Mạng truyền dẫn quang ra đời đã đáp ứng được các nhu cầu của người sử dụng dịch vụ viễn thông về băng thông lớn , chất lượng tín hiệu đảm bảo.. Các thiết bị mới ra đời nhằm tăng tốc độ v
Trang 1LỜI NÓI ĐẦU
Cuộc cách mạng khoa học và kĩ thuật đã và đang diễn ra một cách mạnh mẽ trên toàn cầu Cuộc cách mạng này đã đưa nhân loại tiến sang một kỉ nguyên mới ,
kỉ nguyên của nền văn minh dựa trên cơ sở nền công nghiệp trí tuệ Khoa học kĩ thuật đã góp phần thúc đẩy kinh tế phát triển và tiến sang một giai đoạn mới đó là nền kinh tế tri thức Trong đó viễn thông là ngành công nghiệp của tương lai và đóng vai trò vô cùng quan trọng trong mọi mặt của đời sống xã hội
Mạng truyền dẫn quang ra đời đã đáp ứng được các nhu cầu của người sử dụng dịch vụ viễn thông về băng thông lớn , chất lượng tín hiệu đảm bảo Điều này dẫn đến sự phát triển tất yếu của mạng truyền dẫn quang Nó nhanh chóng phát triển trở thành mạng đường trục tốc độ lớn với nhiều công nghệ mới ra đời phục vụ cho mạng như WDM hay EDFA …
Cùng với sự phát triển của mạng truyền dẫn quang thì các công nghệ chế tạo thiết bị quang cũng ngày càng phát triển Các thiết bị mới ra đời nhằm tăng tốc độ
và chất lượng truyền dẫn cho mạng cũng như khắc phục các nhược điểm cố hữu của mạng quang như là tán sắc , suy hao , khuyếch đại công suất …
Kể từ khi ra đời vào năm 1978 , cách tử Bragg sợi quang đã có những bước phát triển vô cùng mạnh mẽ và hiện nay đã trở nên phổ biến Nó không chỉ được sử dụng cho các ứng dụng trong mạng truyền dẫn quang mà còn được sử dụng cho các ứng dụng khác như laser và cảm biến quang Với các ưu điểm của mình như sự đa dạng trong ứng dụng , độ ổn định cao và giá thành hạ, cách tử Bragg sợi quang đã
và sẽ phát triển hơn nữa trong thời gian tới
Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Đức Nhân cũng như sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn thông tin quang của Học Viện , em đã tiến hành nghiên cứu về nguyên lý và các ứng dụng của cách tử Bragg sợi quang Đến nay em đã
hoàn thành bản đồ án với đề tài “Cách tử Bragg sợi ” Bản đồ án có 4 chương:
Chương I : Giới thiệu chung - giới thiệu về lịch sử và công nghệ chế tạo cũng
như ứng dụng của cách tử Bragg sợi quang
Chương II : Các công nghệ chế tạo cách tử Bragg sợi quang - chương này
tiến hành tìm hiểu về các công nghệ chế tạo và đặc điểm của từng loại công nghệ đó
Chương III : Tính chất và đặc điểm của cách tử Bragg sợi quang - chương
này chi tiết cách tử Bragg sợi quang về đặc điểm cấu tạo và các mô tả toán học của các tính chất của các dạng cách tử
Chương IV : Ứng dụng của cách tử Bragg sợi quang - chương này mô tả về
các ứng dụng nổi bật của cách tử trong các hệ thống hiện nay
Trang 2Danh mục hình vẽ
Do đề tài có nội dung rộng và tương đối mới mẻ, điều kiện thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót , em mong nhận được sự góp ý chân thành của các thầy cô giáo và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô trong khoa viễn thông , bộ môn thông tin quang những người đã giúp đỡ em trong thời gian qua Em xin cảm ơn thầy Nguyễn Đức Nhân người đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành đồ án Cảm ơn đến bạn bè và người thân đã tạo điều kiện và động viên để bản đồ án này hoàn thành tốt đẹp Hà Nội ngày 18 tháng 10 năm 2005
Sinh viên Hoàng Trường Giang DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2 1 Cơ chế độ nhạy trong mô hình trung tâm màu 14
Hình 2 2 Phản ứng phá vỡ cấu trúc Si-O-Ge do nhiệt 15
Hình 2 3 Chỉ số chiết suất khúc xạ thay đổi theo sức căng 17
Hình 2.4: Xử lý bằng tia cận cực tím 17
Hình 2 5 Sơ đồ phương pháp chế tạo điểm - điểm 19
Hình 2 6 Cấu trúc dãy vi thấu kính 20
Hình 2 7 Sơ đồ bố trí mặt nạ và sợi trong phương pháp cấy ion 21
Hình 2.8: Phương pháp mặt nạ biên độ sử dụng tia UV 22
Hình 3 1 Cấu tạo và chiết suất của FBG 23
Hình 3 2: Mô tả đặc tính của FBG 25
Hình 3 3: Phổ phản xạ của cách tử Bragg dạng cách tử đều, độ dài cách tử 1cm, λB=1550 nm, Λ=0 8 nmB=1550 nm, Λ=0 8 nm 25
Hình 3 5: Cách tử Bragg chu kì đều UFBG 33
Hình 3 6: Sơ đồ nguyên lý của ma trận truyền đạt dành cho UFBG và non - UFBG 35
Hình 3 7:Mô hình cách tử Bragg chu kì thay đổi CFBG 37
Hình 3.8: A – Phổ phản xạ của các cách tử có giá trị Chirp dλB=1550 nm, Λ=0 8 nmB/dz =1 và -1; B: thời gian trễ theo bước sóng của CFBG; phổ phản xạ của các cách tử có giá trị chirp -1;-2;-4 (nm/cm) 41
Hình 3.9: Đồ thị điều biến chiết suất sợi quang AFBG 43
Hình 3.10: Phổ phản xạ của AFBG với L=10 mm ,neff =1.447, λB=1550 nm, Λ=0 8 nmD =1550 nm 44
Trang 3Hình 4.1 Sự thay đổi của vận tốc nhóm theo bước sóng trong quang sợi
đơn mode thông thường 46
Hình 4.2 Hậu quả của tán sắc đối với tốc độ truyền của mạng a) xung tại đầu phát b) xung thu được tại đầu thu và thiết bị thu không thể phân biệt được hai xung kế tiếp 47
Hình 4.3 Nguyên lý bù tán sắc của quang sợi cách tử Bagg chu kỳ biến đổi .48
Hình 4 4 Mô hình cơ bản của thiết bị bù tán sắc dùng cách tử Bagg chu kỳ thay đổi tuyến tính 49
Hình 4 5: Hệ thống ghép bước sóng một hướng 51
Hình 4 6: Hệ thống ghép bước sóng hai hướng 51
Hình 4 7: Mô hình cơ bản của OADM 52
Hình 4 8 : Mô hình OADM dựa trên FBG và coupler 3 dB 54
Hình 4 9: OADM dựa trên cấu hình giao thoa Mach-Zehnder 55
Hình 4 10: OADM dựa trên FBG và Circulator 56
Hình 4 11: Cấu hình OADM dạng cách tử nằm giữa Coupler 57
Hình 4 12: Mô hình cách ly kênh ở OADM 58
Hình 4 13: Suy hao xen trong OADM 59
Hình 4 14: Mô hình và tham số của phản xạ ngược trong OADM 60
Hình 4 15: mô hình mức năng lượng của sợi quang pha tạp Erbium 60
Hình 4 16: Cấu trúc modul EDFA thực tế 61
Hình 4 17: Cấu hình bộ lọc đặt ngoài EDFA 63
Hình 4 18: Cấu hình bộ lọc đặt giữa EDFA 63
Hình 4 19: EDFA không sử dụng và có sử dụng FBG 64
Hình 4 20: Đặc tuyến thực nghiệm độ khuyếch đại của EDFA phụ thuộc công suất tín hiệu đầu vào tại bước sóng 1550 nm 67
Hình 4.21: hệ số khuyếch đại phụ thuộc bước sóng trong trường hợp không sử dụng và sử dụng cách tử Bragg CFBG cho khuyếch đại EDFA 69 Hình 4 22 Mô hình hệ thống cảm biến sử dụng FBG và nguyên lý hoạt động 71
Trang 4Danh mục hình vẽ
Trang 6Lời nói đầu
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ADM Add / Drop Multiplexing Bộ tách ghép kênh
AFBG Apodisation Fibre Bragg
Grating
Cách tử điều biến chiết suất
AWG Array Waveguide Gratings Dãy cách tử dẫn sóng
BFBG Blazed Fibre Bragg Grating Cách tử chiếu xạ Bragg
CFBG Chirped Fibre Bragg Grating Cách tử Bragg sợi quang chu kì
biến đổi DWDM Dense Wavelength Division
Multiplex
Ghép kênh mật độ cao phân chia theo bước sóng
EDFA Erbium Doped Fibre
Amplifier
Bộ khuyếch đại quang sợi pha tạp Erbium
FBG Fibre Bragg Grating Cách tử Bragg sợi quang
GODC Germanium Oxygen
Deficient Center
Lõi sợi không có liên kết Si - Ge
GPW Gate Planar Waveguide Cổng dẫn sóng Planar
LCFBG Linear Chirped Fibre Bragg
Grating
Cách tử Bragg sợi quang chu kì biến đổi tuyến tính
LPG Long Period Grating Cách tử Bragg sợi quang chu kì
lớn
OADM Optical Add / Drop
Mutiplexing
Bộ tách ghép kênh quang
OFA Optical Fibre Amplifier Bộ khuyếch đại quang sợi
PDL Polarisation Depent Loss Phân cực phụ thuộc suy hao UFBG Uniform Chirped Fibre
Bragg Grating
Cách tử Bragg sợi quang chu kì đều
WDM Wavelength Division Ghép kênh phân chia theo bước
Trang 7Multiplex sóng WGR Waveguide Gratings Router Bộ định tuyến cách tử