Luận Văn Cách tử Bragg sợi quang

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ 1
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 1
LỜI NÓI ĐẦU 3
CHƯƠNG 1 5
GIỚI THIỆU CHUNG 5
1. 1. lịch sử phát triển của cách tử Bragg quang 5
1. 2. Sơ lược công nghệ chế tạo FBG 6
1.3. Sơ lược về các ứng dụng của FBG 9
CHƯƠNG 2 11
CHẾ TẠO FBG 11
2.1 Độ nhạy trong sợi quang 11
2. 1. 1 Mô hình trung tâm màu 11
2. 1. 2 Mô hình thay đổi mật độ 12
2. 2 Các phương pháp tăng độ nhạy 13
2. 2. 1 Xử lí bằng Hydro 13
2. 2. 2. Xử lí bằng nhiệt 13
2. 2. 3 Xử lí bằng cơ học 14
2. 3 Một số phương pháp chế tạo cách tử 16
2. 3. 1 Chiếu xạ tia cực tím điểm-điểm 16
2. 3. 2 Chiếu xạ bằng xung laser CO2 17
2. 3. 3 Phương pháp dãy vi thấu kính 18
2. 3. 4 Phương pháp cấy ion 19
2. 3. 5 Phương pháp mặt nạ biên độ tia UV 19
2. 4 Tóm tắt 20
CHƯƠNG 3 21
ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA FBG 21
3. 1 Giới thiệu 21
3. 2 Điều kiện kết hợp pha 24
3. 3 Các phương trình ghép mode 25
3. 4 Lý thuyết mô hình hoá FBG 27
3. 5 Cấu trúc và tính chất của các dạng cách tử 30
3. 5. 1 Cách tử Bragg đều (Uniform FBG) 30
3. 5. 1. 1 Cấu trúc 30
3. 5. 1. 2 Mô tả toán học 31
3. 5. 1. 3 Thời gian trễ và tán sắc 34
3. 5. 2 Cách tử Bragg quang chu kì thay đổi 35
3. 5. 2. 1 Cấu trúc 35
3. 5. 2. 2 Mô tả toán học của CFBG 36
3. 5. 3 Cách tử điều biến chiết suất 39
3. 5. 3. 1 Nguyên lý 39
3. 5. 3. 2 Mô tả toán học của AFBG 40
CHƯƠNG 4 43
CÁC ỨNG DỤNG CỦA CÁCH TỬ BRAGG SỢI QUANG 43
4. 1 Ứng dụng của cách tử Bragg quang trong bù tán sắc 43
4. 1. 1 Giới thiệu 43
4. 1. 2 Hiện tượng tán sắc trong sợi cáp quang 43
4. 1. 3 Bù tán sắc bằng quang sợi cách tử Bragg chu kỳ biến đổi tuyến tính 45
4. 2 Ứng dụng của FBG trong bộ tách ghép kênh OADM 48
4. 2. 1 Tổng quan về WDM 48
4.2.2. Kĩ thuật tách ghép kênh quang 50
4. 2. 3 Các cấu hình OADM 51
4. 2. 3. 1 OADM dựa trên FBG và coupler 3 dB 51
4. 2. 3. 2 OADM dựa trên FBG và cấu hình giao thoa March-Zehnder 53
4. 2. 3. 3 Cấu hình OADM sử dụng FBG và Circulator 54
4. 2. 3. 4 OADM dựa trên cách tử đặt giữa Coupler 55
4. 2. 3. 5 Các tham số của các cấu hình OADM 56
4. 3 Ứng dụng của FBG trong cân bằng khuyếch đại của thiết bị khuyếch đại quang sợi EDFA 58
4. 3. 1 Tổng quan về EDFA 58
4. 3. 1. 1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của EDFA: 58
4. 3. 1. 2 Tăng độ cân bằng cho khuyếch đại EDFA 59
4. 3. 2 Ứng dụng của FBG trong bộ cân bằng khuyếch đại EDFA 62
4. 4 Một số ứng dụng khác của FBG 68
4. 4. 1 Ứng dụng trong cảm biến 68
4. 4. 2 Ứng dụng trong công nghệ Laser 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

LỜI NÓI ĐẦU

Cuộc cách mạng khoa học và kĩ thuật đã và đang diễn ra một cách mạnh mẽ trên toàn cầu. Cuộc cách mạng này đã đưa nhân loại tiến sang một kỉ nguyên mới , kỉ nguyên của nền văn minh dựa trên cơ sở nền công nghiệp trí tuệ. Khoa học kĩ thuật đã góp phần thúc đẩy kinh tế phát triển và tiến sang một giai đoạn mới đó là nền kinh tế tri thức. Trong đó viễn thông là ngành công nghiệp của tương lai và đóng vai trò vô cùng quan trọng trong mọi mặt của đời sống xã hội.
Mạng truyền dẫn quang ra đời đã đáp ứng được các nhu cầu của người sử dụng dịch vụ viễn thông về băng thông lớn , chất lượng tín hiệu đảm bảo. Điều này dẫn đến sự phát triển tất yếu của mạng truyền dẫn quang. Nó nhanh chóng phát triển trở thành mạng đường trục tốc độ lớn với nhiều công nghệ mới ra đời phục vụ cho mạng như WDM hay EDFA .
Cùng với sự phát triển của mạng truyền dẫn quang thì các công nghệ chế tạo thiết bị quang cũng ngày càng phát triển. Các thiết bị mới ra đời nhằm tăng tốc độ và chất lượng truyền dẫn cho mạng cũng như khắc phục các nhược điểm cố hữu của mạng quang như là tán sắc , suy hao , khuyếch đại công suất
Kể từ khi ra đời vào năm 1978 , cách tử Bragg sợi quang đã có những bước phát triển vô cùng mạnh mẽ và hiện nay đã trở nên phổ biến. Nó không chỉ được sử dụng cho các ứng dụng trong mạng truyền dẫn quang mà còn được sử dụng cho các ứng dụng khác như laser và cảm biến quang. Với các ưu điểm của mình như sự đa dạng trong ứng dụng , độ ổn định cao và giá thành hạ, cách tử Bragg sợi quang đã và sẽ phát triển hơn nữa trong thời gian tới.
Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Đức Nhân cũng như sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn thông tin quang của Học Viện , em đã tiến hành nghiên cứu về nguyên lý và các ứng dụng của cách tử Bragg sợi quang. Đến nay em đã hoàn thành bản đồ án với đề tài “Cách tử Bragg sợi ”. Bản đồ án có 4 chương:
Chương I : Giới thiệu chung - giới thiệu về lịch sử và công nghệ chế tạo cũng như ứng dụng của cách tử Bragg sợi quang.
Chương II : Các công nghệ chế tạo cách tử Bragg sợi quang - chương này tiến hành tìm hiểu về các công nghệ chế tạo và đặc điểm của từng loại công nghệ đó.
Chương III : Tính chất và đặc điểm của cách tử Bragg sợi quang - chương này chi tiết cách tử Bragg sợi quang về đặc điểm cấu tạo và các mô tả toán học của các tính chất của các dạng cách tử.
Chương IV : Ứng dụng của cách tử Bragg sợi quang - chương này mô tả về các ứng dụng nổi bật của cách tử trong các hệ thống hiện nay.