Ky Thuat Thong Tin Quang

7/21/2019 Ky Thuat Thong Tin Quang

1/33

K THUT THNG TIN QUANG 1LOI CU 1 IM:

Cu 1.1: Cho bit cc u im cbn ca hthng thng tin quang so vi cc hthng truyn dn cp kim loi?Tr li:+ Suy hao truyn dn rt nh.

+ Bng tn truyn dn rt ln.+ Khng bnh h!ng b!i nhi"u in t#.+ C tnh bo m$t tn hiu thng tin.+ C kch thc v! tr%ng l&ng nh.+ S&i c tnh cch in tt.+ "in c$y v! linh hot.+ S&i &c chto t#v$t liu rt s'n c# gi th!nh r(.

Cu 2.1:

"r$nh b!y cu to chung v! ph%n loi s&i quang?Tr li:a/ Cu to:s&i quang c cu tr&c dng h$nh tr)# chto t#v$t liu dn quang g*m c ' lp(+ Lp li:c dng h$nh tr)tr)n# bn knh a# chit sut n*.+ Lp v:c dng h$nh ng# *ng t%m vi li# +ng knh d# bn knh n' ,n'- n*.

b/ Phn loi:+ Theo chschit sut:/ S&i c ch,schit sut ph%n b$c ,S0( St1p 0nd12./ S&i c ch,schit sut thay -i ,30( 3rad1d 0nd12.+ Theo mode truyn trong si:/ S&i n mod1 ,S4( Singl1 4od1./ S&i a mod1 ,44( 4ulti 4od1.+ Theo vt liu chto si quang:/ S&i thu.tinh( suy hao b5 nhng d"g6y# /ng d)ng trong vi"n thng.

/ S&i cht d(o( suy hao ln nhng d"un# /ng d)ng trong y t./ S&i c li b0ng thu.tinh# vb0ng cht d(o.

[email protected]

*

n'

7n'

8i n*

n*a

d


2/33

Cu 3.1: "r$nh b!y cc y9u cu i vi mch tin khuch i?Tr li:+ :hi c khnng k;i tn hiu u v!o c bi9n nh,do tn hiu u ra ca btch sng quang c gi trrtnh.+ "p %m g%y ra phi nh,do cht l&ng ca btin k;i s2quyt nh n cht l&ng my thu.

+ "r!khng v!o ca mch phi ln ,m bo phi h&p tr!khng vi in tr!ti.+ Bng tn k;i phi ln ,do tn hiu truyn tr9n s&i quang c tc bit rt ln.


3/33

a/ Khi nim:Kh3u sca s&i quang l! i l&ng 4c trng cho khnng gh5p nh sng gi5a ngu*n quangv! s&i quang.b/ C/thc tnh khu sca si MM-I:

2

2

2)( nrnNA =

+ @ ph)thuc v!o bn knh r.+ "i li(

rA // @,Ama2r tng // n,r gim // @ gimrAa // n,r A n'// @A

Cu 6.1: 72m4t c6t ch,schit sut v! +ng cong tn s6c t-ng ca s&i n mod1 thng th+ng# s&i tn s6c dchchuyn v! s&i tn s6c ph7ng?Tr li:a/ Mt ct chschit sut:

b/ n! con! tn sc tn!:

[email protected]

D

n

r

n

r

n

r

Si thng Si dch tnsc

Si tn scphng

tn s6c v$tliu

tn s6c t-ngS4

tn s6c ng dnsng

S&i tn s6c ph7ng

S&i dch tn s6c

*Dnm

*EEn

m

,nm

tn s6c,ps;nm.km


4/33

Cu 7.1: "nh tn snh sng v! nng l&ng photon tng /ng vi bc sng *#EEm. Cho h0ng s:lank hAF#F'E.*/DGH.s v! v$n tc nh sng trong ch%n khng cAD.*Im;s?Tr li:A *#EE m A *#EE.*/Fmh A F#F'E.*/DGH.sc A D.*Im;sJ A ? > A ?

Bg( "n snh sng(

)(10.94,110.55,1

10.3 146

8

Hzc

f ===

ng l&ng :hoton()(10.85,1210.94,1.10.625,6 201434 JhfE ===

Cu 8.1: Cho mt hthng thng tin quang c suy hao s&i quang *#E dB;km# chiu d!i tuyn l! Ekm# cng sut phapht l! *mL. Bit r0ng s&i quang c/Ekm th$ c * mi h!n v! c ' conn1ctor !' u. Suy hao mt mi h!n l!#'dB# suy hao mt conn1ctor l! #EdB. "nh cng sut nh$n &c !pha thu?Tr li:

aA *#E dB;km8AE kmlAE km:"A *mL A *lg*A *dBmaSA #'dB;saCA #EdB;c:MA ?

Bg( "a c suy hao t-ng to!n tuyn(

aLananA scc ... ++= ,dB"rong ( Sconn1ctor ncA '.

Smi h!n nS A 91550

1 =

=

l

L

7$y( @ A '2#E+N2#'+E2*#E A OO#I ,dB

[email protected]

G


5/33

Khi # cng sut nh$n &c !pha thu l!(:M ,dBmA :" ,dBmP @,dBA * P OO#I A /OO#I ,dBm

Cu 9.1: 7it cng th/c tnh smod1 lan truyn ca mt s&i quang chit sut ph%n b$c ,S0 v! s&i quang chit sutgrad1d ,30. Smod1 lan truyn trong s&i quang ph)thuc v!o cc tham sn!o?

Tr li:a; Cng th/c tnh smod1 lan truyn trong * s&i S0(

2

2VMSI =

b; Cng th/c tnh smod1 lan truyn trong * s&i 30(

4

2VMGI =

c;8bit smod1 lan truyn trong s&i quang ph)thuc v!o cc tham sn!o# ta 25t( 4 ph)thuc v!o 7# tham struyn dn 7 li ph)thuc v!o bn knh s&i quang a v! tham s@ v$(

NAaV ..2=

m! kh3u s@ li ph)thuc v!o cc chit sut n*v! n'. 7$y tm li# smod1 ph)thuc v!o v$t liu chtos&i quang v! +ng knh s&i quang.

Cu 10.1: "r$nh b!y 4c im ca cp quang s9d)ng trong nh! v! cp nhy. Cho v d)minh h%a cu tr&c ca loi cpn!y?Tr li:a/ c im ca c" #uan! s$n! t%on! nh& '& c" nh(:+ Ss&i t# kch thc nh.

[email protected]

E


6/33

+ 4m d(o# d"un cong# c khnng chng g4m nhm.+ Khng dn l9a# khng pht ra kh c.+ S9d)ng cu tr&c b%c ch4t.b/ ) $minh ho:

Cu 11.1: 72minh h%a cu tr&c mt loi cp quang tr1o. Cho bit 4c im ca loi cp n!y?Tr li: Cp tr1o c thc cu to m st v!o th!nh phn gia c+ng kim loi ho4c phi kim c l$p ,th+ng dQng chomi tr+ng c bng tuyt v! gi# c c:ly d!i# ho4c di dng t:chu l:c ,i vi tr+ng h&p chu nh h!ngca /ng sut ch%c v! nhit . Cp t:chu l:c )i hi c s/c bn cao v! cn phi !dng cu tr&c b%c lng s&i c khong t:do ln hn. Ri %y l! h$nh v2minh homt loi cp quang tr1o ,loi t:chu l:c(

LOI CU * IM:

Cu 1.2:

[email protected]

F

S&iquang

7

b%c:7C

"h!nhphn giac+ng

'#Emm

S&iquang

7b%c:7C

Cp trongnh

S&iquang

Cht n

ng nylon

7b%c :7C

7kim loichng 3m

:hn t9giac+ng

Cp nh!

S&iquang

:hn t9gia

c+ng8i cr6nh

7:olyur1than1

S&i giac+ng K1vlar

7:oly1thyl1n1

*'mm


7/33

72s*t-ng qut v! cho bit nguy9n l truyn tn hiu ca hthng thng tin quang?Tr li:

+!u(,n l:/ Cc loi tn hiu dch v),thoi# h$nh nh# sliu &c a v!o khi in t9!pha pht 29l trong min innh+cc vi mch in t9,chuyn -i @;R# m6 ho# gh5p k9nh.../ Sau khi &c 29l# tn hiu in bng tn ln tc cao &c a v!o iu chngu*n quang. gu*n quangc ch/c nng chuyn t#tn hiu in th!nh tn hiu quang.8u ra ca ngu*n quang l! tn hiu quang c mangtin t/c &c a ti s&i quang truyn vpha thu. u c:ly gi5a pht v! thu qu 2a nhau th$ ta c ths9d)ng thit bl4p ho4c cc bk;i quang tr9n +ng truyn ,"hit bl4p th:c hin bin -i T;># ti to tn hiuin vbi9n # tn s# dng tn hiu r*i bin -i li >;T v! truyn i# c)n bk;i quang th:c hin k;i bi9n

tn hiuUcnhi"uV m! khng cn th:c hin bin -i >;T ho4c T;>./ "n hiu t#s&i quang &c a ti bthu quang chuyn -i T;># sau a sang khi in t9pha thu khi ph)c li tn hiu ban u b0ng cch chuyn -i R;@# gii m6# tch k9nh...

Cu 2.2: 72s*v! tr$nh b!y nguy9n l hot ng mch pht dQng 8>R vi tn hiu a v!o iu chl! tn hiu tngt:?Tr li:

Chc nn! linh kin:

+!u(,n l:

[email protected]

O

Khiint9

gu*n

quang >;T

";bl4p

ho4ck;i

Khiint9

gu*n

quang T;>

> >

S&i quang

TT

u cui"ht

u cuithu

"hoi# h$nhnh# sliu

"hoi# h$nhnh# sliu

M*

M' M

D

8>R

+7

I.IC

"

S&iquang

T lm vic chki

:,mL

0,m@

:,mL

t

0 v!o

t

: ra

0b

,0b+ 0

s

0s

:

T

TT


8/33

Cu 3.2: 72s*v! tr$nh b!y nguy9n l hot ng mch pht dQng 8>R vi tn hiu a v!o iu chl! tn hiu s?Tr li:

[email protected]

I

M*

M' M

D

8>R

+7

"

S&iquang

T lm vic chkho!

"th#ngtt$

MG


9/33

Cu 4.2: "r$nh b!y cc bin php b%c ch4t v! b%c lng bo vs&i quang?Tr li:

a/ .c cht si: S&i dn quang ,sau khi &c b%scp s2&c b%c ch4t# vb%c ch4t ,vb%c th/cp cho s&i s2l!m tng l:cch%c ca s&i v! chng li /ng sut b9n trong. Cc s&i dn quang c th&c bo vri9ng b0ng cc lp v$t liucht d(o n ho4c k5p.

b/ .c ln! si:

[email protected]

N

:,mL

0,m@

:,mL

t

0 v!o

t

0b

T

T

T

* *

*

*

S&i quangBng d;t

Cht d(o

Cht d(oc/ng

Cht d(omm


10/33

S&i c th&c 4t trong cp sau khi ch,&c b%c scp mt lp cht d(o c m!u rt mng. !tr+ng h&pn!y# cc s&i &c 4t trong ng ho4c cc r6nh h$nh ch57 c tr9n li cht d(o ,li c kh1. Cc ng v! r6nh ckch thc ln hn nhiu so vi s&i dn quang cc s&i c thn0m ho!n to!n t:do trong n. K


11/33

+ S:ch9nh lch th+i gian truyn gi5a cc mod1 trong s&i 44/30 nhhn so vi s&i 44/S0.

Cu 6.2: "r$nh b!y cu to v! s:lan truyn nh sng trong s&i a mod1 chit sut grad1d ,44/30 b0ng phng phpquang h$nh?Tr li:a/ Cu to:+8+ng knh li( 'a *m.+8+ng knh v( d *'Em.+ Chit sut v( n*A const# n'A const

b/ Slan t%u(n nh sn!:+ Ch,c duy nht * mod1 lan truyn trong li s&i.+ u 25t th1o quan im sng th$ nh sng lan truyn trong s&i n mod1 trong cli v! vs&i. ng l&ng

lan truyn trong li chim khong OY# c)n li DY !v. 8iu kin s&i quang truyn n mod1 l!(

7 '#GE

Cu 7.2: "r$nh b!y cc 4c tnh v! tham scbn ca 8>R?Tr li:a/ c tu(n "ht :+ 84c tuyn pht 2!on u c dng tuyn tnh# t/c l! khi d)ng in kch thch tng th$ cng sut pht ca

8>R tng.8on sau l! on b6o ho!# khi d)ng tng th$ cng sut bb6o ho! ,khng tng n5a.+ Khi nhit l!m vic ," ca 8>R tng th$ cng sut pht gim.

[email protected]

**

n'

n*

n'

n*d;

'

/d;'

a

/a

n

r

Z

ZZ

Z

n'

n*

Z

n*ZZ

n*ZZZ

n%&' n

%&&'

n%&&&


12/33

+8dc ca 4c tuyn pht 2ca 8>R khng ln.+ Cng sut pht ca 8>R nh.

b/ c tu(n "h:+ :h-pht 2ca 8>R l! ph-4c# c dng h$nh chung# c cng sut pht ln nht ti bc sng l!m vic .+8rng ph-&c ly !m/c mt n9a cng sut# tng i ln // tn s6c nhiu.c/ Cc tham skhc:+ !IEnm v! *Dnm.

+ 8 rng chQm sng 8>R pht ra ln // tnh nh hng k5m // hiu sut gh5p nh sng gi5a 8>R v! s&iquang k5m.+ [nh sng 8>R pht ra l! nh sng khng kt h&p# do cng sut pht nh.

Cu 8.2: "r$nh b!y cc 4c tnh v! tham scbn ca 8@S>M?Tr li:a/ c tu(n "ht :/84c tuyn pht 2ca 8as1r &c chia l!m ' phn(

+ :hn th/nht( khi d)ng in kch thch nhhn d)ng ng>ng# 4c tuyn c dc nh# 8as1r hot ng tngt:nh8>R ,cha c o m$t .+ :hn th/hai( khi d)ng in kch thch ln hn d)ng ng>ng# 4c tuyn c dc ln# 8as1r hot ng !chk;i./ Khi d)ng kch thch tng th$ cng sut u ra c?ng tng./ Khi nhit l!m vic tng th$ cng sut pht gim v! d)ng ng>ng tng./ 84c tuyn ca 8as1r khng tuyn tnh // khng thch h&p cho iu chtn hiu tng t:,v$ g%y ra m5o phituyn.

[email protected]

*'

"*

"'

"D

:,mL

0,m@

0K"

"*- "

'- "

D

*

#E

:;:

,nm

(): *#ng sut ph!t cc i

"ma , %$: rng ph

:,mL

0,m@

"*

"'

"D

0ng*

0ng'

0ngD

"*- "

'- "

D*

#E

:;:o

8>R

8as1rSuy hao

,nm

+' +*

/*/'


13/33

b;84c tuyn ph-(/ 8as1r =abry/:1rot l! 8as1r a mod1 c rng ph-h;p hn so vi 8>R./ ph)thuc v!o smod1# smod1 c!ng ln th$ c!ng ln./ :h-pht 2ca 8as1r l! ph-vch.c; Cc tham skhc(+ Cng sut pht ca 8as1r ln hn so vi 8>R.+8rng ph-h;p hn.+8rng chQm sng h;p hn // hiu sut gh5p gi5a 8as1r v! s&i quang cao hn.+ Bc sng l!m vic th+ng l! *D *Enm.

Cu 9.2: 72s*khi v! cho bit nguy9n l hot ng ca my thu tn hiu quang tch sng tr:c tip?Tr li:a/ Skhi:

b/ +!u(,n l hot n!:- .tch s0n! #uan!:chuyn -i tn hiu quang thu &c t#s&i quang th!nh tn hiu in ,d)ng tch quang. "rong vi"n thng# ta th+ng s9d)ng ' btch sng quang l! ( :hotodiod1 :0 v! :hotodiod1 thc.- .tin k/i:k;i tn hiu sau khi tch sng. "h+ng &c chto t#cc "ransistor hiu /ng tr+ng =>".

- Mch hiu chnh:gim m5o tn hiu. 8i vi tn hiu s# n c tc d)ng s9a m5o 2ung# gim nhs:giaonhau gi5a cc 2ung.

[email protected]

*D

\iuch,nh

:hih&p

u raB

tchquang

"ink;i

S&iquan

g


14/33

- Mch "hi h" u %a:a ra tn hiu c m/c v! dng phQ h&p vi cc tng pha sau.8i vi tn hiu tngt:# %y l! mch phi h&p tr!khng i vi tn hiu s# %y l! mch l!m nhim v)quyt nh tn hiu hay * d:atr9n cs!bi9n tn hiu.

Cu 10.2: "r$nh b!y nguy9n l chuyn -i quang in ca tip gip :/?Tr li:

+ Khi cha c nh sng chiu v!o# trong mch ch,c d)ng in r) c gi trrt b5# trong tr+ng h&p n!y g%i l!d)ng ti ,0d.+ Khi c nh sng chiu v!o lp :# nh sng s2i qua :# qua vQng ngh]o ti vQng . "rong qu tr$nh lan truyn#cc photon nh sng s2bhp th)# sinh ra cc c4p in t9v! l=trng.+ Cc in t9v! l=i trng sinh ra trong vQng : v! vQng nhanh chng b ti h&p v! bin mt# khng tham giato th!nh d)ng in.+ Cc in t9v! l=i trng sinh ra trong vQng ngh]o th$ in t9chuyn ng vpha bn dn # sau i ra mchngo!i r*i sang pha : v! to th!nh d)ng in ,01# c)n l=i trng th$ chuyn ng th1o chiu ng&c li v! to th!nhd)ng in 0h.

"rong mch# d)ng tch quang( 0pA 01+ 0h

[email protected]

*G

/

+

:

/ /

+ +

>

7Qngdn

7Qng hotr

7Qngngh]o

0h

01

M8

/ +

/+

I" I

h2 I

3--4 I

344 I

h

--4 I" I

3


15/33

// ^raA 0.M8,0( 0dho4c 0p._ \n chca tip gip : l! do kch thc vQng ngh]o nhn9n hiu sut chuyn d-i T;> nh.Cu 11.2: 72s*mch in tp %m tng ng ca photodiod1 v! mch tin khuch i# gii thch cc k hiu trongs*?Tr li:a/ Smch in tn! n! ca m( thu tn hiu #uan! tch s0n! t%c ti":

b/ Cc k hiu:ip( ngun d-ng tn hiu.

id( ngun d-ng ti.Cd( in dung ca (/.M8( in trti.1a( ngun nhiu in !p ca mch tin ki.3 ( ki l0 tng "kh#ng c1 nhiu$.is( ngun nhiu n"shot2noise$.ib( ngun nhiu do !nh s!ng nn.in( ngun nhiu nhit do 3L g4y ra.Cs( in dung k0 sinh.

`a( dn np ca mch tin ki.ia( ngun d-ng nhiu ca mch tin ki.

[email protected]

*E

ip

ib

id

is

Cd

Cs

in

ia 3

1a

M8

`a

4ch tch sngquang

4chin

4ch tin k;i


16/33

Cu 12.2: 7it cng th/c tnh t.sbit l=i ,B>M ca hthng thng tin quang 04/RR v! cho bit t.ll=i bit ph)thuc v!occ tham sn!o?Tr li:

/ Cng th/c tnh B>M v! gii thch cc i l&ng.

+

=1D0D

DS

2

1erfc

2

1BER

"rong (5/d-ng tn hiu)d-ng nhiu tng ng khi 6it ) c ph!t

%d-ng nhiu tng ng khi 6it % c ph!t 8m 6 li

/ 3ii thch B>M ph)thuc v!o cc i l&ng(

+ *#ng sut tn hiu thu v hiu sut lng tdo:vi (;

vi


17/33

+!u(,n l:+ Ri tc d)ng ca in tr+ng b9n ngo!i# in t9nhy t#vQng ho trl9n vQng dn.

+ Cc in t9!bn dn s2chuyn ng ng&c chiu in tr+ng v! i v!o vQng ngh]o. "i %y# khi in t9ht th+i gian sng !trng thi m/c nng l&ng cao# n s2nhy vvQng ho tr,m/c nng l&ng thp v! phtra cc photon nh sng c bc sng(

gE

ch.=

,>g( nng l&ng vQng cm ca v$t liu bn dn

Cu 14.2: "r$nh b!y 4c im ca cp quang k5o trong cng v! cp chn tr:c tip. Cho v d)minh h%a cu tr&c ca loicp n!y?Tr li:a/ c im:+ Cp quang k5o cng( phi chu &c l:c k5o v! 2o6n# c tr%ng l:c nh;d"4t v! phi rt mm d(o v&tqua cc chng ngi trong khi l6p 4t. 8oi cp n!y c?ng phi chu &c 3m v! nc v$ trong cng cp v! bcpth+ng hay %ng nc. 7$ v$y# trong cu tr&c ca cp th+ng c cht n W1lly v! th!nh phn chng 3m b0ngkim loi. u khng th$ cn phi c hthng bm hi cho cp.8i khi c?ng s9d)ng lp b%c th5p chng g4m

nhm v! cn trQng. C tt ccc dng cu tr&c b%c ch4t# b%c lng trong ng# b%c lng b0ng kh1 di dng bngho4c b s&i...

[email protected]

*O


18/33

+ Cp chn tr:c tip( tng t:nhtr9n nhng phi c lp vb%c kim loi tt trnh s:ph hu.do !o biho4c cc tc ng khc trong t. 7b%c th5p b9n ngo!i g*m cc s&i th5p ho4c bng th5p. 7b%c ngo!i lpth5p n!y l! vcht d(o.b/ ) $minh ho:

Cu 15.2: "r$nh b!y 4c im ca cp quang ng$p nc v! thbin. Cho v d)minh h%a cu tr&c ca loi cp n!y?Tr li:a/ C" n!!" n"c:&c s9d)ng thqua sng ho4c khu v:c c nc ng$p cn# *ng ly...# v$ v$y loi cpn!y cn phi p /ng cc y9u cu kh6t kh1# bao g*m(+ "nh chng 3m v! chng thm nc ti cc vQng c p sut 4c bit ln.+ C khnng chng s:dn nc d%c th1o cp.+ C khnng chu &c s:k5o khi l6p 4t v! s9a ch5a cp.+ Chng li &c cc p l:c thng k9.

+ C khnng h!n ni s9a ch5a d"d!ng.+ C cu tr&c tng thch vi cp 4t tr9n t lin.+ Cn phi lu ti nh h!ng ca \ydro ,do c clp kim loi.b/ C" thbin:c cu tr&c rt ph/c tp# c th21m %y l! loi cp 4c chng v$ n )i hi nhiu y9u cu c)nkh6t kh1 hn loi cp ng$p nc !tr9n nhiu ln. go!i cc yu ttr9n# cp thbin c)n phi chu tc ng 4cbit khc nhkhnng th%m nh$p ca nc bin# s:ph hoi ca cc ng v$t di bin# s:c%2t ca t!uthuyn... C ' loi( cp thnng v! cp ths%u.

[email protected]

*I

7b%c scp

n W1lly ho4cbm hi

ng

cht

d(o

S&i quang

lp b%c th5p lp b%c th5p

ng chtd(o

vchtd(o

Cp "#ocng Cp ch$n trc tip

S&i quang

8i c r6nh

Cht n

7cht

d(o3ia c+ng !t%m

S&i t-ngh&p

7:oly1thyl1n1


19/33

Cu 16.2: 72mt mch tin khuch i dQng transistor l>ng c:c# tr$nh b!y 4c im v! nguy9n l hot ng?Tr li:

Cu 17.2: 72mt mch tin khuch i dQng =>"# tr$nh b!y 4c im v! nguy9n l hot ng?Tr li:

[email protected]

*N

+7

K;i C%nb0ng

:RM

*

M'

Ma

in trthi>n !p 3%= 3

?

'' 3a

Ma

+7K;i

C%nb0ng

:R

Mt

Ma

3sin trthi>n !p ln

Ma

=>"3

R

S


20/33

LOI CU 5 IM:

Cu 1.3: "r$nh b!y cchpht 2nh sng ,pht 2t:pht# pht 2kch thch ca hhai m/c nng l&ng. "hn!o l!

nh sng khng kt h&p v! nh sng kt h&p?Tr li:

[email protected]

'

hv*'

>'

>*

hv*'

hv*'

%ht &tpht %ht & "'chth'ch


21/33

Cu 2.3: 72cu tr&c v! cho bit nguy9n l hot ng ca 8@S>M phn h*i ph%n tn ,R=B?Tr li: 8as1r phn h*i ph%n tn ,R=B( Ristribution =11dback c cu tr&c nhh$nh v2. 8p cch t9Bragg &c h$nh

th!nh b0ng cch thay -i chit sut ca bn dn : th1o * chu k@ . "c d)ng ca cch t9l! nh0m to ra s:giaothoa gi5a ' sng lan truyn ng&c chiu nhau.

+!u(,n l hot n!: Cc photon nh sng &c to ra trong vQng tch c:c vi cchtng t:nhcc loi ngu*n quang 8>R v!8as1r =abry/:1rot. Sau khi &c to ra# cc photon nh sng n!y s2$p v!o cc cch t9v! phn 2tr!li# sngti v! sng phn 2s2&c giao thoa vi nhau# c bc sng btrit ti9u v! c bc sng &c k;i. 8iu kin k;i(

m

neffB

..2 =

B( bc sng &c k;i

n1( chit sut hiu d)ng ,n1A n.sinm( b$c ca cch t9,snguy9nmA* // Bb$c * A effn..2

h+hin t&ng phn h*i ph%n tn m! 8as1r R=B c thn5n cc mod1 b9n v! ch%n l%c tn s.Cu 3.3: 72cu tr&c v! cho bit nguy9n l hot ng ca 8@S>M phn 2Bragg ph%n tn ,RBM?Tr li: 8as1r phn 2Bragg ph%n tn ,RBM( Ristribution Bragg M11ction c cu tr&c nhh$nh v2(

[email protected]

'*

/

+

7Qng

tchc:c

Cch t9Bragg

( chu k@ca cch t9

P

+

/

+

7Qng tchc:c

Cch t9Bra

( chu k@cacch t9

P

+

RBM


22/33

+!u(,n l hot n!: Cc photon nh sng &c to ra trong vQng tch c:c vi cchtng t:nhcc loi ngu*n quang 8>R v!

8as1r =abry/:1rot. \ai cch t9phn 2Bragg ph%n tn c chiu d!i hn ch&c 4t !' u ng vai tr) nh' gng phn 2thay thcho khoang cng h!ng =abry/:1rot. Ch,nh5ng bc sng thom6n iu kin(

m

neffB

..2 =

th$ mi &c k;i.B( bc sng &c k;in1( chit sut hiu d)ng ,n1A n.sinm( b$c ca cch t9,snguy9n

mA* // Bb$c * A effn..2

"rong vQng tch c:c sinh ra nhiu mod1 nhng ch,c * bc sng &c phn 2 tr! li v! &c k;i. Ccmod1 gn bc sng Bs2bsuy gim v! cho ta 8as1r n mod1.

Cu 4.3: So snh 8>R pht 2m4t ,S8>R v! 8>R pht 2cnh ,>8>R vcu tr&c v! 4c tnh?Tr li: hta 6 bit# 8>R c ' loi cu tr&c &c s9d)ng cho cc hthng thng tin quang l! cu tr&c pht 2m4t,S8>R v! cu tr&c pht 2cnh ,>8>R.

So snh:

[email protected]

''

:

:

S&iquan

g

:

: +

7Qngngh]

o

S&i quang

:

SL67 6L67+ +

//


23/33

() *ing nh(u:+8u c cu tr&c tinh thk5p.+ [nh sng &c to ra t#vQng ngh]o.+) ,hc nh(u:+ 7i S8>R# m4t ph7ng ca vQng pht ra nh sng vung gc vi tr)c ca s&i dn quang ,t/c l! c nh sngpht ra tr9n bm4t ca bn dn loi : v! loi # vQng tch c:c th+ng c dng phin tr)n# mu pht chyu l!7ng hng vi rng chQm pht khong *',ln hn so vi >8>R# hiu sut gh5p nh# cng sut pht nh

v! gim dn th1o h!m cosvi l! gc h&p b!i hng quan st v! php tuyn ca bm4t ,A Fth$ cng sutgim c)n * n9a.+ 7i >8>R# nh sng pht ra t#vQng ngh]o th1o hng m4t b9n ca 8>R# vQng tch c:c c dng >lip# cu tr&cca n h$nh th!nh mt k9nh dn sng hng s:pht 2nh sng vpha li s&i# do v$y n c tnh nhhng tt hn.8rng chQm sng ca >8>R nhn9n hiu sut gh5p ln hn# cng sut pht v! tn siu chc?ng ln hn so vi S8>R.

Cu 5.3: "r$nh b!y cu to v! nguy9n l pht quang ca 8>R cu tr&c dthk5p?Tr li: Rth&c to t#cc v$t liu bn dn c nng l&ng vQng cm khc nhau. Rthk5p bao g*m nhiu dth. \$nh v2di l! 8>R c cu tr&c dthk5p &c cu to t#D lp bn dn ,loi :# vQng ngh]o v! loi . 7Qng

ngh]o &c chto t#bn dn c nng l&ng vQng cm nhhn so vi nng l&ng vQng cm ca bn dn : v!bn dn giam h6m in t9v! l=trng trong vQng ngh]o# khi sl&ng photon nh sng to ra s2ln hn.Chit sut ca v$t liu chto ra vQng ngh]o ln hn chit sut bn dn : v! bn dn nh0m m)c ch nhhng nh sng vpha s&i quang. +!u(,n l hot n!:

[email protected]

'D

*'o

*'

oFo

\$nh

tr)n \$nh1lip

SL67 6L67


24/33

Cu 6.3:

"r$nh b!y cu to v! nguy9n l tch sng quang ca photodiod1 :0 ,:0/:R?Tr li:a/ Cu to: :hotodiod1 :0 c cu to g*m D lp(+ 8p bn dn :( mng# tr9n bm4t &c ph* lp chng phn 2nh sng.+ 8p 0( l! lp bn dn thun# c chiu d!i ln.+ 8p bn dn . M8l! in tr!ti# photodiod1 &c ph%n c:c ng&c.b/ +!u(,n l hot n!:

[email protected]

'G

:

/

>ngo!i 7Qngdn

7Qng hotr

7Qng

ngh]o

+

>g

:7Qngcm

+

/

>/ / / / /

+++++>

g

>g

hJ

\!ng r!oth

n

:

+

7Qngdn

7Qng ho

tr

+

/

/

>

0

:

/ /

++

M8


25/33

LOI CU 8 IM:

Cu 1.4: "r$nh b!y cc loi nhi"u trong my thu tn hiu quang tch sng tr:c tip?Tr li: "rong my thu tn hiu quang# nhi"u n-v! nhi"u nhit l! ' nguy9n nh%n chnh g%y ra s:thng ging d)ngin# ngay ckhi cng sut tn hiu thu &c khng -i.

)()( tiItI +=

I ( gi trtrung b$nh ca 0i,t ( i nhi"u

a/ +hi#u n:

/ R)ng in trong my thu tn hiu quang l! d)ng cc in t9&c to ra ti cc th+i im ngu nhi9n. 7i :inA const# ta c(0,t A 0:+ iS,t

0,t( d)ng in trong my thu0:( d)ng trung b$nh ,0:A M.:iniS,t( d)ng thng ging do nhi"u n-g%y ra.

;hn t:+ iS,t l! * qu tr$nh ngu nhi9n+ R)ng nhi"u trung b$nh b$nh phng(

BIei PS ..2

2

=

B( bng tn nhi"u hiu d)ng 1( in tch ca in t9/ hi"u n-&c chia l!m D loi(+ ;hiu lng t:l! nhi"u n-do chnh d)ng tch quang g%y ra.

[email protected]

'E

0,t0,t 0

ti,t


26/33

=

=+

+

.B.:.4h.J

c.1'1.

.B.:h.J

c.1'1.

@:R vi0'1.4

:R:0?.B vi'1.0

in2'

in

:

2'

:'

S

Bi

..

+ ;hiu d-ng ti:l! nhi"u do d)ng r) ca :R g%y ra.

=+

@:R.B vi.0'1.4

:R/:0?.B vi'1.0i

d

2'

d'

d

+ ;hiu do !nh s!ng nn:l! do cng sut nh sng nn g%y ra.

=+ @:R.B vi.:.4

h.J

c.1'1.

:R/:0?.B vi.:h.J

c.1'1.

i

B2'

B'

b

"rong ( :B( cng sut nh sng nn4( hsbi ca @:R.

2( hstp %m ca @:R ,2*b/ +hi#u nhit: guy9n nh%n( ti * nhit nht nh# in t9chuyn ng ngu nhi9n trong v$t dn. u v$t dn l! * in tr!th$ s:chuyn ng ngu nhi9n ca in t9s2l!m cho gi trca in tr!thay -i v! l!m cho d)ng in chy quain tr!bthng ging.

L

n

R

BTki

..42=

k( \0ng sBoltman "( hit tuyt i M8( in tr!ti

[email protected]

'F


27/33

B( rng bng tn/ hi"u nhit khi c tnh n cmch tin k;i c gi trnhsau(

FR

BTki

L

n ...42

=

vi = l! hsnhi"u do mch tin k;i g%y ra.Cu 2.4: 72s*khi mch pht dQng 8@S>M c -n nh cng sut v! -n nh nhit # tr$nh b!y nguy9n l hot ng

ca mch?Tr li: Ro 8as1r rt nhy vi s:thay -i ca nhit n9n cc mch pht dQng 8as1r phi lun lun g6n lin vi ccmch -n nh cng sut v! -n nh nhit . \$nh v2di %y l! s*khi mch pht dQng 8@S>M c -n nh cng sut v! -n nh nhit .

+!u(,n l hot n!: "n hiu u v!o &c a qua mch @3C c khnng t:ng iu ch,nh hsk;i# u ra ca @3C c d)ng 0S

l! d)ng tn hiu# d)ng thi9n p 0bt#mch thi9n p s2&c cng vi d)ng tn hiu r*i a v!o iu chc+ng sng ca 8as1r. u tn hiu u v!o l! bit th$ cng sut u ra ca 8R l! :b,c;s nh sng nn rt nh. C)n nutn hiu u v!o l! bit * th$ cng sut u ra ca 8R t gi trc:c i "hAnh vdi$.a n nh c#ng sut:nh sng pht ra t#8as1r phn ln &c a v!o s&i quang# mt phn nhthng th+ng&c ly t#gng ph)ca 8as1r v! a ti btch quang :R chuyn t#quang th!nh in. R)ng in n!y s2&c s9d)ng l!m cs!gim st v! -n nh cng sut pht ca 8as1r. + u :ra0:mch -n nh gim d)ng 0bho4c iu khin mch @3C gim hsk;i ,0S :ra. + g&c li# nu :ra0:mch -n nh tng d)ng 0bho4c iu khin mch @3C tng hsk;i ,0S :ra.6 n nh nhit :"rong khi 8R c * in tr!nhit v! * bph$n l!m mt. Khi nhit 8as1r thay -i s2l!m

cho in tr!nhit c gi trthay -i# in tr!nhit &c g6n lin vi * mch in s2l!m cho d)ng in thay -i.

[email protected]

'O

S&iquang

-n nh to

8R:R

4chthi9n

p

@3C

0S

0b

0p

";hv!o


28/33

R)ng in n!y &c a v!o * bso snh v! cho ra d)ng in gim st. him v)ca mch -n nh nhit l!cn c/v!o gi trca d)ng in gim st iu khin bph$n l!m mt -n nh nhit ca 8as1r.

Cu 3.4: 72cu tr&c mt 8@S>M bn dn =abry/:1rot n gin# tr$nh b!y nguy9n l hot ng ca 8@S>M n!y?Tr li:a/ Cu t%9c:+ 3*m D lp( lp bn dn :# lp bn dn to ra vQng tch c:c v! lp bn dn .

+ 8as1r n!y &c ph%n c:c thu$n.+ ' m4t b9n ca 8as1r &c m!i nh'n to th!nh ' gng phn 2khng ho!n to!n# ' gng n!y to th!nh *quang cng h!ng c chiu d!i 8.

b/ +!u(,n l hot n!:

[email protected]

'I

3ng M

'

3ng M

*

+

/

:

7Qng tchc:c

8

S&iquan

g

:,mL

0,m@

:,mL

t

0 v!o

t

0b

T

TT

* *

*

*

*

:b

:b

0b+ 0

s

0ng

:b( c#ng sut

!nh s!ng nn


29/33

2 To m#i trng o mt : *( m$t in t9!vQng ho tr '( m$t in t9!vQng dn ,trng thi b$nh th+ng# * ' 8to ra trng thi o m$t ,' *# ta phi tng d)ng thi9n p cho 8as1r v&t gi trng>ng cc int9nhy t#vQng ho trl9n vQng dn.2 (h!t kch thch:

Cc photon nh sng ban u &c to ra nh+qu tr$nh pht 2t:pht do in t9v! l=trng ti kt h&p !trong vQng tch c:c. Khi cc photon nh sng n!y chuyn ng# n s2kch thch cc in t9!di dn tr!vdi ho trv! sinh racc photon nh sng mi c cQng pha# cQng hng# cQng tn svi photon nh sng ban u.2 (hn hi dng ca khung cng hng "ki !nh s!ng$: Cc photon nh sng chuyn ng g4p ' gng phn 2khng ho!n to!n s2c * phn nng l&ng i ra ngo!i#phn c)n li s2phn 2tr!li v! sinh ra nhiu photon nh sng mi nh+qu tr$nh pht 2kch thch. Kt qu#sl&ng photon nh sng s2tng l9n rt ln. "h1o quan im sng# quang cng h!ng =abry/:1rot ch,k;i nh sng ti * scc bc sng# nh5ng bc

sng c)n li s2btrit ti9u trong quang cng h!ng. 8iu kin k;i(

?

'8hayn.,? nguye ==

2.NL

[email protected]

'N

"*

T

T

;'

/;'

"'

'

D

G

T%T?

v.%

v.?

%

?


30/33

Cu 4.4: Khi nim suy hao trong s&i quang# cho bit cc nguy9n nh%n g%y suy hao v! v24c tnh suy hao?Tr li:a/ Khi nim: Suy hao l! hin t&ng cng sut nh sng gim dn khi nh sng lan truyn trong s&i quang.

)(!10 BP

PA

in

!"t=

Suy hao tr9n * km(

,dB;kL

A

P

P

La

in

!"t == !.10

b/ Cc n!u(,n nhn !( su( hao:2 /o hp th: + Ro v$t liu chto s&i quang ,SiT' hp th)nh sng v! chuyn ho th!nh nhit nng. + Ro cc tp cht !b9n trong s&i quang c)n st li trong qu tr$nh ch to# bao g*m cc ion kim loi ,=1#Cu... v! 4c bit l! ion nc ,T\/# cc ion n!y g%y ra cc ,nh suy hao ti cc bc sng *Gnm# **nm v!

OEnm. + Ro cc in t9hp th)nh sng nhy t#m/c nng l&ng thp l9n m/c nng l&ng cao.2 /o t!n :chyu do tn 2Mayl1igh + "n 2Mayl1igh do cc khim khuyt rt nhtrong qu tr$nh chto s&i g%y ra. + "n 2Maman.2 /o khi ng knh li thay i ho!c si quang 6un cong.c/ c tu(n su( hao: "r9n 4c tuyn suy hao# ta nh$n thy c D vQng bc sng c suy hao thp l! ti IEnm# *Dnm v! *EEnm#%y c)n &c g%i l! D c9a s-suy hao thp. Cc hthng thng tin quang th+ng s9d)ng bc sng ti D vQng

n!y. *EEnm suy hao nh// dQng cho li9n t,nh.

[email protected]

D

S&iquang

8 ,km

: in :out


31/33

*Dnm suy hao v#a // dQng cho ni t,nh. IEnm suy hao ln // dQng trong ng!nh cng nghip in t9ph)c v)sinh hot ca con ng+i ,7R( u %cCR....

Cu 5.4: Khi nim tn s6c trong s&i quang# cho bit cc nguy9n nh%n g%y tn s6c v! nh h!ng ca tn s6c?Tr li:a/ Khi nim: "n s6c l! hin t&ng l!m cho rng 2ung nh sng bthay -i khi nh sng lan truyn trong s&i quang.

[email protected]

D*

\p th)doT\/

\p th)c:c tm "n 2

Mayl1igh

Suy haot-ng

\p th)h*ngngoiIE

*D

*EE

,nm

a,dB;km


32/33

,pst "M ""# =

b/ Cc n!u(,n nhn !( %a tn sc:2 T!n sc mode: Cc 2ung nh sng lan truyn trong s&i quang c nng l&ng &c mang i nh+nhiu mod1 khc nhau# do

cc mod1 n!y c th+i gian lan truyn khc nhau n9n ti u thu ti cc th+i im khc nhau v! l!m cho 2ungnh sng bgi6n rng. "n s6c n!y ch,t*n ti trong s&i a mod1.

2 T!n sc vt liu: Ro chit sut ca v$t liu chto ra s&i quang thay -i ph)thuc v!o bc sng(

n*A n, hn n5a ngu*n quang li pht ra nhiu bc sng# cc bc sng khc nhau s2c v$n tc lan truyn trong s&iquang l! khc nhau(

)()(

n

c# =

ch&ng s2n u thu ti cc th+i im khc nhau v! g%y ra hin t&ng gi6n 2ung. "n s6c loi n!y t*n ti !ttccc loi s&i quang.2 T!n sc ng dn s1ng: Ch,t*n ti !trong s&i n mod1 do +ng knh li ca s&i n mod1 rt nhn9n nng l&ng nh sng lan

truyn !cli v! !ngo!i v. S&i n mod1 c chit sut vn'nhhn chit sut li n*# do th!nh phn lantruyn ngo!i vs2i nhanh hn th!nh phn nh sng lan truyn trong li. \in t&ng n!y c?ng g%y ra gi6n2ung nh sng.2 T!n sc mode ph4n cc:


33/33

c/ $nh h%n! ca tn sc: "n s6c l!m gi6n 2ung g%y ra s:ch*ng ln gi5a cc 2ung l!m hn chtc bit v! c:ly truyn dn.

DD

Ky Thuat Thong Tin Quang

Documents

Transcript of Ky Thuat Thong Tin Quang