truyền sóng cáp quang

Truyen song cap quang

Truyền sóng trong cáp quang

Lecturer: M.Eng P.T.A Quang

Truyền sóng trong cáp quang

1 Nguyên lý truyền sóng trong sợi quang

2 Sự suy giảm trong sợi quang

3 Tán sắc

4 Các nguồn tín hiệu sợi quang

5 Hệ thống thông tin quang

 Ánh sáng có bản chất sóng, do đó lý thuyết về sóng

điện từ có thể được sử dụng giải quyết các vấn đề liên

quan đến sóng ánh sáng chẳng hạn sự lan tuyền của

sóng ánh sáng Để giải quyết các vấn đề này hệ

phương trình Maxwell nắm vai trò chủ đạo Và nó

đủ để giải quyết các hiện tượng quang học cổ điển

 Các hiện tượng liên quan giữa ánh sáng và vật chất (bản chất hạt), chẳng hạn như sự phát xạ và hấp thụ,

lý thuyết lượng tử nắm vai trò chủ đạo Quang

lượng tử có thể giải thích tất cả các hiện tượng quang

học

1 Nguyên lý truyền sóng trong sợi quang

 Trong lý thuyết sóng ánh sáng, sóng ánh sáng có thành phần

vector điện trường và từ trường

 Tuy nhiên một số hiện tượng cũng ánh sáng có thể được mô tả

bằng sóng vô hướng – được gọi là sóng ánh sáng, chẳng hạn

như sự nhiễu xạ

 Nếu xét sóng ánh sáng xung quanh những vật thể lớn hơn bước

sóng ánh sáng có thể sử dụng lý thuyết tia quang để khảo sát

Quantum Optics

Electromagnetic Optics Wave Optics

Ray Optics

Sóng EM trong các môi trường

light of

velocity

in vacuum wave)

(EM light

of velocity

0 0

r

r

r r v

c n

r

n  

Các quy luật phản xạ và khúc xạ

Định luật phản xạ: angle of incidence = angle of reflection

Optical Fiber communications, 3 rd ed.,G.Keiser,McGrawHill, 2000

Phản xạ toàn phần, góc tới hạn (Total internal reflection, Critical angle)

tia Phản xạ

Sự dịch pha do TIR (totally internal reflection)

 The totally reflected wave experiences a phase shift however

which is given by:

 Where (p,N) refer to the electric field components parallel or

normal to the plane of incidence respectively

2 1

1

1

2 2

1

1

2 2

sin

1 cos

2

tan

; sin

1 cos

2 tan

n

n n

n n n

Ống dẫn sóng quang dựa trên TIR:

(Dielectric Slab Waveguide)

2 1

Góc tới tối đa:

Suy ra từ định luật Snell

max 0



1

2 1

1

2 2

2 1 max

sin NA

n

n n

n n

n n

Khẩu độ số (Numerical aperture):

Góc tối thiểu để có TIR:

Các loại cáp quang

l

2.Sự suy giảm trong sợi quang

 Suy hao do tán xạ

 Suy hao do hấp thụ

 Suy hao do các mode rò rỉ

 Suy hao do ghép mode

 Suy hao do cáp bị uốn cong



1 2

Tán sắc liên mode trên sợi quang hệ số khúc xạ thay đổi dần (chỉ số phân cấp):

2 1

8

n z t

Tán sắc toàn phần và vận tốc truyền dữ liệu cực đại

4 Các nguồn tín hiệu cáp quang

5 Hệ thống thông tin quang

5 Hệ thống thông tin quang

5 Hệ thống thông tin quang

 Quỹ công suất (Power budget)

trên của sự tiêu tán công suất trong quá trình truyền được

 Các loại suy hao trong hệ thống thông tin quang

 Suy hao do cáp αca (dB/km)

 Suy hao do ghép nối αco (dB/mối nối)

ca L + co N + tổn hao khác  power budget [dB]

L: chiều dài cáp, N: số ghép nối

5 Hệ thống thông tin quang

 Ví dụ:

Nếu Pmin = 1mw hoặc 0 dbm, Pmin = -45 dbm, cáp = 0.2 [dB/km ], ghép = 1db, N =2 ; các tổn hao khác trong hệ thống là 5 dB, power budget là 45db Tìm giới hạn chiều dài thông tin

Giải

Lmax = (45 – 5 – 2)/0.2 = 190 km

5 Hệ thống thông tin quang