HC VIN CNG NGH BU CHNH VIN THNG

Ging vin: Trn Thy Bnh

C S K THUT THNG TIN QUANGBI TIU LUNChuyn 3: Cc hiu ng phi tuynThuyt trnh: Nhm 11_ Lp D11VT5

H Ni Ngy 12/02/2014

Cc thnh vin Nhm11: 1.Gip Bnh Dng 2. Trn Vn Ngc 3. Nguyn c Ton

Chuyn 3:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 11 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANG

*

Chuyn 3:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 11 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngHiu ng quang phi tuyn Mc lc I. Gii thiu chung1. nh ngha2. Phn loi cc hiu ng phi tuyn 3. Chiu di v din tch hiu dngII. Cc hiu ng phi tuyn1. Loi th nht pht sinh do s tc ng qua li gia cc sng nh sang v cc photona. Tn x do kch thch Brillouin (SBS)b. Tn x do kch thch Raman (SRS)

*

Mc lc2. Loi th hai pht sinh do s ph thuc ca chit sut cng in trng hot ng,t l bnh phng vi bin in trnga. Hiu ng t iu pha (SPM- Self-Phase Modulation)b.Hiu ng iu ch xuyn pha (CMP-Cross-Phase Modulation)c.Hiu ng trn bn bc song (FMP-Four-Ware Mixing)

III. Tng kt

Chuyn 3:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 11 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thng

*

I. Gii thiu chung1. nh ngha

Chuyn 3:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 11 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngHiu ng Quang Phi Tuyn

Khi nim: Hiu ng quang c gi l phi tuyn nu cc tham s ca n ph thuc vo cng sng ( cng sut )

Vi cc h thng thng tin quang hot ng mc cng sut va phi ( vi mW ) vi tc ln n 2,5 Gbps th c th b qua cc hiu ng phi tuyn .Nhng vi tc cao hn hay vi mc cng sut truyn dn cao hn th lc ny ta buc phi tnh n cc nh hng ca hiu ng phi tuyn i vi h thng

*

2. Phn loiCc hiu ng phi tuyn c th chia ra lm 2 loiLoi th nht pht sinh do s tc ng qua li gia cc sng nh sang v cc photon. y ta xt 2 loi hiu ng chnh l

-Tn x do kch thch Brillouin (SBS)-Tn x do kch thch Raman (SRS).

Loi th hai pht sinh do s ph thuc ca chit sut cng in trng hot ng,t l bnh phng vi bin in trng

-Hiu ng t iu pha (SPM- Self-Phase Modulation)-Hiu ng iu ch xuyn pha (CMP-Cross-Phase Modulation)-Hiu ng trn bn bc song (FMP-Four-Ware Mixing)

Chuyn 3:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 11 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngCc hiu ng quang phi tuyn

*

3.Chiu di v din tch hiu dng

Chuyn 3:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 11 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngCc Hiu ng Quang Phi Tuyn

Khi lan truyn trong si quang,cng sut tn hiu gim i do suy hao ca si quang.V vy hu ht cc hiu ng phi tuyn xy ra ngay trong khong u ca si quang v gim i khi tn hiu lan truynHnh 1:a.phn b cng sut c trng dc theo chiu di Lca tuyn;b.phn b cng sut gi nh theo chiu di hiu dng Leff

*

3.Chiu di v din tch hiu dng

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANG

Gi s nng lng khng thay i qua 1 di hiu dng c nh Leff th di hiu dng Leff c tnh theo cng thc :

Trong : Pin :cng sut truyn trong si quang : cng sut ti im z trn tuyn

Suy ra

*

3. Qa) M hnh quang hnh

Chuyn 3:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANG

AS lan truyn trong si quang da trn hin tng phn x ton phn Xt qu trnh lan truyn AS bn trong si quang Si a mode chit sut bc (MM-SI) Si a mode chit sut gim dn (MM-MI) Si n mode (SM)

Hnh 7

*

a) M hnh quang hnh Si a mode chit sut phn bc

nh sng truyn trong si c xem nh nhng tia sng i theo ng zigzag

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANGHnh 8

*

a) M hnh quang hnh C 2 loi ng i : loi tia trc v tia xin . Cc tia trc l nhng tia nm trn mt phng cha trc trung tm ca s quang, cc tia xin l nhng tia khng nm trn mc phng ny

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANGHnh 9 Cc tia trc v tia xin Tia trc b) Tia xin

(a)

(b)

*

a) M hnh quang hnh Si a mode chit sut gim dn

nh sng c khc x qua cc lp chit sut ny khin cho gc ti lin tc gim v s gim nh hn gc ti hn trc khi i n phn tip gip v-li

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANGHnh 10

*

a) M hnh quang hnh Si n mode

nh sng truyn trong loi si ny c xem nh nhng tia i theo ng thng song song vi trc

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANGHnh 11

*

a) M hnh quang hnhAS truyn trong si quang, theo quang hnh tia sng phi n si quang theo gc max

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANGHnh 12Khu s (NA) : l i lng th hin ln ca gc ghp nh sng vo si quang nh sng c th truyn i c bng hin tng phn x ton phn

*

a) M hnh quang hnhVi si MM-SI: NA = (n12-n22)1/2 hay NA n1(2)1/2 vi =(n1-n2)/n1 Vi si MM-GI: NA=(n12(r)n22)1/2=NAmax(1-(r/a)g)1/2

(trong NAmax = n1(2)1/2) Gc nhn ln nht tm li si. Cng xa tm, gc nhn cng nh.

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANGHnh 11Gc nhn nh sng = 2maxVng nhn nh sng c dng hnh nn

*

b) M hnh sng S lan truyn nh sng trong si quang tun theo h phng trnh Maxwell. Vi mt mi trng in mi ng hng, tuyn tnh, khng c dng in, cc phng trnh ny c dng:

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANGTrong

E: Cng in trng [V/m]D: Vect cm ng in [c/m2]H: Cng t trng [A/m]B: Vect cm ng t [H/m]D = EB = H l hng s in mi l t thm ca mi trng

*

b) M hnh sng Dng in trng trong si quang

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANGTrong :G l h s bin R=r/a l ta bn knh chun ha (a l bn knh li si quang)U, W l cc gi tr c trng cho li v bc : hng s truyn lan ca cc mode trong si quang (n2k < < n1k)

*

b) M hnh sng Tng cc bnh phng ca U v W xc nh mt i lng rt quan trng c gi l tn s chun ha V

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANGM ta c Gi tr ca V s quyt nh mc gi nng lng hay kh nng truyn n mt hay a mt (s mode truyn trong si)S mode truyn sng c xc nhSIGI

*

b) M hnh sng Mode lan truyn trong si quangMode l nghim ca phng trnh sng tha mn cc iu kin bin ti ranh gii gia li si Gii phng trnh Maxwell ta thu c cc mode TElm, TMlm, EHlm, HElmS chng chp cc mode t nhin mode phn cc tuyn tnh (LP)Mi mode c dng in t trng khng i lan truyn trong li siCc ch s mode

2l: s nh cc i (cc tiu) ca trng khi ta gc thay i t 0-2; m: s im cng cc i ca trng khi ta bn knh thay i t 0 n

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANG

Hnh 12 : Cc ng sc ca 4 mode t nhin bc thp trong si SI

*

b) M hnh sng

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANG

Hnh 13 : Kt hp cc mode HE21+TE01 v HE21+ TM01 thnh cc mode LP11 a) Cu to ca 2 mode LP11 t 2 mode t nhin v phn b trng TE v cng ca chng b) Bn hng trng TE v TM v cc phn b cng tng ng ca LP11

*

b) M hnh sng

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANG

Minh ha th cng v hnh mu 1 s mode LP

*

b) M hnh sng

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANG

Minh ha th cng v hnh mu 1 s mode LP

*

b) M hnh sng

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANG

iu kin n mode Khng phi mode sng no cng truyn c trong si quang . Mi mode LPnm c Vcn tng ng Khi V>Vcn mode th n mi truyn trong si quang

Mt vi tr s Vcn bc thpT cng thcTa c th xc nh c ( bc sng ct)Bc sng ct v tn s ct

*

b) M hnh sng

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANG

ng knh trng mode Khi cp n kch thc vt l ca li si quang , ngi ta s dng i lng ng knh li si ng knh trng mode (2p) : l ng knh ti bin trng gim i e ln ( e=2.718 )

S phn b trng trong si quang ca mode c bn (LP01) 2p ph thuc ( cng ln th 2p cng tng ) Si SM-SI : 2p>2a

Hay

*

III. Tham s c bn ca si quang

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANG

Suy hao trong si quang Khi nim : Suy hao l tham s th hin s tn tht cng sut nh sng trong si quang Biu thc tnh suy hao

n v suy hao n v tuyn tnh : m-1 hoc km-1 n v logarit : dB/km tin s dng : suy hao c xc nh bng cng thc sau

*

Suy hao

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANG

Nhng nguyn nhn gy suy hao

Hp thTn x tuyn tnhUn cong Suy hao do hp th

T hp th Nguyn t vt liu ch to si cng phn ng vi nh sng theo c tnh chn lc bc sng Mt s bc sng c hin tng cng hng quang , quang nng b hp th v chuyn ha thnh nhit nng

Hp th do tp cht Hp th cc tp cht kim loi : Fe , Cu , Cr .. hp th ph thuc vo nng tp cht tp cht 10-6 vi dB/km ,

Suy hao trong si quang

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANG

Suy hao do tn x tuyn tnh

Do tnh khng ng u rt nh ca li si (vt liu,cu trc) suy hao cng sut quang c truyn ( Cng sut c truyn sang t mode r hay mode bc x ) Tn x Rayleigh : xy ra do s khng ng nht c kch thc nh hn bc sng ( khong 1/10) trong si quang lm tia sng b ta ra nhiu hng

H s tn xR (m-1): H s tn x Rayleigh n: chit sut mi trngp: h s quang n hi trung bnhc (m2/N): nn ng nhit ti nhit TF (K)K: hng s Boltzman = 1,381.10-23 JK-1(m): bc sng lm vic

*

Suy hao trong si quang

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANG

Tn x Rayleigh ( tip )

H s tn x Rayleigh lin h vi h s suy hao truyn dn L : di si quangH s suy hao trn 1km l Lkm vi L=1000m H s suy hao do tn x Rayleigh

R = 10lg(1/ Lkm )

R = 10lg(1/(exp(-R .1000)) Tn x Mie : do s khng ng nht kich c kch thc nh tng ng vi bc sng ( ln 1/10)

Tn x ny c th gim n mc ko ng k : loi b tp cht, iu khin qu trnh ko v bc si , tng lch chit sut tng i

*

Suy hao trong si quang

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANG

Suy hao do un cong Un cong vi m : si b cong nh mt cch ngu nhin , thng xy ra khi si c bc thnh cp Un cong v m : ung cong c bn knh ung cong ln hn ng knh si

Si cng b un cong suy hao cng tng Bn knh un cong cho php ca si a mode

Bn knh ung cong ca si n mode

*

Suy hao trong si quang

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANG

c tnh suy hao trong si quang

Hai di bc sng (ca s) s dng cho thng tin quang 1550 nm: 0.25 dB/km 1310 nm: 0,4 dB/km

Vi di 850 nm : 2dB/kmHnh 14 : Suy hao bn trong si quang

*

IV. Tng kt

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANG

Cu to si quang : hnh tr trn , lm t vt liu trong sut , gm : li , v phn x , v bo v Phn loi si quang c tnh truyn dn : n mode , a mode Chit sut li si : SI , GI Vt liu ch to : Thy tinh , nha , vt liu c bit Tham s c bn : tn sc , phi tuyn cao , duy tr phn cc Qu trnh lan truyn AS trong si quang M hnh quang hnh M hnh sng Tham s c bn ca si quang

Suy hao

*

Ti liu tham kho

Chuyn 1:

Ging vin: Trn Thy BnhC s k thut thng tin quangNHM 4 D11VT5Hc vin Cng ngh Bu chnh vin thngNGHIN CU V SI QUANG

K thut thng tin quang 1 ( h o to t xa ) , Hc vin CNBCVT , 2009 K thut thng tin si quang , HV CNBCVT , 6/2010 Optical fiber communication , G.Keiser , 2001

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*