›
›

Bài giảng môn Kỹ thuật thông tin quang - Chương 2: Sợi quang

ppt 46 trang phuongnguyen 2780
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng môn Kỹ thuật thông tin quang - Chương 2: Sợi quang", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_mon_ky_thuat_thong_tin_quang_chuong_2_soi_quang.ppt

Nội dung text: Bài giảng môn Kỹ thuật thông tin quang - Chương 2: Sợi quang

  1. HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN CƠ SỞ TRUYỀN THÔNG SỢI QUANG Bộ môn: Thông tin quang - Khoa VT1 Năm biên soạn: 2010
  2. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Nội dung 1 Tổng quan về kỹ thuật thông tin quang 2 Sợi quang Chương 3 Bộ phát quang 4 Bộ thu quang 5 Một số vấn đề trong thiết kế truyền TTQ đơn kênh điểm – điểm www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 2
  3. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG SỢI QUANG ❖ Cấu trúc và phân loại sợi quang ❖ Mô tả quang hình quá trình truyền ánh sáng trong sợi quang ❖ Truyền sóng ánh sáng trong sợi quang ❖ Các tham số cơ bản của sợi ▪ Suy hao ▪ Tán sắc ▪ Hiệu ứng phi tuyến ❖ Một số loại sợi quang mới ❖ Cáp sợi quang www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 3
  4. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI SỢI (1) ❖Sợi quang: Là ống dẫn sóng có khả năng mang thông tin dưới dạng ánh sáng. Kích thước rất nhỏ. Professor Charles Kao phát minh ra sợi quang, nhận giảI thưởng IEE từ Pro. John Midwinter. (1998 at IEE Savoy Place, London, UK) www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 4
  5. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI SỢI (2) ❖Cấu trúc sợi quang: . Cấu trúc hình trụ, được chế tạo từ vật liệu trong suốt . Lõi sợi có chiết suất n1 . Vỏ sợi có chiết suất n2 < n1 . Lớp phủ đệm có tác dụng bảo vệ sợi www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 5
  6. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI SỢI (3) ❖Phân loại sợi quang: • Dựa theo vật liệu chế tạo: thuỷ tinh hoặc chất dẻo hoặc thuỷ tinh đa thành phần • Dựa theo mặt cắt chiết suất: chiết suất bậc (SI) hoặc chiết suất biến đổi (GI) • Dựa theo số lượng mode truyền: đa mode (MM) hoặc đơn mode (SM) • Dựa theo các chức năng đặc biệt www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 6
  7. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI SỢI (4) ❖Các loại sợi quang sử dụng trong VT: www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 7
  8. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG MÔ TẢ QUANG HÌNH (1) ❖Truyền ánh sáng trong sợi đa mode bậc (MM-SI) Sợi truyền nhiều mode (coi mỗi mode là một tia sáng ứng với một góc lan truyền cho phép). www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 8
  9. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG MÔ TẢ QUANG HÌNH (2) ❖Truyền ánh sáng trong sợi đa mode bậc (MM-SI) Quỹ đạo các tia lan truyền có dạng zigzag, gồm 2 loại tia: tia kinh tuyến (a) và tia nghiêng hoặc tia xoắn (b). www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 9
  10. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG MÔ TẢ QUANG HÌNH (3) ❖Truyền ánh sáng trong sợi đa mode bậc (MM-SI) •Khẩu độ số NA: •Số lượng mode truyền M V2/2 trong đó V = 2 .a.NA/ •Tán sắc mode lớn Giới hạn dung lượng mang thông tin của sợi www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 10
  11. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG MÔ TẢ QUANG HÌNH (4) ❖Truyền ánh sáng trong sợi đa mode graded (MM-GI) n 1− (r / a) ; r a •Mặt cắt chiết suất: n(r) = 1 n1(1− ) = n2; r a Trong đó: a - bán kính lõi, là hệ số mặt cắt xác định dạng biến đổi chiết suất trong lõi, = 2 tương ứng với mặt cắt parabol. •Sợi truyền nhiều mode hoặc và cũng có 2 loại tia: tia kinh tuyến và tia nghiêng hoặc tia xoắn •Quỹ đạo các tia lan truyền có dạng đường cong hình sin do bị đổi hướng liên tục khi truyền trong sợi. Với = 2, quỹ đạo các tia có thể mô tả r = rocos(pz)+(ro’/p)sin(pz) khi r<a. 2 2 NA = n 2 •Khẩu độ số: NA(r) = n (r) − n 2 = NAmax 1− (r / a) max 1 www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 11
  12. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG MÔ TẢ QUANG HÌNH (5) ❖Truyền ánh sáng trong sợi đa mode graded (MM-GI) •Số lượng mode truyền M V2/4 trong đó V = 2 .a.NA/ •Tán sắc mode nhỏ hơn nhiều so với sợi SI Tăng dung lượng mang thông tin của sợi www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 12
  13. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG TRUYỀN SÓNG ÁNH SÁNG TRONG SỢI (1) ❖Truyền ánh sáng trong sợi đơn mode (SM) •Mặt cắt chiết suất thường có dạng SI •Kích thước sợi bé, độ lệch chiết suất nhỏ •Sợi chỉ truyền một mode •Không có tán sắc mode •Để hiểu đặc tính truyền ánh sáng trong sợi đơn mode phải sử dụng lý thuyết truyền sóng. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 13
  14. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG TRUYỀN SÓNG ÁNH SÁNG TRONG SỢI (2) ❖Truyền ánh sáng trong sợi đơn mode (SM) Hệ phương trình Maxwell: . Sợi quang: vật liệu cách điện, đẳng hướng và tuyến tính . Quá trình truyền sóng ánh sáng trong sọi quang tuân theo các phương trình Maxwell: (2.1) (2.2) (2.3) (2.4) . Mật độ thông lượng quan hệ với các vectơ trường (2.5) (2.6) . P và M là các phân cực điện và từ tương ứng, ở sợi quang M = 0 www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 14
  15. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG TRUYỀN SÓNG ÁNH SÁNG TRONG SỢI (3) ❖Truyền ánh sáng trong sợi đơn mode (SM) Phương trình sóng đặc trưng cho sợi quang: . Từ các phương trình Maxwell, lấy curl ptr (2.1) và sử dụng ptr (2.2), (2.5), (2.6) thu được phương trình sóng: (2.7) . Tổng cộng có 3 thành phần . Tương tự ta cũng có (2.8) . Giải các phương trình sóng (2.7), (2.8) thu được các mode trong sợi quang. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 15
  16. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG TRUYỀN SÓNG ÁNH SÁNG TRONG SỢI (4) ❖ Các mode trong sợi quang: . Trong sợi quang có các mode sau: - Mode dò: Giam hãm một phần trong lõi và suy hao do bức xạ công suất khỏi lõi khi lan truyền bởi hiệu ứng xuyên ngầm của sợi (fiber-tunnel effect) hoặc bất kì mode có - Mode bức xạ: không bị giam hãm ở lõi, nằm ngoài góc nhận cực đại của sợi và bị khúc xạ khỏi lõi - Mode dẫn: các mode có hệ số truyền dẫn . Xét sợi SI và chuyển sang toạ độ trụ: www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 16
  17. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG TRUYỀN SÓNG ÁNH SÁNG TRONG SỢI (5) ❖ Sợi đơn mode: . Chỉ truyền 1 mode cơ bản duy nhất, mode LP01 hoặc 2 HE11 . Điều kiện đơn mode: V < 2,405 (2.9) . Phân bố trường Ex hoặc Ey: (2.10) . Gần đúng dạng Gauss: (2.11) w0 - bán kính trường hay đường kính trường mode (MFD) = 2w0 www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 17
  18. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG TRUYỀN SÓNG ÁNH SÁNG TRONG SỢI (6) ❖ Sợi đơn mode: . Diện tích hiệu dụng (spot size): (2.12) . Hệ số giam hãm: (2.13) www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 18
  19. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG (1) ❖ Khái niệm: . Tán sắc trong sợi quang gây ra sự dãn rộng xung ánh sáng khi lan truyền. . Các loại tán sắc quan trọng: - Tán sắc mode - Tán sắc vật liệu - Tán sắc ống dẫn sóng - Tán sắc mode phân cực dz  . Vận tốc pha: v = = (2.14)  = n/c p dt k d . Vận tốc nhóm: v = (2.15) k = /c g d 1 d 1 d . Độ trễ nhóm:  = = hay  = (2.16) vg d c dk www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 19
  20. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG (2) ❖ Tán sắc mode: . Nguyên nhân: - Sợi truyền nhiều mode - Mỗi mode truyền có vận tốc nhóm khác nhau (mỗi mode có hằng số lan truyền khác nhau) Lệch thời gian truyền gây ra tán sắc mode . Đối với sợi MM-SI: Độ lệch thời gian truyền giữa tia ngắn nhất (mode bậc thấp nhất) và tia dài nhất (mode bậc cao nhất). (2.17) www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 20
  21. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG (3) ❖ Tán sắc mode: . Đối với sợi MM-GI - Các tia có quãng đường ngắn lan truyền với vận tốc chậm và ngược lại. - Sợi GI có một mặt cắt chiết suất tối ưu ở đó độ trễ thời gian là nhỏ nhất. - Độ lệch thời gian truyền giữa tia ngắn nhất (mode bậc thấp nhất) và tia dài nhất (mode bậc cao nhất) ( − )L n opt 1 ( + 2 )c opt (2.18) T 2 n1 L = opt 2c www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 21
  22. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG (4) ❖ Tán sắc vật liệu: . Nguyên nhân: - ánh sáng truyền trong sợi quang không đơn sắc mà có độ rộng phổ xác định. - Tộc độ lan truyền của các thành phần phổ là khác nhau (do chiết suất là hàm của bước sóng) Các thành phần phổ có thời gian truyền lệch nhau gây ra tán sắc vật liệu d 1 dn d 2n dn  d 2n [ps/(nm.km)] (2.19) DM = = −  2 − = − 2 d c d d d c d . Độ dãn xung vì nguồn có độ rộng phổ  do tán sắc vật liệu là  = DM. .L (2.20) www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 22
  23. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG (5) ❖ Tán sắc ống dẫn sóng: . Nguyên nhân: - ánh sáng truyền trong sợi không đơn sắc mà có độ rộng phổ xác định. - Do hằng số lan truyền lan là hàm của a/ nên vận tốc nhóm của các thành phần phổ là khác nhau Các thành phần phổ có thời gian truyền lệch nhau gây ra tán sắc ống dẫn sóng. . Hệ số tán sắc ống dẫn sóng: d V d n d 2(Vb) D = = − − 1 V (2.21) w 2 d  dV c dV . Độ dãn xung vì nguồn có độ rộng phổ  do tán sắc ống dẫn sóng là: (2.22)  = Dw. .L www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 23
  24. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG (6) . Trong sợi đơn mode, hệ số tán sắc sắc thể: (2.23) D = DM + DW . Sợi đơn mode thông thường: D = 0 tại  1310 nm D = 15-20 ps/(nm.km) tại  = 1550 nm www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 24
  25. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG (7) ❖ Tán sắc bậc cao: . Nguyên nhân: do D 0 trong dải bước sóng nằm trong phổ xung quang quanh ZD. . Đặc trưng bởi độ dốc tán sắc: S = dD/d  hoặc (2.24) Trong đó: www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 25
  26. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG (8) ❖ Tán sắc mode phân cực (PMD): . Nguyên nhân: - Sợi đơn mode có 2 mode phân cực trực giao - Do sợi thực tế không hoàn hảo nên mỗi mode có chỉ số mode khác nhau (birefringence) Độ lệch chỉ số mode (2.25) - Xung quang truyền trong sợi một phần năng lượng mang bởi một trạng thái phân cực (trục nhanh), phần kia mang bởi trạng thái khác (trục chậm) tán sắc mode phân cực (PMD). www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 26
  27. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG SUY HAO TRONG SỢI QUANG (1) ❖ Khái niệm: • Suy hao là sự suy giảm công suất của tín hiệu quang khi lan truyền qua sợi quang • Sự thay đổi công suất quang trung bình truyền trong sợi tuân theo định luật Beer: dP/dz = - P (2.77) - hệ số suy hao • Công suất tại khoảng cách truyền dẫn L: P(L) = P(0).exp(- L) (2.26) • Hệ số suy hao: (2.27) (2.28) www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 27
  28. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG SUY HAO TRONG SỢI QUANG (2) ❖ Các nguyên nhân gây suy hao: • Suy hao do hấp thụ • Suy hao do tán xạ • Suy hao do uốn cong • Các suy hao khác www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 28
  29. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG SUY HAO TRONG SỢI QUANG (3) ❖ Suy hao do hấp thụ: • Gồm 2 loại chính: Hấp thụ ngoài Hấp thụ thuần • Hấp thụ ngoài: do có mặt của các ion tạp chất. - Ion kim loại chuyển tiếp (Fe, Cu, Co, Ni, Mn và Cr): hấp thụ mạnh trong dải bước sóng 0,6 - 1,6 m. (suy hao < 1 dB/km, lượng tạp chất < 1 ppb). - ion OH- : hấp thụ chính (có mặt của hơi nước trong thuỷ tinh). Đỉnh hấp thụ chính tại 2,7 m và các đỉnh hấp thụ khác 1,39;1,24;0,95 m. (suy hao < 1 dB/km, nồng độ ion OH- phải < 10-8. Hiện nay, nồng độ ion OH- có thể đạt < 1 ppb). www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 29
  30. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG SUY HAO TRONG SỢI QUANG (4) ❖ Suy hao do hấp thụ: • Hấp thụ thuần: do sự hấp thụ của thuỷ tinh tạo nên sợi. - Hấp thụ cực tím ( 7 m): Tương tác giữa các liên kết dao động và trường của tín hiệu quang (Cộng hưởng dao động). Do bản chất vô định hình của thuỷ tinh các cộng hưởng này ở dạng các dải hấp thụ có đuôi dài mở rộng vào vùng nhìn thấy. Hấp thụ thuần trong dải 0.8-1.6 m < 0,1 dB/km. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 30
  31. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG SUY HAO TRONG SỢI QUANG (5) ❖ Suy hao do tán xạ: • Nguyên nhân: • Sự thay đổi vi mô về mật độ trong vật liệu • Sự thăng giáng thành phần trong vật liệu chế tạo sợi • Các khuyết tật hoặc cấu trúc không đồng nhất trong quá trình sản xuất sợi • Quan trọng: Sự thăng giáng mật độ dẫn đến các thăng giáng ngẫu nhiên của chiết suất n cỡ < bước sóng  Tán xạ Rayleigh Suy hao từ tán xạ Ray leigh: (2.29) Trong đó hằng số C nằm trong phạm vi 0,7-0,9 (dB/km).m4 R = 0.12 - 0,16 dB/km tại 1,55 m www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 31
  32. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG SUY HAO TRONG SỢI QUANG (6) ❖ Suy hao do uốn cong: • Có 2 kiểu: Uốn cong vĩ mô Vi uốn cong • Uốn cong vĩ mô: bán kính uốn cong lớn so với đường kính sợi - Khi bán uốn cong R giảm dần, suy hao tăng theo hàm mũ ~ exp(-R/Rc), Rc = a/NA - ở sợi đa mode: Số lượng mode truyền dẫn trong sợi bị uốn cong nhỏ hơn sợi thẳng. 2 / 3  + 2 2a 3 (2.30) Số lượng mode hiệu dụng: Neff = N 1− +  2 R 2n kR 2  N = ( n ka)2 + 2 1 www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 32
  33. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG SUY HAO TRONG SỢI QUANG (7) ❖ Suy hao do uốn cong • Vi uốn cong: bán kính uốn cong nhỏ theo trục • Do quá trình sản xuất sợi quang và chế tạo cáp sợi quang tạo lực nén không đều lên bề mặt. • Các méo dạng ngẫu nhiên quanh trục sợi → bề mặt không phẳng hoàn toàn → ghép cặp năng lượng mode giữa các mode dẫn và các mode dò hoặc không dẫn • Để giảm suy hao vi uốn cong bọc thêm lớp đệm chịu nén bằng polyme. Đối với sợi SM chọn tham số V sát với giá trị cắt V = 2,0 - 2,4 www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 33
  34. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG SUY HAO TRONG SỢI QUANG (8) ❖ Đặc tuyến suy hao trong sợi đơn mode www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 34
  35. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG SUY HAO TRONG SỢI QUANG (9) ❖ Các suy hao khác: • Suy hao do sự không hoàn hảo cấu trúc sợi quang • Suy hao do hàn nối • Suy hao trong môi trường hidrogen và chiếu xạ gamma www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 35
  36. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG HIỆU ỨNG PHI TUYẾN (1) • Trường quang khi lan truyền trong sợi quang: E(z+dz)=E(z)exp[(- /2+i+P(z,t)/2)dz] (2.31) trong đó:  - hệ số phi tuyến =(2 /)(n2/Aeff) ; n2 - chiết suất phi tuyến • Hiệu ứng phi tuyến chỉ ảnh hưởng khi công suất quang trong lõi sợi lớn ( nhỏ) • Các hiệu ứng phi tuyến trong sợi quang: -Tán xạ kích thích ( là thực): + Tán xạ Raman kích thích (SRS) + Tán xạ Brillouin kích thích (SBS) - Điều chế pha phi tuyến ( là ảo): + Tự điều chế pha (SPM) + Điều chế pha chéo (XPM) + Trộn bốn sóng (FWM) www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 36
  37. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG MỘT SỐ LOẠI SỢI QUANG MỚI (1) • Thay đổi DW để thay đổi D Các sợi quang mới - Sợi dịch tán sắc - Sợi tán sắc phẳng - Sợi bù tán sắc www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 37
  38. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CÁP SỢI QUANG (1) ❖ Sản xuất sợi quang: . Sản xuất theo 2 giai đoạn: - Chế tạo phôi: Có kích thước dài ~ 1 m, đường kính ~ 2 cm. Sử dụng các phương pháp sau: + Phương pháp bay hơi lắng đọng bên trong (IVD) + Phương pháp bay hơI lắng đọng bên ngoài (OVD) + Phương pháp bay hơI lắng đọng đầu trục (AVD) - Kéo sợi www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 38
  39. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CÁP SỢI QUANG (2) ❖ Sản xuất sợi quang: Tạo phôi Phôi thuỷ tinh Lò nung Bọc lớp thứ nhất Làm lạnh của vỏ polyme Bọc lớp thứ hai Đèn UV của vỏ polyme Đèn UV Con lăn Tời ống quấn sợi www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 39
  40. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CÁP SỢI QUANG (3) ❖ Sản xuất sợi quang: (Vật liệu chế tạo) - Phương pháp thay đổi chiết xuất: 0,6961663 2 0,4079426 2 0,8974794 2 n2- 1 = + + 2 - (0,0684043)2 2- (0,1162414)2 2- (9,896161)2 n n 1,54 1,50 1,52 ZrO TiO2 1,49 2 1,50 1,48 1,48 Al2O3 GeO2 1,46 1,47 P2O5 1,44 1,46 B2O3 1,42 1,45 0,6 1,8 F 1,40 0 1,0 2,0 3,0 4,0 1,440 5 10 15  [m] Nồng độ % www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 40
  41. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CÁP SỢI QUANG (4) ❖ Cấu trúc cáp sợi quang: Vỏ PE ngoài cùng - Phần lõi: Băng nhôm tráng Lõi cáp . Phần tử gia cường nhựa hai mặt . Các ống đệm (khối ống đệm) . Các sợi dây đồng để cấp nguồn Cáp cống . Các phần tử độn & chất điền đầy - Phần vỏ: Vỏ PE ngoài cùng . Vỏ PE thứ nhất bọc ngoài lõi (1mm) . Lớp chống ẩm và chống gặm nhắm Băng thép Lõi cáp . Vỏ PE ngoài cùng (1,5-2 mm) mã kẽm Chất điền đầy Cáp chôn www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 41
  42. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CÁP SỢI QUANG (5) ❖ Một số cáp sợi quang:          Mặt cắt ngang cáp chôn trực tiếp Cấu trúc của cáp biển Cấu trúc của cáp treo www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 42
  43. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CÁP SỢI QUANG (6) ❖ Kết nối cáp sợi quang (yếu tố ảnh hưởng): - Chất lượng mặt cắt đầu sợi: + Không phẳng nhẵn, lồi lõm. + Dính bụi và các chất bẩn. + Không vuông góc với trục sợi. - Vị trí tương đối giữa hai đầu sợi: + Lệch trục + Lệch tâm + Khe hở - Các thông số hai sợi khác biệt nhau: đường kính lõi, đường kính lõi, NA, độ méo www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 43
  44. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CÁP SỢI QUANG (7) ❖ Kết nối cáp sợi quang (connector): www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 44
  45. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CÁP SỢI QUANG (8) ❖ Kết nối cáp sợi quang (connector): www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 45
  46. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CÁP SỢI QUANG (9) ❖ Kết nối cáp sợi quang (hàn nóng chảy): 3 4 4 5 1 7 6 2 1- Lõi sợi 8 5- Sợi quang 2 2- Diode phát quang 6- Bộ khuếch đại 3- Sợi quang 1 7- Bộ tách quang 4- Trục tâm 8- Bộ vi xử lý www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 46