Tìm hiểu hệ thống thông tin quang và bài toán thiết kế tuyến quang luận văn tốt nghiệp đại học

TÓM TẮT ĐỒ ÁNNội dung chính của đồ án gồm 4 chương: Chương 1 trình bày những khái niệm và các thành phần cơ bản của hệthống thông tin với môi trường truyền dẫn là sợi quang gọi tắt là hệ

Trờng đại học vinhKhoa điện tử - viễn thông

Đồ án

tốt nghiệp đại học

Đề tài:

tìm hiểu hệ thống thông tin quang

và bài toán thiết kế tuyến quang

Vinh, tháng 5/2011

MỤC LỤC

Trang

LỜI MỞ ĐẦU 1

TÓM TẮT ĐỒ ÁN 8

Abstract 9

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 10

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG 17

1.1 Giới thiệu chương 17

1.2 Khái quát 17

1.2.1 Mô hình hệ thống thông tin quang 17

1.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống thông tin quang 19

1.2.3 Ưu điểm của hệ thống thông tin quang 20

1.3 Sự phát triển của kỹ thuật thông tin quang 21

1.4 Phân loại các phần tử quang điện trong thông tin quang 25

1.5 Kết luận chương 27

Chương 2 CÁC THIẾT BỊ QUANG 22

2.1 Giới thiệu chương 22

2.2 Sợi quang 22

2.2.1 Đặc tính của ánh sáng 23

2.2.2 Đặc tính cơ học của sợi dẫn quang 24

2.2.3 Các biện pháp bảo vệ sợi 25

2.3 Cáp sợi quang 26

2.4 Suy giảm tín hiệu trong sợi quang 27

2.4.1 Suy hao tín hiệu 27

2.4.2 Hấp thụ tín hiệu trong sợi dẫn quang 27

2.4.3 Suy hao do tán xạ 29

2.4.4 Suy hao do uốn cong sợi 29

2.5 Tán sắc ánh sáng và độ rộng băng truyền dẫn 31

2.5.1 Trễ nhóm 32

2.5.2 Tán sắc vật liệu 33

2.5.3 Tán sắc dẫn sóng 34

2.5.4 Ảnh hưởng của tán sắc đến dung lượng truyền dẫn 35

2.6 Thiết bị phát quang 36

2.6.1 Cơ chế phát xạ ánh sáng 36

2.6.2 Điode LED 37

2.6.3 Điốt Laser 38

2.6.4 Nhiễu trong nguồn phát Laser 38

2.7 Thiết bị thu quang 39

2.7.1 Cơ chế thu quang 39

2.7.2 Photođiốt PIN 40

2.7.3 Photođiốt thác 41

2.7.4 Tham số cơ bản của thiết bị thu quang 42

2.7.5 Bộ thu quang trong truyền dẫn tín hiệu số 43

2.8 Kết luận chương 45

Chương 3 KỸ THUẬT GHÉP KÊNH QUANG PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN 46

3.1 Giới thiệu chương 46

3.2 Nguyên lý ghép kênh OTDM 46

3.3 Phát tín hiệu trong hệ thống OTDM 47

3.4 Giải ghép và xen rẽ kênh trong hệ thống OTDM 49

3.4.1 Giải ghép 49

3.4.2 Xen rẽ kênh 52

3.5 Đồng bộ quang trong hệ thống OTDM 53

3.6 Đặc tính truyền dẫn của OTDM 54

3.7 Kết luận chương 55

Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TUYẾN CÁP QUANG THEO QUỸ CÔNG SUẤT VÀ THỜI GIAN LÊN 57

4.1 Giới thiệu chương 57

4.2 Các khái niệm 57

4.3 Quỹ công suất 59

4.4 Quỹ thời gian lên 60

4.5 Nhiễu trong hệ thống thông tin quang 62

4.5.1 Nhiễu lượng tử 62

4.5.2 Nhiễu nhiệt 63

4.6 Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu 63

4.6.1 Đối với photodiode PIN 63

4.6.2 Đối với photodiode APD 64

4.7 Các giá trị của các thành phần 65

4.8 Bài toán tính toán và thiết kế theo quỹ công suất và thời gian lên 67

4.8.1 Chọn bước sóng làm việc của tuyến 67

4.8.2 Chọn loại sợi quang 67

4.8.3 Thiết bị thu quang 68

4.9 Tính toán tổn hao trên đường truyền 69

4.10 Độ nhạy của máy thu trong trường hợp sử dụng PIN 69

4.11 Độ nhạy máy thu trong trường hợp sử dụng APD 70

4.12 Tính toán thời gian lên 71

4.13 Kết luận chương 72

KẾT LUẬN 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

DANH MỤC BẢNG, HÌNH

Trang

Bảng 1.1 Các giai đoạn phát triển của công nghệ thông tin quang sợi 23

Hình 1.1 Mô hình truyền thông tin với các thành phần cơ bản 18

Hình 1.2 Quá trình phát triển của thông tin sợi quang 24

Hình 1.3 Các thành phần trong một tuyến thông tin quang 26

Hình 2.1 Mô tả hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng 24

Hình 2.2 Ví dụ một số bọc chặt khác nhau 25

Hình 2.3 Cấu trúc tổng thể của sợi 26

Hình 2.4 Đặc tính suy hao theo bước sóng của sợi dẫn quang đối với các quy chế suy hao 28

Hình 2.5 Sự phân bố trường điện đối với vài mode bậc thấp hơn trong sợi dẫn quang 30

Hình 2.6 Trường mode cơ bản trong đoạn sợi bi uốn cong 31

Hình 2.7 Vỏ chịu nén giảm vi uốn cong do các lực bên ngoài 31

Hình 2.8 Chỉ số chiết suất thay đổi theo bước sóng 34

Hình 2.9 Tán sắc vật liệu là hàm số của bước sóng quang đối với sợi quang 34

Hình 2.10 Mức năng lượng và quá trình chuyển dịch 36

Hình 2.11 Sơ đồ vùng năng lượng của Photođiốt PIN 41

Hình 2.12 Cấu trúc Photođiốt thác và trường điện trong vùng trôi 42

Hình 2.13 Sơ đồ khối của bộ thu quang điển hình trong truyền dẫn số 44

Hình 3.1 Sơ đồ tuyến thông tin quang dùng kỹ thuật OTDM ghép 4 kênh quang 47

Hình 3.2 Sơ đố sử dụng hai phương pháp ở phía phát xử lý NRZ cho OTDM 48

Hình 3.3 Nguyên lý của bộ giải ghép thời gian (DEMUX) sử dụng chuyển mạch phân cực quang 51

Hình 3.4 Sơ đồ đồng bộ lựa chọn kênh quang bằng gương vòng phi tuyến để rẽ và xen kênh với các bộ coupler 3dB 52

Hình 3.5 Cấu hình PLL quang để trích lấy clock 53

Hình 4.1 Tuyến quang 57

Hình 4.2 Đáp ứng xung của bộ lọc thông thấp 60

Hình 4.3 Tỷ số bit BER 68

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, do có sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ điện

tử - viễn thông, công nghệ thông tin quang, cùng với sự gia tăng của nhu cầu

sử dụng mạng viễn thông và các loại hình dịch vụ ngày càng đa dạng đã tạođiều kiện triển khai mạng cáp quang và các ứng dụng của công nghệ thông tinquang

Kỹ thuật thông tin quang phát triển tạo tiền đề cho sự phát tiển các hệ thốngchuyển mạch, các mạch tích hợp, các bộ khuếch đại quang, các linh kiện phát,thu làm việc trên các hệ thống truyền dẫn quang Do có nhiều ưu điểm nên xuhướng trong tương lai là chuyển hoàn toàn các mạng thông tin hiện nay sangmạng thông tin quang Vì các thần tử của mạng thông tin mới có khả năngtruyền dẫn dải rộng, tin cậy vượt cự ly lớn, có thể đáp ứng những nhu cầu củamạng thông tin tương lai Chính vì lẽ đó mà thông tin quang sẽ rất phát triển ởthế giới nói chung và Việt Nam nói riêng Mặt khác với điều kiện về địa lý màthông tin quang rất phù hợp với Việt Nam

Nội dung đồ án được đề cập những vấn đề sau:

- Trình bày nguyên lý làm việc của hệ thống thông tin quang

- Tìm hiểu các thiết bị quang

- Nghiên cứu nguyên lý ghép kênh theo thời gian OTDM

- Ứng dụng cho bài toán thiết kế tuyến quang

Em gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo ThS Phạm Mạnh Toàn đã

hướng dẫn tận tình, giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Đồng thời em

dìu dắt em trong thời gian học tập vừa qua

Vì thời gian tìm hiểu đề tài không dài, những vấn đề về thông tin quanglại sâu rộng, trình độ còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót

Em rất mong được sự góp ý kiến của thầy, cô giáo cũng như các bạn quan tâmtới đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn!

Vinh, tháng năm 2011

Sinh viên thực hiện

Lê Viết Quang

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Nội dung chính của đồ án gồm 4 chương:

Chương 1 trình bày những khái niệm và các thành phần cơ bản của hệthống thông tin với môi trường truyền dẫn là sợi quang (gọi tắt là hệ thốngthông tin quang) Chương này trình bày chi tiết nguyên lý hoạt động, ưu điểm,nhược điểm và phân loại hệ thống thông tin quang dựa vào các tiêu chí khácnhau

Chương 2 trình bày các thiết bị quang bao gồm: sợi quang, cáp sợiquang, thiết bị phát quang, thiết bị thu quang

Chương 3 đi sâu tìm hiểu nguyên lí, ưu và nhược điểm của phương phápghép kênh quang theo thời gian

Chương 4 đặt ra và tính toán giải quyết bài toán thiết kế tuyến cáp quangtheo quỹ công suất và thời gian lên

The contents of thesis include four chapters:

Chapter 1 was presented the concepts and the basic components ofinformation systems using transmit medium is optical fiber (called opticalinformation systems) This chapter was presented detailed principles,advantages, disadvantages and classification system based on opticalinformation of different criteria

Chapter 2 was presented the optical devices including optical fiber,optical fiber cable, optical transmitters, optical recording equipment

Chapter 3 has gone deeper understanding principles, advantages anddisadvantages of optical multiplexing methods over time

Chapter 4 sets and calculations to solve optic cables according to designcapacity and funds on time

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

đại

quang có điều chỉnh

suất

Swwitching

Chuyển mạch bảo vệ tự động

Emission

Bức xạ tự phát được khuyếch đại

không đồng bộ

Digital Network

Mạng số liên kết dịch vụ băng rộng

biên

Telephone Consultative Committee

Hội đồng tư vấn điện thoại điện báo quốc tế

Keying

Khoá dịch tần pha liên tục

Process

Quá trình liên kết biến đổi trên

Network

Mạng thông tin số

pha tạp erbium

Standard Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu

cư

FTTF Fiber To The Floor Sợi quang tới tầng nhà

lớn nhất

đại

Transistor

Tranzito có độ linh động điện tử cao

Transistor

Tranzito lưỡng cực tiếp giáp

dị thể

suất

Detection

Điều biến cường độ- Tách sóng trực tiếp

minh

network

Mạng số liên kết đa dịch vụ

Intermediate System

Hệ thống trung gian đến hệ thống trung gian

Transistor

Tanzito trường liên kết

truyền

LAN Local Area Network Mạng nội bộ

nhãn

Effect Transistor

Tranzito trường oxoxít silic kim loại

tuyến

OAR Optical Amplified Receiver Bộ thu được khuyếch đại

Laser

Laser chặn mode bán dẫn

dẫn

lý nhiệt

Multiplexing

Ghép kênh theo bước sóng

WR Wavelength Router Bộ định tuyến bước sóng

bước sóng

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG

1.1 Giới thiệu chương

Trong chương này nhằm trình bày một cách chung nhất về hệ thốngthông tin sợi quang Nguồn phát quang ở thiết bị phát có thể là LD hay LED,

cả hai nguồn này đều phù hợp với hệ thống thông tin quang Bên cạnh đó, tínhiệu ánh sáng sau khi được điều chế tại nguồn phát thì sẽ lan truyền dọc theosợi dẫn quang để đến phần thu Sợi quang có thể là sợi đơn mode hay sợi đamode Khi truyền ánh sáng trong sợi quang ánh sáng thường bị suy hao vàméo do các yếu tố hấp thụ, tán xạ, tán sắc gây nên Phía thu, bộ tách sóngquang sẽ thực hiện việc tiếp nhận ánh sáng và tách lấy tín hiệu từ bên phátđến và thường dùng các photodiode PIN hay APD Độ nhạy thu quang ở bênthu đóng một vai trò quan trọng Khi khoảng cách truyền dẫn khá dài tới một

cự ly nào đó thì tín hiệu quang trong sợi quang sẽ bị suy hao nhiều lúc đó nhấtthiết phải có trạm lặp quang lắp đặt dọc theo tuyến

1.2.1 Mô hình hệ thống thông tin quang

Để truyền thông tin giữa các vùng khác nhau, hệ thống thông tin quangcũng cần phải có mô hình truyền tin cơ bản như chỉ ra trong hình 1.1, và đến

nay mô hình chung này vẫn được áp dụng Trong mô hình này, tín hiệu cầntruyền đi sẽ được phát vào môi trường truyền dẫn tương ứng, và ở đầu thu sẽthu lại tín hiệu cần truyền Như vậy tín hiệu đã được thông tin từ nơi gửi tínhiệu đi tới nơi nhận tín hiệu đến Thông tin quang có tổ chức hệ thống cũngnhư các hệ thống thông tin khác, vì thế mà thành phần cơ bản của hệ thốngthông tin quang cũng như mô hình chung, tuy nhiên môi trường truyền dẫn ởđây chính là sợi quang Do đó sợi quang sẽ thực hiện truyền ánh sáng cómang tín hiệu thông tin từ phía phát tới phía thu.

Hình 1.1 Mô hình truyền thông tin với các thành phần cơ bản

Một hệ thống thông tin quang bao gồm các thành phần cơ bản: Phần phátquang, sợi quang và phần thu quang

Phần phát quang được cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang và các mạchđiện điều khiển Các mạch điều khiển có thể là bộ điều chế ngoài hay các bộkích thích tùy thuộc vào các kỹ thuật điều biến Nguồn phát quang tạo ra sóngmang tần số quang, còn các mạch điều khiển biến đổi tín hiệu thông tin thànhdạng tín hiệu phù hợp để điều khiển nguồn sáng theo tín hiệu mang tin Cóhai loại nguồn sáng được dùng phổ biến trong thông tin quang là LED (LightEmitting Diode) và LD (Laser Diode)

Sợi quang là môi trường truyền dẫn trong thông tin quang So với môitrường truyền dẫn khác như môi trường không khí trong thông tin vô tuyến vàmôi trường cáp kim loại thì truyền dẫn bằng sợi quang có nhiều ưu điểm nổibật đó là: hầu như không chịu ảnh hưởng của môi trường ngoài, băng tầntruyền dẫn lớn, và suy hao thấp Với những ưu điểm đó, cùng với nhiều tiến

bộ trong lĩnh vực thông tin quang, sợi quang đã được sử dụng trong các hệ

Nơi phát

tín hiệu đi

Thiết bị phát

Môi trường truyền dẫn

Nơi tín hiệu đến Thiết bị

thu

thống truyền đường dài, hệ thống vượt đại dương Chúng vừa đáp ứng đượckhoảng cách vừa đáp ứng được dung lượng truyền dẫn cho phép thực hiện cácmạng thông tin tốc độ cao Sợi quang có 3 loại chính là: sợi quang đa modechiết suất nhảy bậc, sợi đa mode chiết suất biến đổi và sợi quang đơn mode.Tùy thuộc vào hệ thống mà loại sợi quang nào được sử dụng, tuy nhiên hiệnnay các hệ thống thường sử dụng sợi đơn mode để truyền dẫn vì ưu điểm củaloại sợi này.

Phần thu quang có chức năng để chuyển tín hiệu quang thu được thànhtín hiệu băng tần cơ sở ban đầu Nó bao gồm bộ tách sóng quang và các mạch

xử lý điện Bộ tách sóng quang thường sử dụng các photodiode như PIN vàAPD Các mạch xử lý tín hiệu điện này có thể bao gồm các mạch khuếch đại,

lọc và mạch tái sinh

1.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống thông tin quang

Ngay từ thời kỳ khai sinh, hệ thống thông tin đã sử dụng nguyên lýtruyền thông tin theo mô hình chung như hình 1.1 ở trên Nguyên lý này thựchiện việc truyền thông tin từ phía phát qua môi trường sợi quang và cuối cùngđến phía thu Tại mỗi phần tín hiệu thông tin được biến đổi như sau:

Phía phát: Nguồn tín hiệu thông tin như tiếng nói, hình ảnh, dữ liệu…sau khi được xử lý trở thành tín hiệu điện (có thể ở dạng tương tự hoặc số) sẽđược đưa đến bộ phát quang (cụ thể là nguồn quang) Các tín hiệu điện đưavào bộ phát quang được điều chế quang theo nhiều phương pháp điều biếnkhác nhau (điều biến trực tiếp cường độ ánh sáng hay điều biến gián tiếp) đểthu được tín hiệu quang Tín hiệu quang này sẽ được ghép vào sợi quang đểtruyền đi tới phía thu

Môi trường sợi quang: Là môi trường truyền dẫn ánh sáng (tín hiệu đãđược điều chế quang) từ đầu phát tới đầu thu Trong quá trình truyền dẫn này,

do đặc tính quang học của ánh sáng và sợi quang mà tín hiệu quang bị suygiảm (suy hao và tán sắc) Cự ly truyền dẫn càng dài thì ánh sáng bị suy giảm

càng mạnh, điều này dẫn đến khó khăn khi khôi phục tín hiệu ở phía thu Dovậy, trên tuyến truyền dẫn thông tin quang, thường có các bộ khuếch đại tínhiệu quang và các trạm lặp nhằm tái tạo lại tín hiệu bị suy giảm trên đườngtruyền.

Phía thu: Tín hiệu thu được từ môi trường truyền dẫn sẽ được bộ thuquang tiếp nhận Tại đây, tín hiệu quang sẽ được biến đổi ngược trở lại thànhtín hiệu điện như tín hiệu phát ban đầu Cuối cùng ta thu được tín hiệu cầnthông tin

1.2.3 Ưu điểm của hệ thống thông tin quang

Hệ thống thông tin quang sử dụng môi trường truyền dẫn là sợi quangnên hệ thống có những ưu điểm hơn các hệ thống truyền thống sử dụng cápđồng hay hệ thống thông tin vô tuyến trước đây, đó là:

- Dung lượng truyền dẫn lớn: Trong hệ thống thông tin sợi quang, băngtần truyền dẫn của sợi quang là rất lớn (hàng ngàn THz) cho phép phát triểncác hệ thống WDM dung lượng lớn So với truyền dẫn vô tuyến hay truyềndẫn dùng cáp kim loại thì truyền dẫn sợi quang cho dung lượng lớn hơnnhiều

- Suy hao thấp: Suy hao truyền dẫn của sợi quang tương đối nhỏ, đặc biệt

là trong vùng cửa sổ 1300nm và 1550nm Suy hao nhỏ nên sợi quang có thểcho phép truyền dẫn băng rộng, tốc độ lớn hơn rất nhiều so với cáp kim loạicùng chi phí xây dựng mạng

- Không chịu ảnh hưởng của môi trường bên ngoài: Bởi vật liệu của sợiquang cách điện, không chịu ảnh hưởng của các yếu tố như điện từ trườngnên không bị nhiễu điện từ…

- Độ tin cậy: Tín hiệu truyền trong sợi quang hầu như không chịu ảnhhưởng của môi trường bên ngoài, không gây nhiễu ra ngoài cũng như sựxuyên âm giữa các sợi quang Do đó sợi quang thực tế cho chất lượng truyền

dẫn rất tốt với độ tin cậy cao, tính bảo mật cũng cao hơn so với truyền dẫn vôtuyến và cáp kim loại.

- Chi phí thấp: Vì vật liệu chế tạo sợi quang sẵn có, đồng thời sợi lại nhẹhơn cáp kim loại và có thể uốn cong, lắp đặt dễ dàng và ít bị hư hỏng do cácyếu tố thiên nhiên tác động (như nắng, mưa…) nên hệ thống có thể tiết kiệmđược chi phí xây dựng

Thông tin sợi quang có nhiều ưu điểm từ sợi quang đem lại tuy nhiên sợiquang cũng tồn tại một số nhược điểm như khó chế tạo, hàn nối phức tạp vìsợi quang rất bé, và rất dễ đứt gẫy

1.3 Sự phát triển của kỹ thuật thông tin quang

Hệ thống thông tin quang mới phát triển trong mấy thập kỷ gần đây (mặc

dù các phương thức sơ khai của thông tin quang đã xuất hiện từ rất lâu trong

xã hội loài người) nhưng nó đã đạt được rất nhiều thành tựu cao Cho đến nay

hệ thống thông tin quang đã trải qua nhiều thế hệ Mục tiêu chủ yếu của các

nỗ lực phát triển này là đồng thời tăng dung lượng và khoảng cách truyền dẫn.Quá trình phát triển của hệ thống thông tin quang có thể tóm tắt qua năm thế

hệ sau:

Khởi đầu là vào năm 1960, việc phát minh ra Laser để làm nguồn phátquang đã mở ra một thời kỳ mới có ý nghĩa rất to lớn trong lịch sử phát triểncủa kỹ thuật thông tin quang sử dụng dải tần số ánh sáng Tuy vậy Laser thời

kỳ này lại có dòng ngưỡng quá cao, nhiệt độ làm việc thấp, thời gian sốngngắn Một hướng nghiên cứu khác cùng khoảng thời gian này là truyền thôngqua sợi quang Theo lý thuyết thì sợi quang cho phép con người thực hiệnthông tin với lượng kênh lớn hơn gấp nhiều lần các hệ thống vi ba hiện có.Thực tế thì suy hao của sợi quang trong giai đoạn này lại rất cao, ~1000dB/km,

do đó vẫn chưa chứng tỏ khả năng vượt trội so với các hệ thống cũ

Khoảng năm 1966, qua các khuyến nghị của Kao, Hockman cho thấy cóthể cải thiện được suy hao do vật chất chế tạo sợi Năm 1970, Kapron đã có

thể chế tạo sợi quang có độ suy hao 20dB/km, tại bước sóng λ = 1μm Suym Suyhao này nhỏ hơn rất nhiều so với thời điểm đầu chế tạo sợi và cho phép tạo ra

cự ly truyền dẫn tương đương với các hệ thống truyền dẫn bằng cáp đồng.Được sự cổ vũ từ thành công này, các nhà khoa học và kỹ sư trên khắp thếgiới đã bắt đầu tiến hành các hoạt động nghiên cứu và phát triển kỹ thuậtthông tin quang Kết quả là các công nghệ mới để giảm suy hao truyền dẫncủa sợi, tăng băng thông của các Laser bán dẫn đã được phát triển thành côngtrong những năm 70 Như chỉ ra trong bảng 1.1, độ suy hao đã giảm xuốngcòn 0,18dB/km Cho tới đầu những năm 1980, các hệ thống thông tin trên sợidẫn quang đầu tiên đã được đưa vào hoạt động với bước sóng Laser (GaAlAs/GaAs) hoạt động ở vùng 0,8μm Suym, tốc độ bít B = 45Mb/s, khoảng cách lặp L

~10÷ 20 km (khoảng 16km) Giai đoạn thông tin quang thế hệ thứ nhất pháttriển từ đây Giai đoạn này Laser bán dẫn InGaAsP/InP có bước sóng phát1,3μm Suym được chế tạo khá hoàn thiện và hướng nghiên cứu sợi quang với bướcsóng 1,3μm Suym, suy hao 1dB/km, hệ số tán sắc cực tiểu rất được quan tâm

Giữa những năm 80, hệ thống thông tin quang thế hệ thứ 2 sử dụng Laservới bước sóng 1330nm đã được đưa vào sử dụng Thời gian đầu tốc độ bít Bchỉ đạt 100Mb/s do sử dụng sợi đa mode Khi sợi đơn mode được đưa vào sửdụng, tốc độ bít đã được tăng lên rất cao Năm 1987 hệ thống thông tin quang

λ = 1330nm, B=1,7 Gb/s, L= 50 km đã được sản xuất và đưa ra thị trườngvới suy hao của sợi ~ 0,5 dB/km

Năm 1990 hệ thống thông tin quang thế hệ thứ 3 sử dụng Laser bán dẫnbước sóng 1550nm (InGaAsP) với suy hao trong sợi quang cỡ 0,2dB/km đãđược thương mại hóa Tốc độ bít đã đạt đến 2,5Gb/s và sau đó đã đạt đến10Gb/s Tuy nhiên hệ số tán sắc trong sợi quang tại bước sóng 1550nm lạikhá cao (16-18ps/nm.km) do đó hạn chế khoảng cách trạm lặp của hệ thốngmặc dù công suất quang còn cho phép truyền xa hơn Đặc trưng khoảng cách

của thế hệ thứ 3 là 60 - 70 km tại tốc độ 2,5 Gb/s Ở giai đoạn này đã sử dụngcác công nghệ bù tán sắc như kiểu dịch tán sắc (DSF) hoặc làm phẳng tán sắc(DFF) để tăng khoảng cách lặp, có thể lên đến 100km.

Thế hệ thông tin quang thứ 4 đã sử dụng khuếch đại quang để tăngkhoảng lặp và kỹ thuật ghép nhiều bước sóng (WDM) trong một sợi quang đểtăng dung lượng truyền dẫn Khuếch đại quang pha tạp Erbium (EDFA) cókhả năng bù cho suy hao quang trong cách khoảng cách lớn hơn 100km.EDFA được nghiên cứu thành công trong phòng thí nghiệm vào năm 1987 vàtrở thành thương phẩm năm 1990 Năm 1991 lần đầu tiên hệ thống thông tinquang có EDFA được thử nghiệm truyền tín hiệu số tốc độ 2,5Gb/s trênkhoảng cách 21000km và 5 Gb/s trên khoảng cách 14300 km Về công nghệWDM, hệ thống thông tin sử dụng công nghệ này giúp tăng dung lượng kênhđáng kể Khuếch đại quang EDFA có thể khuếch đại toàn bộ các bước sóngquang trong dải 1525 – 1575 nm mà không cần phải tách từng bước sóng.Trong năm 1996 đã thử nghiệm tuyến truyền dẫn 20 bước sóng quang với tốc

độ bít của từng bước sóng là 5Gb/s trên khoảng cách 9100km Tốc độ bít củatuyến đã đạt 100Gb/s và BL đã là 910 (Tb/s).km Trong năm 2000, hệ thốngTPC - 6 xuyên qua Đại Tây Dương đã có dung lượng 100Gb/s và hoạt độnghiệu quả

Thế hệ thứ 5 của hệ thống thông tin quang dựa trên cơ sở giải quyết vấn

đề tán sắc trong sợi quang Khuếch đại quang đã giải quyết hoàn hảo suy haoquang sợi nhưng không giải quyết được vấn đề tán sắc Có nhiều phương án

để bù tán sắc nhưng phương án có tính khả dụng cao nhất là dựa trên hiệu ứngSoliton quang Hiệu ứng Soliton quang là một hiệu ứng phi tuyến trong sợiquang, nó dựa trên cơ sở tương tác bù trừ tán sắc của các thành phần quangtrong một xung quang cực ngắn được truyền trong sợi quang không có suyhao.Năm 1994 hệ Soliton thử nghiệm truyền dẫn tín hiệu 10Gb/s trên khoảngcách 35000km và 15Gb/s trên khoảng cách 24000km Năm 1996 hệ thống

WDm 7 bước súng truyền Soliton trờn khoảng cỏch 9400km với dung lượng70Gb/s

1974 1978 1982 1986 1990 1992 năm

800nm multimode

1300nm single mode

1500nm T/sóng trực tiếp

1500nm T/sóng coherent

Hình 1.2 Quá trình phát triển của thông tin sợi quang.

Khuếch đại quang truyền dẫn Soliton

Hỡnh 1.2 Quỏ trỡnh phỏt triển của thụng tin sợi quang Bảng 1.1 Cỏc giai đoạn phỏt triển của cụng nghệ thụng tin quang sợi

1.4 Phân loại các phần tử quang điện trong thông tin quang

Một hệ thống thông tin quang được cấu thành từ rất nhiều phần tử quangđiện khác nhau Một tuyến thông tin quang có thể bao gồm các phần tử nhưthể hiện trên hình 1.3

Các phần tử này có nhiều đặc tính, chức năng, tốc độ hoạt động và vị tríkhác nhau Tùy thuộc vào yêu cầu của hệ thống được sử dụng mà các phần tửnày được sử dụng cho chức năng nào hay vị trí nào trên hệ thống

Để phân loại các phần tử quang điện trong hệ thống thông tin quang ta cónhiều tiêu chí để phân loại như: Đặc điểm vị trí, chức năng hay ứng dụng…Dựa vào đặc điểm hoạt động của các phần tử quang điện trong hệ thống thôngtin quang có thể chia thành hai nhóm là các phần tử thụ động và các phần tửtích cực

Hỡnh 1.3 Cỏc thành phần trong một tuyến thụng tin quang

Cỏc phần tử thụ động

Cỏc phần tử thụ động là cỏc phần tử quang hoạt động khi cú chựm sỏngtruyền qua nú Phần tử thụ động hoạt động khụng cần nguồn kớch thớch, núchỉ đơn thuần biến đổi cỏc tớn hiệu ở trong miền quang mà khụng cú sựchuyển đổi sang miền điện Những đặc điểm này dẫn đến về nguyờn lý hoạtđộng cỏc phần tử thụ động chủ yếu dựa vào cấu trỳc quang hỡnh của chớnhbản thõn chỳng, và tuõn theo cỏc định luật hay cỏc nguyờn lý ỏnh sỏng Cỏcphần tử thụ động cú những ưu điểm về cấu trỳc, vị trớ lắp đặt, và ứng dụngnhư:

Dễ dàng lắp đặt ở bất kỳ vị trớ nào trờn hệ thống vỡ khụng cần cú nguồncung cấp hoạt động đi kốm theo

Đơn giản về cấu trỳc

Dễ dàng bảo trỡ

Tín hiệu

vào

Tín hiệu

Mối hàn sợi

Bộ chia

qu an g Mạch điện

Phát quang

Khuếch

đại quang Đầu thuquang Chuyển

đ ổ

i tín hiệu

Mạchđiều khiển

Nguồn phát

q u a n g

Bộ thu quang

Khuếch đại Trạm lặp quangThu

An toàn về điện cho người sử dụng.

Tuy vậy chúng có những nhược điểm so với phần tử tích cực đó chính làthụ động về cấu hình nên khả năng thay đổi, điều chỉnh hoạt động kém, khônglinh hoạt Chất lượng hoạt động của các phần tử thụ động cũng phụ thuộc vàovật liệu và công nghệ chế tạo của bản thân thiết bị như các vấn đề về suy haohay tán sắc của các phần tử thụ động Công nghệ càng phát triển thì khả năngcủa các phần tử thụ động càng cao

Các phần tử thụ động trong hệ thống thông tin quang bao gồm:

Sợi quang, cáp quang

Chương 2 CÁC THIẾT BỊ QUANG

2.1 Giới thiệu chương

Cùng với sự phát triển của khoa hoc kỹ thuật thì cáp quang và sợi quangcàng ngày càng được phát triển nhằm phù hợp với các môi trường khác nhaunhư dưới nước, trên đất liền, treo trên không, và đặc biệt gần đây nhất là cápquang treo trên đường dây điện cao thế, ở bất kỳ đâu thì cáp quang và sợiquang cũng thể hiện được sự tin cậy tuyệt đối

Song song với đó, các thiết bị phát quang như LED, LD hay thiết bị thuPIN, APD cũng như nguyên tắc hoạt động của nó để từ đó chúng ta có thể lựachọn được thiết bị phù hợp với hệ thống và yêu cầu thiết kế

Chương này sẽ trình bày các thiết bị cơ bản sử dụng trong thông tinquang bao gồm thiết bị truyền dẫn là sợi quang và cáp quang, thiết bị thu phát

là các đầu thu quang và phát quang

2.2 Sợi quang

Sợi quang là sợi mảnh dẫn ánh sáng, gồm hai chất điện môi trong suốtnhưng khác nhau về chiết suất Lõi sợi cho ánh sáng truyền qua còn lớp vỏbao quanh lõi và có đường kính tùy thuộc vào từng yêu cầu cụ thể

Sợi quang được phân loại bằng cách khác nhau và được trình bày nhưsau:

Phân loại theo vật liệu điện môi

Sợi quang thạch anh Sơi quang thủy tinh đa vật liệu Sợi quang bằng nhựa liệu

Phân loại theo mode truyễn dẫn

Sợi quang đơn mode Sợi quang đa mode

Phân loại theo phân bố chiết suất

khúc xạ

Sợi quang chiết suất phân bậc Sợi quang chiết suất biến đổi đều

Cấu trúc tổng thể của sợi quang gồm: Lõi thủy tinh hình trụ tròn và vỏthủy tinh bao quanh lõi Lõi thủy tinh dùng để truyền ánh sáng, còn vỏ thủytinh có tác dụng tạo ra phản xạ toàn phần tại lớp tiếp giáp giữa lõi và vỏ.Muốn vậy thì chi số chiết suất của lõi phải lớn hơn chiết suất của vỏ.

2.2.1 Đặc tính của ánh sáng

Để hiểu được sự lan truyền của ánh sáng trong sợi quang thì trước hết taphải tìm hiểu đặc tính của ánh sáng Sự truyền thẳng, khúc xạ, phản xạ là cácđặc tính cơ bản của ánh sáng (được trình bày ở hình 2.1) Như ta đã biết, ánhsáng truyền thẳng trong môi trường chiết suất khúc xạ đồng nhất Còn hiệntượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng có thể xem xét trong trường hợp có haimôi trường khác nhau về chỉ số chiết suất, các tia sáng được truyền từ môitrường có chỉ số chiết suất lớn vào môi trường có chỉ số chiết suất nhỏ thì sẽthay đổi hướng truyền của chúng tại ranh giới phân cách giữa hai môi trường.Các tia sáng khi qua vùng ranh giới này bị đổi hướng nhưng vẫn tiếp tục đivào môi trường chiết suất mới thì đó gọi là tia khúc xạ còn ngược lại, nếu tiasáng nào đi trở về lại môi trường ban đầu thì gọi là tia phản xạ Theo định luậtSnell ta có quan hệ:

2.2.2 Đặc tính cơ học của sợi dẫn quang

Sợi dẫn quang rất nhỏ, vật liệu chế tạo chủ yếu là thuỷ tinh cho ta cảmgiác dễ vỡ Tuy nhiên, thực tế lại ngược lại hoàn toàn, sợi quang lại có thểchịu được những ứng suất và lực căng trong quá trình bọc cáp Điều đó chứng

tỏ rằng, ngoài các đặc tính truyền dẫn của sợi quang thì các đặc tính cơ họccủa nó cũng đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình đưa sợi quang vàokhai thác trong hệ thống thông tin quang

Tia khúc xạ Pháp tuyến

1



Tia tới

Pháp tuyến

Tia khúc xạ

Tia phản xạ

2

2

Tia tới c) Tia phản xạ Tia tới d)

2.2.3 Các biện pháp bảo vệ sợi

Trước khi tiến hành bọc cáp, sợi quang thường được bọc lại để bảo vệsợi trong khi chế tạo cáp Cĩ hai biện pháp:

Chất dẽo cứng a)

b) Sợi quang

Chất dẻo mềm

1.6mm

1 5 c)

Hình 1.41 Ví dụ một số vỏ bọc chặt khác nhau

d)

Hình 2.2 Ví dụ một số bọc chặt khác nhau 2.2.3.1 Bọc chặt sợi

Sợi quang sẽ được bọc chặt do đĩ sẽ làm tăng tính cơ học của sợi vàchống lại ứng suất bên trong Các sợi quang cĩ thể được bảo vệ riêng bằngcác lớp vật liệu dẻo đơn hoặc kép Trong một mơi trường nhiệt độ thấp, sự colại của chất dẻo ở lớp bảo vệ cĩ thể gây ra sự co quang trục và vi uốn congsợi, từ đĩ suy hao sợi cĩ thể tăng lên Từ đĩ cĩ thể rút ra hai cách bảo vệ sợi

là tối ưu hố việc chế tạo vỏ bọc sợi bằng việc lựa chọn vật liệu tương ứng và

độ dày của vỏ, đồng thời giữ cho sợi càng thẳng càng tốt và cách thứ hai làbọc xung quang sợi một lớp gia cường cĩ khả năng làm giảm sự co nhiệt

25

2.2.3.2 Bọc lỏng sợi

Sợi quang có thể được đặt trong cáp khi được bọc một lớp chất dẻo cómàu mỏng Các sợi được đặt trong ống hoặc các rãnh hình chữ V có ở lõi chấtdẻo Các ống và các rãnh có kích thước lớn hơn nhiều so với sợi dẫn quang đểcác sợi có thể hoàn toàn tự do trong nó Kỹ thuật này cho phép sợi tránh đượccác ứng suất bên trong Trong cấu trúc bọc lỏng, các sợi nằm trong ống hoặctrong khe đều được bảo vệ rất tốt Giải pháp này ít dùng trong sợi đơn màthường được dùng cho các sợi ở dạng băng

2.3 Cáp sợi quang

Các thành phần của cáp quang bao gồm: Lõi chứa các sợi dẫn quang, cácphần tử gia cường, vỏ bọc và vật liệu độn

 Lõi cáp: Các sợi cáp đã được bọc chặt nằm trong cấu trúc lỏng, cả sợi

và cấu trúc lỏng hoặc rãnh kết hợp với nhau tạo thành lõi cáp Lõi cáp đượcbao quanh phần tử gia cường của cáp Các thành phần tạo rãnh hoặc các ốngbọc thường được làm bằng chất dẻo

 Thành phần gia cường: Thành phần gia cường làm tăng sức chịu

đựng của cáp, đặc biệt là ổn định nhiệt cho cáp Nó có thể là kim loại, phikim, tuy nhiên phải nhẹ và có độ mềm dẻo cao

 Vỏ cáp: Vỏ cáp bảo vệ cho cáp và thường được bọc đệm để bảo vệ

lõi cáp khỏi bị tác động của ứng suất cơ học và môi trường bên ngoài Vỏ chấtdẻo được bọc bên ngoài cáp còn vỏ bọc bằng kim loại được dùng cho cápchôn trực tiếp

2.4 Suy giảm tín hiệu trong sợi quang

Suy hao tín hiệu trong sợi quang là một trong các đặc tính quan trọngnhất của sợi quang vì nó quyết định khoảng cách lặp tối đa giữa máy phát vàmáy thu Mặt khác, do việc khó lắp đăt, chế tạo và bảo dưỡng các bộ lặp nênsuy hao tín hiệu trong sợi quang có ảnh hưởng rất lớn trong việc quyết địnhgiá thành của hệ thống

Suy hao tín hiệu trong sợi quang có thể do ghép nối giữa nguồn phátquang với sợi quang, giữa sợi quang với sợi quang và giữa sợi quang với đầuthu quang, bên cạnh đó quá trình sợi bị uốn cong quá giới hạn cho phép cũngtạo ra suy hao Các suy hao này là suy hao ngoài bản chất của sợi, do đó cóthể làm giảm chúng bằng nhiều biện pháp khác nhau Tuy nhiên, vấn đề chính

ở đây ta xét đến suy hao do bản chất bên trong của sợi quang

2.4.1 Suy hao tín hiệu

Suy hao tín hiệu được định nghĩa là tỷ số công suất quang lối ra P out của

hàm của bước sóng Người ta thường sử dụng  để biểu thị suy hao tính theodB/km

2.4.2 Hấp thụ tín hiệu trong sợi dẫn quang

Hấp thụ ánh sáng trong sợi dẫn quang là yếu tố quan trong trong việc tạonên bản chất suy hao của sợi dẫn quang Hấp thụ nảy sinh do ba cơ chế khácnhau gây ra

 Hấp thụ do tạp chất: Nhân tố hấp thụ nổi trội trong sợi quang là sự

có trong vật liệu sợi Trong thủy tinh, các tạp chất như nước và các ion kimloại chuyển tiếp đã làm tăng đặc tính suy hao, đó là các ion sắt, crom, đồng và

27

các ion OH Sự có mặt của các tạp chất này làm cho suy hao đạt tới giá trị rấtlớn Các sợi dẫn quang trước đây có suy hao trong khoảng từ 1 đến 10dB/km.

Sự có mặt của các phân tử nước đã làm cho suy hao tăng hẳn lên Liên kết

OH đã hấp thụ ánh sáng ở bước sóng khoảng 2700nm và cùng tác động qualại cộng hưởng với Silic, nó tạo ra các khoảng hấp thụ ở 1400nm, 950nm và750nm Giữa các đỉnh này có các vùng suy hao thấp, đó gọi là các cửa sổtruyền dẫn 850nm, 1300nm, 1550nm mà các hệ thống thông tin đã sử dụng đểtruyền ánh sáng như trong hình vẽ dưới đây:

Hình 2.4 Đặc tính suy hao theo bước sóng của sợi dẫn quang

đối với các quy chế suy hao

 Hấp thụ vật liệu: Ta thấy rằng ở bước sóng dài thì sẽ suy hao nhỏ

nhưng các liên kết nguyên tử lại có liên quan tới vật liệu và sẽ hấp thụ ánhsáng có bước sóng dài, trường hợp này gọi là hấp thụ vật liệu Mặc dù cácbước sóng cơ bản của các liên kết hấp thụ nằm bên ngoài vùng bước sóng sửdụng, nhưng nó vẫn có ảnh hưởng và ở đây nó kéo dài tới vùng bước sóng1550nm làm cho vùng này không giảm suy hao một cách đáng kể

Hấp thụ điện tử: Trong vùng cực tím, ánh sáng bị hấp thụ là do cácphoton kích thích các điện tử trong nguyên tử lên một trạng thái năng lượngcao hơn

2.4.3 Suy hao do tán xạ

Suy hao do tán xạ trong sợi dẫn quang là do tính không đồng đều rất nhỏcủa lõi sợi gây ra Đó là do những thay đổi rất nhỏ trong vật liệu, tính khôngđồng đều về cấu trúc hoặc các khuyết điểm trong quá trình chế tạo sợi

Việc diễn giải suy hao do tán xạ gây ra là khá phức tạp do bản chất ngẫunhiên của phần tử và các thành phần ôxit khác nhau của thủy tinh Đối với

độ gây ra có thể được diễn giải như công thức dưới đây:



 2 2 3

đông lại thành thủy tinh)

2.4.4 Suy hao do uốn cong sợi

Suy hao do uốn cong sợi là suy hao ngoài bản chất của sợi Khi bất kỳmột sợi dẫn quang nào đó bị uốn cong có bán kính xác định thì sẽ có hiệntượng phát xạ ánh sáng ra ngoài vỏ sợi và như vậy ánh sáng lan truyền tronglõi sợi đã bị suy hao Có hai loại uốn cong sợi:

hoặc lớn hơn đường kính sợi

xãy ra trong lúc sợi được bọc thành cáp

Hiện tượng uốn cong có thể thấy được khi góc tới lớn hơn góc tới hạn ởcác vị trí sợi bị uốn cong Đối với loại uốn cong vĩ mô (thường gọi là uốncong) thì hiện tượng suy hao này thấy rất rõ khi phân tích trên khẩu độ số NAnhỏ như hình (2.4)

29

Đối với trường hợp sợi bi uốn cong ít thì giá trị suy hao xảy ra là rất ít và

khó có thể mà thấy được Khi bán kính uốn cong giảm dần thì suy hao sẽ tăng

theo quy luật hàm mũ cho tới khi bán kính đạt tới một giá trị tới hạn nào đó

thì suy hao uốn cong thể hiện rất rõ Nếu bán kính uốn cong này nhỏ hơn giá

trị điểm ngưỡng thì suy hao sẽ đột ngột tăng lên rất lớn

Hình 2.5 Sự phân bố trường điện đối với vài mode bậc thấp hơn

trong sợi dẫn quang

Có thể giải thích các hiệu ứng suy hao uốn cong này bằng cách khảo sát

phân bố điện trường mode Trường mode lõi có đuôi mờ dần sang vỏ, giảm

theo khoảng cách từ lõi tới vỏ theo quy tắc hàm mũ Vì đuôi trường này di

chuyển cùng với trường trong lõi nên một phần năng lượng của mode lan

truyền sẽ đi vào vỏ Khi sợi bị uốn cong, đuôi trường ở phía xa tâm điểm uốn

phải dịch chuyển nhanh hơn để duy trì trường trong lõi còn đối với mode sợi

chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng để theo kịp trường ở lõi (2.5)

Một phương pháp để giảm thiểu suy hao do uốn cong là lồng lớp vỏ chịu

áp suất bên ngoài sợi Khi lực bên ngoài tác động vào, lớp vỏ sẽ bị biến dạng

nhưng sợi vẫn có thể duy trì ở trạng thái tương đối thẳng như hình (2.6)

Hình 2.6 Trường mode cơ bản trong đoạn sợi bi uốn cong

Hình 2.7 Vỏ chịu nén giảm vi uốn cong do các lực bên ngoài

2.5 Tán sắc ánh sáng và độ rộng băng truyền dẫn

Khi lan truyền trong sợi, tín hiệu quang bị méo do các tác động của tánsắc mode và trễ giữa các mode Có thể giải thích các hiệu ứng méo này bằngcách khảo sát các thuộc tính vận tốc nhóm các mode được truyền, trong đóvận tốc nhóm là tốc độ truyền năng lượng của mode trong sợi

Tán sắc mode là sự giãn xung xuất hiện trong một mode do vận tốc

tác động của nó tăng theo độ rộng phổ của nguồn quang Có hai nguyên nhânchính gây nên tán sắc mode là:

1 Tán sắc vật liệu do chỉ số khúc xạ của vật liệu chế tạo lõi thay đổitheo hàm của bước sóng gây ra Tán sắc vật liệu tạo ra sự phụ thuộc vận tốcnhóm vào bước sóng của một mode bất kỳ

Ngoại lực

Sợi quang

Vỏ chịu áp suất

31

2 Tán sắc ống dẫn sóng do sợi đơn mode chỉ giới hạn khoảng 80% côngsuất quang trong lõi nên 20% còn lại sẽ lan truyền trong lớp vỏ nhanh hơnphần ánh sáng tới hạn trong lõi gây ra tán sắc.

Tổng hợp tán sắc ở sợi đa mode như sau:

mà nguồn quang phát đi Vì tín hiệu truyền dọc theo sợi cho nên mỗi mộtthành phần được giả định là độc lập khi truyền và chịu sự trễ thời gian haycòn gọi là trễ nhóm trên một đơn vị độ dài theo hướng truyền như sau:

d V

: là hằng số lan truyền dọc theo trục sợi

L: là cự ly xung truyền đi, và k 2 

Đây là vận tốc mà tại đó năng lượng tồn tại trong xung truyền dọc theosợi Vì trễ nhóm phụ thuộc vào bước sóng cho nên từng thành phần mode củabất kỳ một mode riêng biệt nào cũng tạo ra một khoảng thời gian khác nhau

để truyền được một cự ly nào đó Do trễ nhóm thời gian khác nhau mà xungtín hiệu quang sẽ trải rộng ra nên vấn đề ta quan tâm ở đây là độ giãn xungkhi có sự biến thiên trễ nhóm

Nếu độ rộng phổ của nguồn phát không quá lớn thì sự lệch trễ trên một

rộng phổ   của nguồn phát được đặc trưng bằng giá trị hiệu dụng (r.m.s)  

thì độ giãn xung sẽ gần bằng độ rộng xung hiệu dụng

d c

L d

Nguyên nhân gây ra tán sắc vật liệu là do chỉ số chiết suất trong sợi dẫn

của chỉ số chiết suất nên các thầnh phần phổ khác nhau sẽ truyền đi với cáctốc độ khác nhau tuỳ thuộc vào bước sóng Tán sắc vật liệu là một yếu tốquan trọng đối với các sợi đơn mode và các hệ thống sử dụng nguồn phátquang là điốt phát quang LED

Để tính toán tán sắc vật liệu, ta xét một sóng phẳng lan truyền trong một

L d

Đồ thị của phương trình (2.9) cho đơn vị độ dài L và đơn vị độ rộng phổ

33

tán sắc vật liệu thì phải chọn nguồn phát có độ rộng phổ hẹp hoặc hoạt động ởbước sóng dài hơn.

Hình 2.8 Chỉ số chiết suất thay đổi theo bước sóng 2.5.3 Tán sắc dẫn sóng

Hình 2.9 Tán sắc vật liệu là hàm số của bước sóng quang đối với sợi quang

Để khảo sát tán sắc dẫn sóng ta giả thiết rằng chỉ số chiết suất của vậtliệu không phụ thuộc vào bước sóng Về trễ nhóm, đó là thời gian cần thiết đểmột mode truyền dọc theo sợi có độ dài L Để đảm bảo tính độc lập của cấu