BAI 1.PDF

Bài Thực Hành Số 1: Kênh truyền sợi quang Mục Đích Bài thực hành cung cấp ý tưởng về một số ảnh hưởng của sợi quang lên tín hiệu quang truyền trong nó như tán sắc, tự điều pha, trộn bốn

Bài Thực Hành Số 1: Kênh truyền sợi quang

Mục Đích

Bài thực hành cung cấp ý tưởng về một số ảnh hưởng của sợi quang lên tín hiệu quang truyền trong nó như tán sắc, tự điều pha, trộn bốn bước song, …

Giúp sinh viên hiểu và nắm rỏ các tham số khi thực hiện mô phỏng các tác nhân truyền dẫn sợi quang sử dụng OptiSystem, xây dựng mô hình mô phỏng đơn giản, trực quan

A Nhắc lại lý thuyết

 Suy hao

Khi tín hiệu lan truyền trong sợi quang, công suất ngõ ra Pout ở cuối sợi quang bị suy hao ( Hình 3.13) có liên hệ với công suất ngõ vào Pin theo quy luật hàm mũ sau

Với là hệ số suy hao sợi quang có đơn vị là Nepers/km

Thông thường sẽ được tính theo đơn vị là dB/km

[ ]

[

] ( )

 Tán sắc

Trong sợi quang, những ánh sáng có bước sóng khác nhau (tần số khác nhau) và những mode truyền khác nhau thì cần thời gian khác nhau để truyền qua cùng một đoạn sợi quang có độ dài L [4] tr.38, hiện tượng này gọi là tán sắc Nói chung, tán sắc gây nên sự giãn phổ của tín hiệu quang dẫn đến nhiễu ISI, tăng lỗi bit ở máy thu và làm giảm khoảng cách truyền dẫn

 Hiệu ứng phi tuyến: Có thể được phân loại như hình dưới:

B Thực hành

I Ảnh hưởng của tán sắc vận tốc nhóm

Phương trình sau biểu diễn dạng toán học của tán sắc vận tốc nhóm (bỏ qua các hiệu ứng phi tuyến và suy hao sợi quang):

Trong đó: z là phương lan truyền sóng, t là thời gian và E biểu diễn đường bao trường điện

từ

Và beta2 được định nghĩa là đạo hàm bậc hai của hệ số lan truyền mode beta theo tần số:

Đối với tín hiệu vào sợi quang là dạng xung Gaussian, công suất P và độ rộng xung T của tín hiệu tại khoảng chiều dài sợi quang z được tính:

Và

Với

Trong đó: P0 là công suất phóng vào sợi quang, T0 là độ rộng xung phóng vào sợi quang LD

là chiều dài tán sắc (Dispersion length)

Sinh viên xây dựng mô hình sau:

Với các tham số: Bit rate = 40 Gbps, để dễ quan sát, ta cho chuổi bit cố định 000000100000 Thiết lập bộ tạo xung quang có dạng Gaussian như sau:

Thiết lập các thong số cho sợi quang (bỏ qua suy hao và phi tuyến):

a Tìm T0 ?

Gợi ý:

Với TFWHM là độ rộng ½ xung (Full Width at Half Maximum)

b Tìm LD ? thay đổi chiều dài sợi quang bằng LD, nhận xét dạng xung sau khi qua sợi quang, so sánh với tính toán

II Ảnh hưởng của hiện tượng trộn bốn bước sóng (FWM)

Trong hiệu ứng FWM, nhiều tín hiệu quang có cường độ tương đối mạnh sẽ tương tác với nhau tạo ra các thành phần tần số mới Đây là hiệu ứng phi tuyến có ảnh hưởng lớn nhất đến hệ thống DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) Hiệu ứng này xảy ra khi 2 photon ở tần số

1

 và 2bị hấp thụ để tạo ra 2 photon ở tần số 3và 4

Sinh viên xây dựng mô hình với các tham số kèm trong mô hình như hình dưới:

Các thong số thiết lập:

Chiều dài sợi quang L=75km, các thông số khác được thiết lập:

Quan sát và nhận xét tín hiệu ngõ ra

(Gợi ý: dãi tần và độ lớn)

III Tự điều pha (SPM)

Ảnh hưởng của tự điều pha: dịch tần và giãn xung

SPM được mô ta:

Với:

là tần số sóng mang quang, n2 là hệ số phi tuyến, Aeff là diện tích hiệu dụng

Sinh viên xây dựng mô hình sau:

Với các tham số:

a Tìm

b Quan sát tín hiệu và phổ ngõ ra, nhận xét (về mặt giãn xung và dịch tần)

C Tìm hiểu thêm

a Tìm hiểu các tác nhân phi tuyến khác (XPM, các loại tán xạ phi tuyến)

b Đọc thêm tài liệu “tutorials-volume 1, Optisystem” Optical Fiber page 223