Chuyên đề:Hiệu ứng Phi Tuyến Trong Sợi Quang - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.ppt) (35 trang)

Trang chủ

Kỹ thuật

Điện - Điện tử - Viễn thông

Chuyên đề:Hiệu ứng phi tuyến trong sợi quang

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1011.5 KB, 35 trang )

Giảng viên: Trần Thủy BìnhNhóm thực hiện: Nhóm 2 lớp D11VT3Thành viên:Nguyễn Hữu ĐứcDương Văn TuấnLường Khắc CườngPhạm Quang ÁnhHiệu ứng phi tuyến trong sợi quang 2D11VT3Nhóm 2Nội dungTổng quan1Các hiệu ứng phi tuyến trong sợi quang2 3D11VT3Nhóm 2Tổng quanHiệu ứng phi tuyến trong sợi quang xảy ra do sự thay đổi hệ số khúc xạ trong sợi và hiện tượng tán xạ không đàn hồi.Hiệu ứng quang được gọi là phi tuyến nếu các tham số của nó phụ thuộc vào cường độ ánh sáng (công suất).1 4D11VT3Nhóm 2Tổng quan 11.1 Giới thiệu chungCác hệ thống thông tin quang hiện nay đang khai thác trên mạng lưới viễn thông đều sử dụng các sợi quang truyền dẫn trong môi trường tuyến tính mà ở đó các tham số sợi không phụ thuộc vào công suất quang. 5D11VT3Nhóm 2Tổng quan 11.1. Giới thiệu chungHiệu ứng phi tuyến sợi xuất hiện khi tốc độ dữ liệu, chiều dài truyền dẫn, số bước sóng và công suất quang tăng lên. Các hiệu ứng phi tuyến này đã có ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng truyền dẫn của hệ thống và thậm chí trở nên quan trọng hơn vì sự phát triển của bộ khuếch đại quang sợi EDFA cùng với sự phát triển của các hệ thống ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM. Với việc tăng hiệu quả truyền thông tin mà có thể được làm bằng việc tăng tốc độ bit, giảm khoảng cách giữa các kênh hoặc kết hợp cả hai phương pháp trên, các ảnh hưởng của phi tuyến sợi trở nên đóng vai trò quyết định hơn. 6D11VT3Nhóm 2-Phát sinh do tác động qua lại giữa các sóng ánh sáng với các phonon (rung động phân tử) trong môi trường silica-tán xạ do kích thích Brillouin (SBS) và tán xạ do kích thích Raman (SRS).Hiệu ứng phi tuyến- Sinh ra do sự phụ thuộc của chiết suất vào cường độ điện trường hoạt động, tỉ lệ với bình phương biên độ điện trường(Kerr). - Hiệu ứng tự điều pha (SPM - Self-Phase Modulation), h/ư điều chế pha chéo (XPM - Cross- Phase Modulation) và hiệu ứng trộn 4 bước sóng (FWM - Four-Wave Mixing). Tổng quan 11.2. Nguyên nhânPhần 2: Các loại hiệu ứng phi tuyến trong sợi quang 8D11VT3Nhóm 2Các loại hiệu ứng phi tuyến 2Phân loạiNhóm hiệu ứng tán xạ không đàn hồi:Tán xạ do kích thích Raman- SRSTán xạ do kích thích Brillouin- SBSNhóm hiệu ứng khúc xạ phi tuyến:Hiệu ứng tự điều pha SPMHiệu ứng điều chế pha chéo XPMHiệu ứng trộn bốn bước sóng FWM 9D11VT3Nhóm 2Các loại hiệu ứng phi tuyến 2Phonon quang học và âm học:Trong vật lý học, một phonon là một giả hạt có đặc tính lượng tử của mode dao động trên cấu trúc tinh thể tuần hoàn và đàn hồi của các chất rắn.Minh họa lan truyền của mode dao động trên tinh thể. 10D11VT3Nhóm 2Các loại hiệu ứng phi tuyến 2Phonon quang học và âm học:.Khi các tế bào đơn vị có nhiều hơn một nguyên tử, các tinh thể sẽ bao gồm hai loại phonon: âm học và quang học. •Phonon âm thanh ion dương và âm dao động cùng chiều.•Phonon quang học dễ dàng bị kích thích bằng cách ánh sáng, các ion âm và dương dao động ngược chiều. 11D11VT3Nhóm 2Nhóm hiệu ứng tán xạ không đàn hồi2.1.Tán xạ do kích thích Raman- SRS2.2.Tán xạ do kích thích Brillouin- SBS 12D11VT3Nhóm 22.1. Tán xạ do kích thích Raman- SRSHiện tượng:Các phonnon quang tham gia tán xạPhoton của ánh sáng tới chuyển một phần năng lượng của mình cho dao động cơ học của các phần tử cấu thành môi trường truyền dẫn .Phần còn lại được phát xạ thành ánh sáng có bước sóng của ánh sáng tới (ánh sáng Stoke)Khi tín hiệu trong sợi quang có cường độ lớn, quá trình này trở thành quá trình kích thích Raman. 13D11VT3Nhóm 22.1. Tán xạ do kích thích Raman- SRSTính chất:SRS sinh ra bởi sự chuyển động của các phân tử do mật độ năng lượng cao trong sợi quang.Ánh sáng tán xạ được phát ra ở tần số thấp (bước sóng dài) hơn tín hiệu tới (tán xạ không đàn hồi). 14D11VT3Nhóm 22.1. Tán xạ do kích thích Raman- SRSẢnh hưởng:SRS sinh ra năng lượng chuyển đổi những kênh có bước sóng ngắn thành các kênh có bước sóng dài hơn  tạo ra phổ nghiêngSự suy hao năng lượng trong các kênh có bước sóng nhỏ hơn làm giảm hiệu suất truyền của chúngTuy nhiên hệ số khuếch đại Raman nhỏ  có thể được bù bằng cách sử dụng kĩ thuật cân bằng phù hợp EDFAf f 15D11VT3Nhóm 22.1. Tán xạ do kích thích Raman- SRS 16D11VT3Nhóm 22.1. Tán xạ do kích thích Raman- SRS16 16.eff effthSRSR eff RA APg L gα≈ =2effA aπ=1LeffeLαα− −= ÷  17D11VT3Nhóm 22.2. Tán xạ do kích thích Brillouin- SBSHiện tượng:- Xảy ra khi có sự hình thành bước sóng Stoke dài hơn bước sóng của ánh sáng tới (có liên quan đến các phonon âm học).- Một phần ánh sáng bị tán xạ do các phonon âm học và làm cho phần ánh sáng bị tán xạ này dịch tới bước sóng dài hơn. 18D11VT3Nhóm 22.2. Tán xạ do kích thích Brillouin- SBSTính chất:Xảy ra trên dải tần hẹp Δf = 20MHz ở bước sóng 1550nmKhông gây ra bất kì tác động qua lại nào giữa các bước sóng khác nhau khi khoảng cách bước sóng > 20MHzTạo ra độ lợi theo hướng ngược lại với hướng lan truyền tín hiệu (hướng về nguồn)  làm suy giảm tín hiệu mạnh 19D11VT3Nhóm 22.2. Tán xạ do kích thích Brillouin- SBSẢnh hưởng: Làm suy yếu năng lượng tín hiệu tới, năng lượng này làm giảm khoảng cách khẩu độ sợi quang cho phép.Đặc trưng: - Công suất ngưỡng cho SBS:21 21.eff effthSBSB eff BA APg L gα≈ = 20D11VT3Nhóm 22.2. Tán xạ do kích thích Brillouin- SBS- Hệ số độ lợi: gB ~ 4.10-11m/W, không phụ thuộc vào bước sóng. 21D11VT3Nhóm 2Kết luận-Hiệu ứng SRS là hiện tượng chiếu ánh sáng vào sợi quang sẽ gây ra dao động phẩn tử trong vật liệu của sợi quang, nó điều chỉnh tín hiệu quang đưa vào dẫn đến bước sóng ngắn trong hệ thống WDM suy giảm, tín hiệu quá lớn hạn chế số kênh trên hệ thống.-Hiệu ứng SBS cũng có hiện tượng như SRS nhưng gây ra dịch tần và dải tần tăng ích rất nhỏ và chỉ xuất hiện ở hướng sau tán xạ. Ảnh hưởng càng lớn thì công suất càng thấp. 22D11VT3Nhóm 2Nhóm hiệu ứng khúc xạ phi tuyếnXảy ra do sự phụ thuộc của độ cảm vào cường độ trường E của xung quanhBiểu thức vector phân cực:Tuy nhiên trong môi trường phi tuyến: Ở đây: ɛ0 - hằng số điện môi, χ(i) - độ cảm bậc i của môi trườngEPχε0= 3)3(02)2(0)1(0+++= EEEPχεχεχε 23D11VT3Nhóm 22.3. Hiệu ứng tự điều pha SPMHiện tượng:Chiết suất của môi trường truyền dẫn thay đổi theo cường độ ánh sáng truyềnSự dịch tần phi tuyến làm cho sườn trước của xung dịch đến tần số ω < ω0 và sườn sau của xung dịch đến tần số ω > ω0  phổ của tín hiệu bị co dãn trong quá trình truyền 24D11VT3Nhóm 22.3. Hiệu ứng tự điều pha SPMTính chất:Hệ số lan truyền:Độ dịch pha: (do hiệu ứng phi tuyến)mà( )0'LNLdzφ β β= −∫0 2'effk n PPAβ β β γ= + = +0( )Lin effP L P z dz=∫NL in effP Lφ γ= 25D11VT3Nhóm 22.3. Hiệu ứng tự điều pha SPMTính chất: Nếu D là hệ số tán sắc của sợi quang thì •Với D < 0 : thành phần tần số cao (ω > ω0 ) sẽ lan truyền nhanh hơn thành phần tần số thấp -> xung dãn ra•Với D > 0 : thành phần tần số cao ω > ω0 lan truyền chậm hơn thành phần tần số thấp - > xung co lại

Tài liệu liên quan

Tài liệu CHUYÊN ĐỀ SỬ DỤNG TIẾP TUYẾN TRONG VIỆC CHỨNG MINH BẤT ĐẲNG THỨC THPT pdf
- 9
- 1
- 7
Khảo sát một số hiệu ứng phi tuyến xuất hiện trong các nguyên tử được làm gần đúng hai mức khi có trường điện từ kích thích mạnh
- 50
- 542
- 1
Nghiên cứu ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến lên quá trình liên kết sợi quang
- 45
- 851
- 2
Nghiên cứu ảnh hưởng của một số hiệu ứng phi tuyến lên lời giải soliton lan truyền trong sợi quang
- 65
- 891
- 3
Các hiệu ứng phi tuyến và phương pháp đánh giá tổn thất công suất trong hệ thống thông tin quang ghép bước sóng
- 4
- 530
- 5
Tài liệu Báo cáo " Bộ tái tạo tín hiệu 2R toàn quang dựa trên nguyên lý hiệu ứng phi tuyến tự điều pha" pdf
- 7
- 397
- 0
GIẢM ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC HIỆU ỨNG PHI TUYẾN KHI KẾT HỢP GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯỚC SÓNG VÀ KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI ppsx
- 9
- 995
- 6
Chuyên đề:Hiệu ứng phi tuyến trong sợi quang
- 35
- 2
- 6
CHUYÊN ĐỀ SỬ DỤNG TIẾP TUYẾN TRONG VIỆC CHỨNG MINH BẤT ĐẲNG THỨC THPT pot
- 9
- 577
- 1
Chuyên đề Sử dụng tiếp tuyến trong việc chứng minh bất đẳng thức
- 9
- 572
- 5