịng lỗ khí, tham số thiết kế tối ưu đạt số kết tương đối khả quan Tán sắc âm lớn dải rộng bao trùm băng S C L, đạt -740 ps/(nm.km) bước sóng 1.55 µm Tán sắc hiệu dụng sau bù tán sắc cho 40 km sợi SMF-28 nằm khoảng 0±0.2 ps/(nm.km) Sợi có đặc tính tán sắc tốt, phù hợp để bù tán sắc cho hệ thống quang băng rộng với tốc độ cao Ngồi sợi cịn có hệ số phi tuyến hệ số lưỡng chiết cao, tương ứng đạt 97.2 W1 km-1 2.33x10-2 bước sóng 1.55 µm Do đó, sợi cịn sử dụng ứng dụng trì phân cực ứng dụng cảm biến 54 KẾT LUẬN CHUNG Sợi tinh thể quang loại sợi hoàn toàn mới, sử dụng cấu trúc tinh thể quang chạy dọc theo lõi sợi để truyền ánh sáng Nhờ đó, sợi tinh thể quang đạt đặc tính ưu việt hấp dẫn mà sợi quang thông thường đạt Đây hướng nghiên cứu mẻ gây thu hút lớn với nhà khoa học toàn giới Sợi tinh thể quang ứng dụng nhiều lĩnh vực truyền dẫn, cảm biến, y sinh, quân sự, hàng không vũ trụ… Đồ án giới thiệu số nét sợi tinh thể quang chế dẫn sóng, số đặc tính truyền dẫn trình chế tạo sợi tinh thể quang đồng thời mơ tả q trình nghiên cứu, thiết kế cấu trúc tinh thể quang bù tán sắc cho hệ thống truyền thông quang băng rộng Đề tài tiếp tục phát triển mở rộng theo số hướng sau: • Tối ưu cấu trúc để đạt tán sắc âm lớn hơn, đường tán sắc phù hợp để bù tán sắc dải bước sóng rộng hơn, bao trùm hết tồn cửa sổ quang 1310 1550 nm • Đơn giản hóa cấu trúc, giảm số lượng lỗ khí để giảm độ phức tạp, giúp thuận tiện cho trình chế tạo • Sử dụng thêm vật liệu pha tạp Germanium, Germania…để đạt kết tốt tán sắc phi tuyến 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] F Zolla, “Foundations of Photonic Crystal Fibres”, 2nd Edition, Imperial College Press, 2012 [2] A.W Snyder, J Love, “Optical Waveguide Theory”, Springer US, 1983 [3] Takanori Okoshi, “Optical Fibers”, Academic Press, 1982 [4] G Agrawal, “Nonlinear Fiber Optics”, 3rd Edition, Academic Press, 2001 [5] Chraplyvy, R Andrew "Limitations on lightwave communications imposed by optical fiber nonlinearities" J Lightwave Tech., Vol 8, 1548-1557, 1990 [6] R.H Stolen and E.P Ippen, “Raman gain in glass optical waveguide”, Appl Phys Lett 22 (6), 276, 1973 [7] E Yablonovitch, “Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics”, Phys Rev Lett 58, 2059, 1987 [8] S John, "Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices", Phys Rev Lett 58, 2486, 1987 [9] J.M Lourtioz, “Photonic Crystals: Towards Nanoscale Photonic Devices”, 2nd Edition, 2008 [10] S Noda, "Trapping and emission of photons by a single defect in a photonic bandgap structure", Nature, vol 407, pp 608-610, 2000 [11] Deubel, "Direct laser writing of three-dimensional photonic-crystal templates for telecommunications”, Nature Materials 3, 444 – 447, 2004 [12] P Kaiser, “A new optical fiber”, Bell System Technical Journal 52 pp 265269, 1973 [13] J.C Knight, “All-silica single-mode optical fiber with photonic crystal cladding”, Optics Letters Vol 21, Issue 19, pp 1547-1549, 1996 [14] T.A Birks, “Endlessly single-mode photonic crystal fiber”, Optics Letters Vol 22, Issue 13, pp 961-963, 1997 [15] G Renversez, “Second mode transition in microstructured optical fibers: determination of the critical geometrical parameter and study of the matrix 56 refractive index and effects of cladding size”, Optics Letters Vol 30, Issue 11, pp 1264-1266, 2005 [16] N.A Mortensen, “Endlessly single-mode holey fibers: the influence of core design”, Opt Express 13(26):10833-9, 2005 [17] J.K Ranka, “Visible continuum generation in air-silica microstructure optical fibers with anomalous dispersion at 800 nm”, Opt Lett, 25(l): 25-27, 2000 [18] P.M Blanchard, “Two-dimensional bend sensing with a single, multi-core optical fibre”, Smart Materials and Structures, Vol 9, No 2, 04.2000, p 132-140, 2000 [19] J Palais, “Fiber Optic Communications”, 1992 [20] Goff, “Fiber Optic Reference Guide”, Amsterdam: Focal Press, 2002 [21] A.R Hilton, “Nonoxide Chalcogenide Glasses as Infrared Optical Materials”, Applied Optics, Vol 5, Issue 12, pp 1877-1882, 1966 [22] J Savage, “Optical properties of chalcogenide glasses”, Journal of NonCrystalline Solids, vol 47, issue 1, pp 101-115, 1982 [23] P.W France, “Fluoride Glass Optical Fibres”, 1990 [24] Heike Ebendorff-Heidepriem, “Fluoride glass microstructured optical fiber with large mode area and mid-infrared transmission”, Optics Letter, Vol 33, Issue 23, pp 2861-2863, 2008 [25] M.F Churbanov, “High-purity glasses based on arsenic chalcogenides”, Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, Vol 3, No 2, p 341 – 349, 2001 [26] J.S Sanghera, “Development and applications of chalcogenide glass optical fibers at nrl”, Journal of Optolectronics and Advanced Materials, Vol 4, No 3, p 665 – 678, 2002 [27] M Pollnau, D Jackson, “Erbium 3-µm fiber lasers”, IEEE Journal on selected topics in quantum electronics, VOL 7, NO 1, 2001 [28] A Zakery, S.R Elliott, “Optical Nonlinearities in Chalcogenide Glasses and their Applications”, Springer, 2007 edition, 2007 57 [29] G Boudebs, “Third order nonlinear optical characterization of new chalcohalogenide glasses containing lead iodine”, Optical Materials 22 (4), 335343, 2003 [30] S Cherukulappurath, “Linear optical characterization of chalcogenide glasses”, Optics communications 230 (4), 331-336, 2004 [31] E Yablonovitch, "Photonic band structure: the face-centered-cubic case employing nonspherical atoms", Physical Review Letters 67 (17): 2295–2298, 1991 [32] G Barton, “Fabrication of microstructured polymer optical fibres”, Optical Fiber Technology 10 (2004) 325–335, 2004 [33] C.M.B Cordeiro, “Engineering the dispersion of tapered fibers for supercontinuum generation with a 1064 nm pump laser”, Optics Letters Vol 30, Issue 15, pp 1980-1982, 2005 [34] T.A Birks, Y W Li, “The shape of fiber tapers”, IEEE, Lightwave Technology, (Volume:10, Issue: ), 1992 [35] W.J Wadsworth, “Hole inflation and tapering of stock photonic crystal fibres”, Optics Express Vol 13, Issue 17, pp 6541-6549, 2005 [36] T.A Birks, “Photonic crystal fiber devices”, Proceedings SPIE, Vol 4943, p.142, 2002 [37] P.J Bennett “Toward practical holey fiber technology: fabrication, splicing, modeling, and characterization” , Optics Letter 24, pp 1203-1205, 1999 [38] J.T Lizier, G E Town, “Splice losses in holey optical fibers”, Photonics Technology Letters, IEEE 13, 8, pp 794-796, 2001 [39] C Kerbage, ”Integrate all-fiber variable attenuator based on hybrid microstructure fiber”, Applied Physics Letters 79, p 3191, 2001 [40] Md Selim Habib, Md Samiul Habib, S.M Abdur Razzak, Y Namihira, M.A Hossain, M.A Goffar Khan, “Broadband dispersion compensation of conventional single mode fibers using microstructure optical fibers”, Optik- International Journal for Light and Electron Optics, Vol 124, Issue 19, 2013 58 [41] F Benabid, “Compact, stable and efficient all-fibre gas cells using hollowcore photonic crystal fibres”, Nature 434 (7032), 488-491, 2005 [42] Md Selim Habib, Md Samiul Habib, S.M.A Razzak, “Study on DualConcentric Core Dispersion Compensating Photonic Crystal Fiber”, International Journal of Engineering and Technology, p 377-383, 2012 [43] L Gruner-Nielsen, “Dispersion compensating fiber”, Optical Fiber Technology, Vol 6, pp 164-180, 2000 [44] S.F Kaijage, Y Namihira, N.H Hai, F Begum, S.M.A Razzak, T Kinjo, K Miyagi,N Zou, “Broadband dispersion compensating octagonal photonic crystal fiber for optical communication applications”, Jpn J Appl Phys 48 052401– 052408, 2009 [45] A.D Yablon, R.T Bise, “Low-loss high-strength microstructured fiber fusion splices using GRIN fiber lenses”, Photonics Technology Letters, IEEE (Volume:17 , Issue: ), 2005 [46] Anders Bjarklev, Jes Broeng, Araceli Sanchez Bjarklev, “Photonic crystal fibres”, 1st Edition, Kluwer Academic Publishers, 2003 [47] M.I Hasan, M Selim Habib, M Samiul Habib, S.M Abdur Razzak, "Highly nonlinear and highly birefringent dispersion compensating photonic crystal fiber”, Optical Fiber Technology 20 (2014) 32–38, 2013 59 PHỤ LỤC Bảng giá trị tán sắc, độ dốc tán sắc, RDS sợi SMF-28 Wavelength Dispersion Dispersion Slope Relative Dispersion Slope [µm] [ps/(nm.km)] [ps/(nm2/km)] [nm-1] 1.45 10.7568 0.0671 0.0062 1.46 11.428 0.0659 0.0058 1.47 12.0873 0.0648 0.0054 1.48 12.7348 0.0636 0.0050 1.49 13.3711 0.0625 0.0047 1.5 13.9965 0.0615 0.0044 1.51 14.6114 0.0605 0.0041 1.52 15.216 0.0595 0.0039 1.53 15.8108 0.0585 0.0037 1.54 16.3961 0.0576 0.0035 1.55 16.9721 0.0567 0.0033 1.56 17.5392 0.0558 0.0032 1.57 18.0976 0.055 0.0030 1.58 18.6477 0.0542 0.0029 1.59 19.1896 0.0534 0.0028 1.6 19.7236 0.0526 0.0027 1.61 20.25 0.0519 0.0026 1.62 20.769 0.0512 0.0025 1.63 21.2809 0.0505 0.0024 1.64 21.7858 0.0498 0.0023 1.65 22.2839 0.0492 0.0022 60 Bảng giá trị thông số cấu trúc tối ưu Wavelength Dispersion Dispersion Relative Residual Effective Effective Gamma [µm] [ps/(nm.km)] Slope Dispersion Dispersion Dispersion Area [W-1.km-1] Slope [ps/nm] [ps/(nm.km)] [µm2] [ps/(nm2.km)] Birefringence [nm-1] 1.45 -482.254 -2.3456 0.0049 -2.1784 -0.2976 1.0404 108.3 0.0271 1.46 -505.71 -2.4147 0.0048 -6.847 -0.1673 1.0436 107.2 0.0268 1.47 -529.857 -2.4797 0.0047 -2.6325 -0.0643 1.0469 106.1 0.0265 1.48 -554.654 -2.5391 0.0046 0.5199 0.0127 1.0506 105.1 0.0262 1.49 -580.045 -2.5918 0.0045 2.676 0.0654 1.0544 104.0 0.0258 1.5 -605.963 -2.636 0.0044 3.9135 0.0956 1.0586 102.9 0.0254 1.51 -632.323 -2.6704 0.0042 4.3235 0.1057 1.0631 101.8 0.025 1.52 -659.027 -2.6932 0.0041 4.0106 0.0980 1.0679 100.6 0.0246 1.53 -685.959 -2.7028 0.0039 3.094 0.0756 1.0731 99.5 0.0241 1.54 -712.986 -2.6975 0.0038 1.7078 0.0417 1.0787 98.3 0.0237 1.55 -739.962 -2.6759 0.0036 0.0000 1.0848 97.2 0.0233 1.56 -766.721 -2.6365 0.0034 -1.8669 -0.0456 1.0914 96.0 0.0228 1.57 -793.085 -2.5779 0.0033 -3.7185 -0.0909 1.0985 94.7 0.0224 1.58 -818.864 -2.4992 0.0031 -5.368 -0.1312 1.1061 93.5 0.0219 1.59 -843.857 -2.3999 0.0028 -6.6211 -0.1618 1.1145 92.2 0.0215 1.6 -867.855 -2.2793 0.0026 -7.2773 -0.1779 1.1234 90.9 0.021 1.61 -890.648 -2.1378 0.0024 -7.1323 -0.1743 1.1332 89.5 0.0206 1.62 -912.026 -1.9758 0.0022 -5.9854 -0.1463 1.1436 88.2 0.0201 1.63 -931.784 -1.7945 0.0019 -3.6392 -0.0889 1.155 86.8 0.0197 1.64 -949.728 -1.5952 0.0017 0.0929 0.0023 1.1672 85.3 0.0192 1.65 -965.681 -1.3801 0.0014 5.3828 0.1316 1.1804 83.9 0.0188 61 ... tuyến • Chương : Sợi tinh thể quang bù tán sắc • Chương : Thiết kế sợi tinh thể quang bù tán sắc với hệ số phi tuyến lớn cho hệ thống thông tin quang băng rộng 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỢI TINH. .. d/Ʌ lớn, sử dụng hai lõi đồng tâm… .Sợi PCF thiết kế để bù tán sắc dải bước sóng rộng 37 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ SỢI TINH THỂ QUANG BÙ TÁN SẮC VỚI HỆ SỐ PHI TUYẾN LỚN CHO CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG QUANG. .. LUẬN VĂN ĐÀM QUANG HUY TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THIẾT KẾ SỢI TINH THỂ QUANG BÙ TÁN SẮC VỚI HỆ SỐ PHI TUYẾN LỚN CHO CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG QUANG BĂNG RỘNG Chuyên ngành : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG LUẬN VĂN