CÁCH TỬ BRAGG SỌI QUANG chương 4 doc

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ MÔN THÔNG TIN QUANG

ĐỀ TÀI:

CÁCH TỬ BRAGG SỌI QUANG

CHƯƠNG 4

CÁC ỨNG DỤNG CỦA CÁCH TỬ BRAGG SỢI QUANG

4. 1 Ứng dụng của cách tử Bragg quang trong bù tán sắc

4. 1. 1 Giới thiệu

Tán sắc trong quang sợi đơn mode là một trong những hiện tượng vật lý ảnh

hưởng nghiêm trọng đến chất lượng của mạng thông tin quang tốc độ cao dùng

bước sóng ánh sáng vùng cửa sổ 1550nm. Nó làm tăng tỉ lệ lỗi bit, giới hạn tốc độ

hoặc khoảng cách truyền của mạng. Để xây dựng hoặc nâng cấp những mạng

thông tin quang (OTDM, DWDM, OCDMA) kích thước lớn (vài nghìn km), tốc

độ cao (vài chục Gbit/s) thì một vấn đề quan trọng phải giải quyết đó là giảm tối

thiểu độ tán sắc trong sợi cáp quang.

Một số giải pháp khắc phục hiện tượng tán sắc đang được áp dụng hiện nay trên

thế giới là sử dụng các cáp quang thông tin có độ tán sắc tối thiểu (dispersion￾shifted fibers) hoặc cáp quang có khả năng bù độ tán sắc (dispension-compensating

fibers). Tuy nhiên các phương pháp này có một nhược điểm là chi phí lớn do giá

thành cáp quang đặc biệt này đắt hơn nhiều so với cáp quang thông tin thông

thường. Ngoài ra phải tính đến chi phí để thay thế toàn bộ các cáp quang thông

thường đã lắp đặt trước đó hoặc lắp đặt thêm những đoạn cáp quang bù tán sắc khá

dài (cỡ vài km cáp quang bù tán sắc để bù cho vài chục km cáp quang thường).

Hiện nay có một hướng nghiên cứu mới sử dụng các quang sợi có lõi là các cách tử

Bragg để bù độ tán sắc. Ưu điểm của phương pháp này là thiết bị có kích thước

nhỏ gọn, chế tạo đơn giản, và hoạt động rất có hiệu quả. Phương pháp bù độ tán

sắc trong quang sợi đơn mode dùng quang sợi cách tử Bragg chu kỳ thay đổi tuyến

tính (linear chirped Fiber Bragg Grating).

4. 1. 2 Hiện tượng tán sắc trong sợi cáp quang

Hiện tượng một xung ánh sáng bị giãn rộng ra về mặt thời gian sau một quãng

đường truyền nhất định trong sợi cáp quang được gọi là hiện tượng tán sắc trong

sợi cáp quang. Có ba nguồn gây nên hiện tượng tán sắc đó là:

- Tán sắc vật liệu

- Tán sắc dẫn sóng

- Trễ nhóm

Đối với các bước sóng trong phạm vi 1550nm thì tán sắc vật liệu là nguyên

nhân chính gây nên hiện tượng tán sắc. Tán sắc vật liệu sinh ra là do trong một sợi

cáp quang, vận tốc ánh sáng cũng như chiết xuất của quang sợi là một hàm số của

bước sóng ánh sáng tín hiệu. Hình vẽ 1 biểu diễn sự thay đổi của vận tốc nhóm của

một xung ánh sáng đối với các bước sóng khác nhau trong một sợi cáp quang

thông tin đơn mode thông thường.

Hình 4.1 Sự thay đổi của vận tốc nhóm theo bước sóng trong quang sợi đơn mode thông

thường