Quang điện tử và thông tin quang sợi

Cuối thập kỷ 60, khái niệm “quang học tích hợp” (integratedoptics) xuất hiện?? Quang học tích hợp là ph-ơng pháp truyền và xử lí tín hiệubằng tia sáng?? Một số -u điểm và nh-ợc điểm của ph-ơng pháp truyền dẫnbằng sợi quang so với các ph-ơng pháp truyền dẫn truyền thống:-u điểm:- Tránh đ-ợc sự giao thoa của sóng điện từ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Quang điện tử và thông tin quang sợi quang ®iÖn tö vμ quangth«ng tin quang sîi VLKT 20071.2 Linh kiÖn dÉn sãng quang, sù lan truyÒn cña ¸nhs¸ng trong linh kiÖn dÉn sãng quang1.2.1 HÖ sîi quang - M¹ch quang tÝch hîp vµ những ®Æc ®iÓm Cuèi thËp kû 60, kh¸i niÖm “quang häc tÝch hîp” (integratedoptics) xuÊt hiÖn Quang häc tÝch hîp lµ ph−¬ng ph¸p truyÒn vµ xö lÝ tÝn hiÖub»ng tia s¸ng Mét sè −u ®iÓm vµ nh−îc ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p truyÒn dÉnb»ng sîi quang so víi c¸c ph−¬ng ph¸p truyÒn dÉn truyÒn thèng:−u ®iÓm:- Tr¸nh ®−îc sù giao thoa cña sãng ®iÖn tõ.- Tr¸nh ®−îc sù chËp m¹ch ®iÖn hay bÞ nèi ®Êt.- An toµn trong truyÒn tin, tr¸nh ®−îc “nghe trém”- Tæn hao nhá (cã thÓ ®¹t 0,2dB/ km).- D¶i th«ng réng, kh¶ n¨ng phøc hîp cao.- KÝch th−íc nhá, träng l−îng nhÑ.- VËt liÖu rÎ, dåi dµoNh−îc ®iÓm: Kh«ng chuyÓn t¶i ®−îc n¨ng l−îng ®iÖn. λ1 λ2 S¬ ®å hÖ sîi quang, m¹ch quang tÝch hîp λ2 λ1 −u ®iÓm cña m¹ch quang tÝch hîp:- T¨ng ®é réng d¶i th«ng.- Më réng sù phøc hîp ph©n tÇn (frequency divisionmultiplexing).- Khíp nèi Ýt tæn hao.- Më réng chuyÓn m¹ch ®a cùc.- KÝch th−íc nhá, träng l−îng nhÑ, c«ng suÊt tiªu thô Ýt.- TiÕt kiÖm trong s¶n xuÊt.- §é l¨p l¹i cao. Nh−îc ®iÓm: CÇn ®Çu t− ®æi míi c«ng nghÖ cao tèn kÐm.1.2.2 Ph−¬ng thøc truyÒn sãng (mode) trong linh kiÖn dÉnsãng bản ph¼ng (lý thuyÕt quang sãng) -Mode quang häc lµ c¸ch thøc ph©n bè theo kh«ng gian cña n¨ng l−îng quang trong mét hay nhiÒu chiÒu to¹ ®é. -VÒ to¸n häc mode lµ ®iÖn tr−êng thoả m·n ph−¬ng trình sãng Maxwell víi những ®iÒu kiÖn biªn nhÊt ®Þnh -Linh kiÖn dÉn sãng b¶n ph¼ng lµ linh kiÖn dÉn sãng gồm ba líp cã ba vïng chiÕt suÊt kh¸c nhau: +Líp mét vµ ba lµ nöa v« h¹n theo trôc x, +Líp hai cã bÒ dµy giíi h¹n theo trôc x lµ dg, M« hình linh kiÖn dÉn sãng +Ba líp ®Òu v« h¹n theo hai bản ph¼ng trôc y vµ z.Ph−¬ng trình sãng Maxwell ( r ) ∂ ε ( r, t ) ; 2 2 n ε ( r, t ) = 2 2 (r) ∇ = με n 2 2 1 c ∂tTr−êng hîp sãng ®¬n s¾c iωt ε ( r, t ) = ε ( r ) e 2 ε(r) + k (r)⋅ε(r) = 0 2 2 2 ∇ ⋅n 3 Giả sö sãng lan truyÒn theo trôc z ε ( r ) = ε ( x, y, z ) = ε ( x, y ) exp ( −iβ z ) 4 Trong ®ã β lµ hÖ sè lan truyÒn ε ( x, y ) + ∂ ε ( x, y ) + ⎡k 2n 2 r − β2 ⎤ ε x, y = 0 2 2 ∂ () ⎥ ( ) 5 ⎢ 2 2 ⎣ ⎦ ∂x ∂y Linh kiÖn dÉn sãng ®−îc giả thiÕt v« h¹n theo y 2 ε ( x, y ) ⎛ 2 2 2 ⎞ ∂ + ⎜ k n1 − β ⎟ ε ( x, y ) = 0 2 ⎝ ⎠ ∂x 6 vïng 1 2 ε ( x, y ) ⎛ 2 2 2 ⎞ ∂ + ⎜ k n 2 − β ⎟ ε ( x, y ) = 0 2 ⎝ ⎠ vïng 2 ∂x 7 2 ε ( x, y ) ⎛ 2 2 2 ⎞ ∂ + ⎜ k n 2 − β ⎟ ε ( x, y ) = 0 8 vïng 3 2 ⎝ ⎠ ∂xTr−êng hîp sãng ®iÖn ngang (TE) lµ sãng ph¼ng truyÒn theo trôcz: εx vµ εz b»ng kh«ng, nghÜa lµ ε ( x, y ) = ε y ( x, y )sãng ph©n cùc theo trôc y. ε y kh«ng phô thuéc vµo y vµ z, vì theo c¸c trôc ®ã c¸c líp vËtliÖu lµ v« h¹n nªn kh«ng cã sù phản x¹, kh«ng t¹o thµnh sãng®øng Trong ba vïng trªn ta cã lêi giải ⎧A exp −qx () 0≤x≤∞ ⎪ ε y ( x ) = ⎪B cos ( hx ) + C sin ( hx ) ...