KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG 1
LOẠI CÂU 1 ĐIỂM: Câu 1.1:
Cho biết các ưu điểm cơ bản của hệ thống thông tin quang so v ới các hệ thống truyền dẫn cáp kim lo ại? Trả l ời: + Suy hao truyền dẫn rất nhỏ. + Băng tần truyền dẫn rất lớn. + Không b ảnh hư!ng b!i nhi"u điện t#. + Có tnh bảo m$t tn hiệu thông tin. + Có kch thước v! tr%ng lư&ng nhỏ. + S&i có tnh cách điện tốt. + "in c$y v! linh ho ạt. + S&i đư&c chế tạo t# v$t liệu rất s'n có# giá th!nh r (. Câu 2.1:
"r$nh b!y cấu tạo chung v! ph%n loại s&i quang? Trả l ời: a/ Cấu tạo: s o: s&i quang có cấu tr&c dạng h$nh tr)# chế tạo t# v$t liệu dẫn quang g*m có ' lớp( + Lớ p lõi: có dạng h$nh tr) tr)n# bán knh a# chi ết suất n*. + Lớ p v ỏ: có dạng h$nh ống# đ*ng t%m với li# đư+ng knh d# bán knh n ' ,n' - n*. n'
a
n*
d
7ỏ n' 8i n*
b/ Phân loại: + Theo chỉ s số chiết suất:
/ S&i có ch, s số chiết suất ph%n b$c ,S0( St1p 0nd12. / S&i có ch, s số chiết suất thay đ-i ,30( 3rad1d 0nd12. + Theo mode truy ền trong sợ i: i:
/ S&i đơn mod1 ,S4( Singl1 4od1. / S&i đa mod1 ,44( 4ulti 4od1. + Theo v ật liệu chế t ạo sợ i quang:
/ S&i thu. tinh( suy hao b5 nh ưng d" g6y# /ng d)ng trong vi"n thông. / S&i chất d(o( suy hao lớn nhưng d" uốn# /ng d)ng trong y tế. / S&i có li b 0ng thu. tinh# vỏ b0ng chất d(o.
Câu 3.1:
"r$nh b!y các y9u cầu đối với mạch tiền khuếch đại? Trả l ời:
+ :hải có khả năng k;đại tn hiệu đầu v!o có bi9n đ nhỏ ,do tn hi ệu đầu ra của b tách sóng quang có giá tr rất nhỏ. + "ạp %m g%y ra ph ải nhỏ ,do chất lư&ng của b tiền k;đại s2 quyết đnh đến chất lư&ng máy thu. + "r "r! kháng v!o của mạch phải lớn ,để đảm bảo phối h&p tr! kháng với điện tr! tải. + Băng tần k;đại phải lớn ,do tn hiệu truyền tr9n s&i quang có t ốc đ bit rất lớn. ".
Câu 4.1:
Cho biết khái niệm kh3u đ s ố c ủa s&i quang# viết công th/c tnh kh3u đ s ố c ủa s&i đa mod1 chiết suất ph%n b$c ,44/S0? Trả l ời: a/ Khái ni ệm: Kh m: Kh3u đ s ố của s&i quang l! đại l ư&ng đ4c tr ưng cho khả n ăng gh5p ánh sáng gi5a ngu*n quang v! s&i quang. b/ C/thức tính khẩu độ số của sợi MM-SI: NA =
n12 − n 22
+ @ c!ng lớn th$ công suất gh5p c!ng lớn. + @ không đ-i khi bán knh thay đ-i. Câu 5.1:
Cho biết khái niệm kh3u đ số của s&i quang# viết công th/c tnh kh3u đ số của s&i đa mod1 chiết suất grad1d ,44/30? Trả l ời:
a/ Khái ni ệm: Kh m: Kh3u đ s ố của s&i quang l! đại l ư&ng đ4c tr ưng cho khả n ăng gh5p ánh sáng gi5a ngu*n quang v! s&i quang. b/ C/thức tính khẩu độ số của sợi MM-I: NA =
n 2 ( r ) − n 22
+ @ ph) thuc v!o bán knh r. + "ại li( rA // @,Ama2 r tăng // n,r gi ảm // @ giảm rA±a // n,r A n ' // @A
Câu 6.1:
72 m4t c6t ch, số chiết suất v! đư+ng cong tán s6c t-ng của s&i đơn mod1 thông thư+ng# s&i tán s6c dch chuyển v! s&i tán s6c ph7ng? Trả l ời: a/ Mặt cắt chỉ số chiết suất: n
n
n
r
r
r
Sợ i thườ ng ng
ị ch Sợ i d ch tán sắ c
Sợ i tán sắ c phẳng
b/ Đườn! con! tán sắc tổn!: tán s6c ,ps;nm.km *Dn m
*EEn m
tán s6c v$t liệu tán s6c t-ng S4 λ ,nm S&i tán s6c ph7ng
Câu 7.1:
"nh tần số ánh sáng v! n ăng lư&ng photon tương /ng với bước sóng *#EE µm. Cho h0ng số :lank hAF#F'E.* / DG H.s v! v$n tốc ánh sáng trong ch%n không cAD.*I m;s? Trả l ời: λ A *#EE µm A *#EE.* /F m h A F#F'E.* /DG H.s c A D.* I m;s J A ? > A ? Bg( "ần số ánh sáng( f =
c λ
=
3.10 8 1,55.10 −6
= 1,94.10
14
( Hz )
ăng lư&ng :hoton( E = hf = 6,625 .10 −34 .1,94.10 14
Câu 8.1:
= 12,85 .10
−20
( J )
Cho mt h ệ th ống thông tin quang có suy hao s &i quang *#E dB;km# chiều d!i tuyến l! Ekm# công suất pha phát l! *mL. Biết r 0ng s &i quang c/ Ekm th$ có * m ối h!n v! có ' conn1ctor ! ' đầu. Suy hao mt m ối h!n l! #'dB# suy hao mt conn1ctor l! #EdB. "nh công su ất nh$n đư&c ! pha thu? Trả l ời: aA *#E dB;km 8AE km lAE km : " A *mL A *lg*A *dBm aS A #'dB;s aC A #EdB;c :M A ? Bg( "a có suy hao t-ng to!n tuyến( A = n .a + n .a + L.a ,dB "rong đó( Số conn1ctor nc A '. c
Số mối h!n nS A
L 50 l − 1 = 5 − 1 = 9
7$y( @ A '2#E+N2#'+E2*#E A OO#I ,dB
c
s
¸
Khi đó# công suất nh$n đư&c ! pha thu l!( :M ,dBm A : " ,dBm P @,dB A * P OO#I A /OO#I ,dBm
Câu 9.1:
7iết công th/c tnh số mod1 lan truyền của mt s&i quang chiết suất ph%n b$c ,S0 v! s&i quang chiết suất grad1d ,30. Số mod1 lan truyền trong s&i quang ph) thuc v!o các tham số n!o? Trả l ời: a; Công th/c tnh số mod1 lan truyền trong * s&i S0( M SI =
b; Công th/c tnh số mod1 lan truyền trong * s&i 30( M GI =
V 2 2 V 2 4
c; 8ể biết số mod1 lan truyền trong s&i quang ph) thuc v!o các tham số n!o# ta 25t( 4 ph) thuc v!o 7# tham s ố truyền dẫn 7 lại ph) thuc v!o bán knh s&i quang a v! tham s ố @ v$( V
=
2π .a. NA λ
m! kh3u đ số @ l ại ph) thuc v!o các chi ết suất n* v! n '. 7$y tóm lại# số mod1 ph) thuc v!o v$t liệu chế tạo s&i quang v! đư+ng knh s&i quang. Câu 10.1:
"r$nh b!y đ4c điểm c ủa cáp quang s9 d)ng trong nh! v! cáp nhảy. Cho v d ) minh h%a cấu tr&c của lo ại cáp n!y? Trả l ời: a/ Đặc điểm của cá" #uan! sử $ụn! t%on! nh& '& cá" nh ả(: + Số s&i t# kch thước nhỏ.
+ 4ềm d(o# d" uốn cong# có khả năng chống g4m nhấm. + Không dẫn l9a# không phát ra kh đc. + S9 d)ng cấu tr&c b%c ch4t. b/ )í $ụ minh hoạ: "h!nh Cáp trong S&i phần gia nh quang ư+ c ng 7ỏ b%c S&i 7ỏ b%c :7C quang :7C '#Emm
Cáp nhả! S&i quang Chất đn
7ỏ b%c :7C 7ỏ kim loại chống 3m
ống nylon
:hần t9 gia cư+ng
Câu 11.1:
72 minh h%a cấu tr&c mt loại cáp quang tr1o. Cho biết đ4c điểm của loại cáp n!y? Trả l ời: Cáp tr1o có thể có c ấu t ạo ôm sát v!o th!nh phần gia cư+ng kim loại ho4c phi kim đc l $p ,thư+ng dQng cho môi trư+ng có băng tuyết v! gió# có c : ly d!i# ho 4c dưới d ạng t: chu l :c , đối v ới tr ư+ng h&p ch u ảnh hư!ng của /ng suất cơ h%c v! nhiệt đ. Cáp t: chu l:c đ)i hỏi có s/c bền cao v! cần phải ! dạng cấu tr&c b%c lỏng để s&i có khoảng t: do lớn hơn. Rưới đ%y l! h$nh v2 minh hoạ mt loại cáp quang tr1o ,lo ại t: chu l:c( S&i quang
7ỏ :olyur1than1 S&i gia cư+ng K1vlar
:hần t9 gia cư+ng 8i có r6nh
7ỏ :oly1thyl1n1 *'m m
LOẠI CÂU * ĐIỂM: Câu 1.2:
72 sơ đ* t-ng quát v! cho biết nguy9n l truyền tn hiệu của hệ thống thông tin quang? Trả l ời: "hoại# h$nh ảnh# số liệu
"hoại# h$nh ảnh# số liệu
Khối > gu* T ";b T gu* > Khối điện n n điện l4p quan quan t9 t9 ho4c g ố>;T g T;> đạ k; i Đầu cu Đầ ố i u cu i S&i quang "hát thu
+!u(,n l: / Các loại tn hiệu dch v) ,thoại# h$nh ảnh# số liệu đư&c đưa v!o khối điện t9 ! pha phát để 29 l trong mi ền điện nh+ các vi mạch điện t9 ,chuyển đ-i @;R# m6 hoá# gh5p k9nh... / Sau khi đư&c 29 l# tn hi ệu điện băng tần lớn tốc đ cao đư&c đưa v!o để điều chế ngu*n quang. gu*n quang có ch/c n ăng chuyển t # tn hiệu điện th!nh tn hiệu quang. 8ầu ra của ngu*n quang l! tn hiệu quang có mang tin t/c đư&c đưa t ới s &i quang để truyền về pha thu. ếu c: ly gi5a phát v! thu quá 2a nhau th$ ta có th ể s9 d)ng thiết b l 4p ho 4c các b k; đại quang tr9n đư+ng truyền ,"hiết b l 4p th :c hi ện biến đ-i T;># tái tạo tn hiệu điện v ề bi9n đ# t ần s ố# d ạng tn hiệu r *i bi ến đ-i l ại >;T v! truy ền đi# c)n b k; đại quang th:c hi ện k;đại bi9n đ tn hiệuUcả nhi"uV m! không cần th:c hiện biến đ-i >;T ho4c T;>. / "n hiệu t # s&i quang đư&c đưa t ới b thu quang để chuyển đ-i T;># sau đó đưa sang khối điện t 9 pha thu để khôi ph)c lại tn hiệu ban đầu b0ng cách chuyển đ-i R;@# giải m6# tách k9nh... Câu 2.2:
72 sơ đ* v! tr$nh b!y nguy9n l ho ạt đng mạch phát dQng 8>R với tn hiệu đưa v!o điều chế l! tn hiệu tương t:? Trả l ời: +7 8>R
M :,mL*
I. "
∼ M'
MD
S&i IC:,mL quang
:
0,m@
ChTức n0ăn! linh kiện: T T
b
+!u(,n l: 0 s
0 v!o
,0b + 0s β
: raviệc ở T làm chế độ k đại t
Câu 3.2:
72 sơ đ* v! tr$nh b!y nguy9n l ho ạt đng mạch phát dQng 8>R với tn hiệu đưa v!o điều chế l! tn hi ệu số? Trả l ời: +7
" M'
S&i quang
MG
M*
8>R MD
T làm việc ở chế độ kho! "th#ngt ắt$
:,mL
:,mL
* T T
*
0,m@ 0b *
t T
0 v!o
* t
Câu 4.2:
"r$nh b!y các biện pháp b%c ch4t v! b%c lỏng bảo vệ s&i quang? Trả l ời: a/ .ọc chặt sợi: S&i dẫn quang ,sau khi đư&c b% sơ cấp s2 đư&c b%c ch4t# vỏ b%c ch4t ,vỏ b%c th/ cấp cho s&i s2 l!m tăng l:c cơ h%c của s&i v! chống lại /ng suất b9n trong. Các s &i dẫn quang có thể đư&c bảo vệ ri9ng b0ng các lớp v$t liệu chất d(o đơn ho4c k5p. Chất d(o
Băng d;t
S&i quang
b/ .ọc lỏn! sợi:
Chất d(o mềm Chất d(o c/ng
S&i có thể đư&c đ4t trong cáp sau khi ch, đư&c b %c sơ cấp m t lớp chất d(o có m!u r ất mỏng. ! trư+ng h &p n!y# các s&i đư&c đ4t trong ống ho4c các r6nh h$nh ch 5 7 có tr9n li ch ất d (o ,li có kh1. Các ống v! r6nh có kch thước lớn hơn nhiều so với s&i dẫn quang để các s&i có thể n0m ho!n to!n t: do trong nó. K < thu$t n!y cho ph5p bảo v ệ s&i tránh đư&c các /ng suất b9n trong. 4=i ống ho4c r6nh có thể ch /a * ho4c * nhóm s&i quang# khoảng trống dư trong ống# r6nh có thể l! r=ng ho4c đư&c đn chất W1lly. ống chấ t d(o
8ể trống ho4c đn W1lly
8i có r6n h
S&i quang 7ỏ b%c sơ cấp
Câu 5.2:
"r$nh b!y cấu tạo v! s: lan truyền ánh sáng trong s&i đa mod1 chi ết suất ph%n b$c ,44/S0 b0ng phương pháp quang h$nh? Trả l ời: a/ Cấu tạo: + 8ư+ng knh li( 'a ≈ Eµm. + 8ư+ng knh vỏ( d ≈ *'Eµm. + Chiết suất vỏ( n' A const Chiết suất li thay đ-i ph) thuc v!o bán knh r( n* A n,r Có nhiều dạng h!m khác nhau# tuy nhi9n các s &i quang trong vi"n thông thư+ng s9 d)ng h!m b$c ' ,:arabol. r A // n * c:c đại r tăng // n* giảm r A a // n* A n' d; '
n' θ
n*
r
a
/a
n'
n* A n,r
n
/d;'
b/ Sự lan t%u(ền ánh sán!: + ánh sáng lan truyền ! trong li s &i 44/30 bao g*m nhiều mod1 ,nhiều tia sáng. + Xu< đạo lan truyền của các tia ánh sáng có d ạng h$nh sóng do chiết suất của li thay đ-i.
+ S: ch9nh lệch th+i gian truyền gi5a các mod1 trong s&i 44/30 nhỏ hơn so với s&i 44/S0. n%&' n%&&' n%&&& n*ZZZ
n*ZZ n* Z
β αZ
n' βZ
αZZ
α
Câu 6.2:
"r$nh b!y cấu t ạo v! s: lan truyền ánh sáng trong s&i đa mod1 chiết su ất grad1d ,44/30 b0ng phương pháp quang h$nh? Trả l ời: a/ Cấu tạo: + 8ư+ng knh li( 'a ≈ *µm. + 8ư+ng knh vỏ( d ≈ *'Eµm. + Chiết suất vỏ( n* A const# n' A const n' n*
d; '
r a
/a
n'
n* n
/d;'
b/ Sự lan t%u(ền ánh sán!: + Ch, có duy nhất * mod1 lan truyền trong li s &i. + ếu 25t th1o quan điểm sóng th$ ánh sáng lan truy ền trong s&i đơn mod1 trong cả li v! vỏ s &i. ăng l ư&ng lan truyền trong li chiếm khoảng OY# c)n lại DY ! vỏ. 8iều kiện để s&i quang truyền đơn mod1 l!( 7 ≤ '#GE Câu 7.2:
"r$nh b!y các đ4c tnh v! tham s ố cơ bản của 8>R? Trả l ời:
a/ Đặc tu(ến "hát ạ: + 84c tuyến phát 2ạ ! đoạn đầu có dạng tuyến tnh# t/c l! khi d)ng điện kch thch tăng th$ công suất phát của 8>R tăng. 8oạn sau l! đoạn b6o ho!# khi d)ng t ăng th$ công suất b b6o ho! ,không tăng n5a. + Khi nhiệt đ l!m việc ," của 8>R tăng th$ công suất phát giảm.
+ 8 dốc của đ4c tuyến phát 2ạ của 8>R không lớn. + Công suất phát của 8>R nh ỏ. :,m L
"* - "' - "D "* "' "D
:;: * ∆λ
# E
0,m@ 0K"
λ
λ ,nm
() : *#ng suất ph!t ạ cự c đại "ma , %$ ∆λ : độ r ộng phổ
b/ Đặc tu(ến "hổ: + :h- phát 2ạ của 8>R l! ph- đ4c# có d ạng h$nh chuông# có công suất phát lớn nhất tại bước sóng l!m việc λ. + 8 rng ph- ∆λ đư&c lấy ! m/c mt n9a công suất# ∆λ tương đối lớn // tán s 6c nhiều. c/ Các tham số khác: + λ ! IEnm v! *Dnm. + 8 rng chQm sáng 8>R phát ra l ớn // tnh đnh hướng k5m // hiệu suất gh5p ánh sáng gi5a 8>R v! s &i quang k5m. + [nh sáng 8>R phát ra l! ánh sáng không k ết h&p# do đó công suất phát nhỏ. Câu 8.2:
"r$nh b!y các đ4c tnh v! tham s ố cơ bản của 8@S>M? Trả l ời: a/ Đặc tu(ến "hát ạ: / 84c tuyến phát 2ạ của 8as1r đư&c chia l!m ' ph ần( + :hần th/ nhất( khi d)ng điện kch thch nh ỏ hơn d)ng ngư>ng# đ4c tuyến có đ dốc nhỏ# 8as1r hoạt đng tương t: như 8>R ,ch ưa có đảo m$t đ. + :hần th/ hai( khi d)ng điện kch thch lớn hơn d)ng ngư>ng# đ4c tuyến có đ dốc lớn# 8as1r hoạt đng ! chế đ k;đại. / Khi d)ng kch thch t ăng th$ công suất đầu ra c?ng tăng. / Khi nhiệt đ l!m việc tăng th$ công suất phát giảm v! d)ng ngư>ng tăng. ến" -củ"a 8as1r :;: / 84 c tuy không tuyến tnh // không thch h&p cho điều chế tn hiệu tương t: ,v$ g%y ra m5o phi :,mL "*o ' D tuyến. * 8>R "* "' "D
8as1r
# E
∆λ Suy hao
b; 84c tuyến ph-( / 8as1r =abry/:1rot l! 8as1r đa mod1 có đ rng ph- ∆λ h;p hơn so với 8>R. / ∆λ ph) thuc v!o số mod1# số mod1 c!ng lớn th$ ∆λ c!ng lớn. / :h- phát 2ạ của 8as1r l! ph - vạch. c; Các tham số khác( + Công suất phát của 8as1r l ớn hơn so với 8>R. + 8 rng ph- h;p hơn. + 8 rng chQm sáng h;p hơn // hiệu suất gh5p gi5a 8as1r v! s&i quang cao hơn. + Bước sóng l!m việc thư+ng l! *D ÷ *Enm.
Câu 9.2:
72 sơ đ* khối v! cho bi ết nguy9n l hoạt đng của máy thu tn hiệu quang tách sóng tr:c tiếp? Trả l ời: a/ Sơ đ khối: S&i quan g
\iệu ch, nh B "iền tách k;đại quang
:hối h&p đầu ra
b/ +!u(,n l hoạt độn!: - .ộ tách s0n! #uan!: chuyển đ-i tn hiệu quang thu đư&c t# s&i quang th!nh tn hiệu điện ,d)ng tách quang. "rong vi"n thông# ta thư+ng s9 d)ng ' b tách sóng quang l! ( :hotodiod1 :0 v! :hotodiod1 thác. - .ộ tiền k/đại: k;đại tn hiệu sau khi tách sóng. "hư+ng đư&c chế tạo t# các "ransistor hi ệu /ng trư+ng =>". - M ạch hiệu ch ỉnh: để gi ảm m5o tn hiệu. 8ối v ới tn hiệu s ố# nó có tác d )ng s 9a m5o 2ung# giảm nh ỏ s : giao nhau gi5a các 2ung.
- Mạch "hối hợ" đầu %a: đưa ra tn hiệu có m/c v! dạng phQ h&p với các tầng pha sau. 8ối với tn hiệu tương t:# đ%y l! mạch phối h&p tr! kháng đối với tn hiệu số# đ%y l! mạch l!m nhiệm v) quyết đnh tn hiệu hay * d :a tr9n cơ s! bi9n đ tn hiệu.
Câu 10.2:
"r$nh b!y nguy9n l chuyển đ-i quang điện của tiếp giáp :/? Trả l ời: 0h
/ +
+ / :
/
+
> /
/
+
+
01 M8 7Qng ngh]o 7Qng dẫn 7Qng hoá tr
I" Ih 2 I3 --4 I3 44 Ih --4 I" I3
+ Khi chưa có ánh sáng chi ếu v!o# trong mạch ch, có d)ng điện r) có giá tr r ất b5# trong trư+ng h&p n!y g%i l! d)ng tối ,0d. + Khi có ánh sáng chi ếu v!o lớp :# ánh sáng s2 đi qua :# qua vQng ngh]o t ới vQng . "rong quá tr$nh lan truy ền# các photon ánh sáng s2 b hấp th)# sinh ra các c 4p điện t9 v! l= trống. + Các điện t 9 v! l=i tr ống sinh ra trong vQng : v! vQng nhanh chóng b tái h&p v! biến m ất# không tham gia tạo th!nh d)ng điện. + Các điện t9 v! l=i trống sinh ra trong vQng ngh]o th$ điện t9 chuyển đng về pha bán dẫn # sau đó đi ra mạch ngo!i r*i sang pha : v! t ạo th!nh d)ng điện ,01# c)n l =i trống th$ chuyển đng th1o chiều ngư&c lại v! tạo th!nh d)ng điện 0h. "rong mạch# d)ng tách quang( 0p A 01 + 0h
// ^ra A 0.M8 ,0( 0d ho4c 0p. _ \ạn chế của tiếp giáp : l! do kch th ước vQng ngh]o nhỏ n9n hiệu suất chuyển d-i T;> nhỏ. Câu 11.2:
72 sơ đ* m ạch điện t ạp %m tương đương của photodiod1 v! m ạch tiền khuếch đại# giải thch các k hiệu trong sơ đ*? Trả l ời: a/ Sơ đ mạch điện tươn! đươn! của má( thu tín hi ệu #uan! tách s0n! t% ực tiế": 1a Cd ip ib
id
is
4ạch tách sóng quang
∼
Cs M8 in
`a ia
4ạch điện
4ạch tiền k;đại
3
b/ Các k hiệu: ip ( nguồn d-ng tn hiệu. id ( nguồn d-ng t ối. Cd ( đ iện dung của (/. M8 ( Điện tr ở t ải. 1a ( nguồn nhiễu đ iện !p của mạch tiền k đại. 3 ( k đại l0 t ưở ng "kh#ng c1 nhiễu$. is ( nguồn nhiễu nổ "shot2noise$. ib ( nguồn nhiễu do !nh s!ng nền. in ( nguồn nhiễu nhiệt do 3L g4y ra. Cs ( đ iện dung k0 sinh. `a ( dẫn nạ p của mạch tiền k đại. ia ( nguồn d-ng nhiễu của mạch tiền k đại.
Câu 12.2:
7iết công th/c tnh t. số bit l=i ,B>M của hệ thống thông tin quang 04/RR v! cho biết t. lệ l=i bit ph) thuc v!o các tham số n!o? Trả l ời: 1 S 1 BER = erfc / Công th/c tnh B>M v! gi ải thch các đại lư&ng. 2 2 σ + σ "rong đó( D
D0
D1
5/ d-ng tn hi ệu σ ) d-ng nhiễu t ươ ng đươ ng khi 6it ) đượ c ph!t σ % d-ng nhiễu t ươ ng đươ ng khi 6it % đượ c ph!t 8àm 6 lỗi 2 ∞ 2 erfc( x ) = 1 − erf ( x ) = ∫ 3/"( − t )dt π
x
/ 3iải thch B>M ph) thuc v!o các đại lư&ng( + *#ng suất tn hi ệu thu và hiệu suất lượ ng t ử do: v ới (;
ηe P hf v ới <(/ S = η e MP ại + *!c lo nhiễu: nhiễu lượ ng t ử "i5 $= nhiễu d-ng t ối "id $= nhiễu do !nh s!ng n ền "i6 $= nhiễu nhiệt "i c$ hf S
D
S
σ σ
2
2
2
2
2
2
2
D0
= i b + i d + i c
D1
= i S + i b + i d + i c
2
2
Câu 13.2:
"r$nh b!y nguy9n + / l phát 2ạ ánh sáng của tiếp giáp :/?
Trả l ời:
:
/ / / >
>g
/
> ngo!i / / /
7Qng ngh]o 7Qng dẫn 7Qng
+!u(,n l: + Rưới tác d)ng của điện trư+ng b9n ngo!i# điện t9 nhảy t# vQng hoá tr l9n vQng dẫn. + Các điện t 9 ! bán dẫn s2 chuyển đng ngư&c chiều điện tr ư+ng v! đi v!o vQng ngh]o. "ại đ%y# khi điện t9 hết th+i gian sống ! trạng thái m/c năng lư&ng cao# nó s 2 nhảy về vQng hoá tr ,m/c n ăng l ư&ng thấp v! phát ra các photon ánh sáng có bước sóng( λ =
h.c E g
,>g ( năng lư&ng vQng cấm của v$t liệu bán dẫn
Câu 14.2:
"r$nh b!y đ4c điểm của cáp quang k5o trong cống v! cáp chôn tr:c tiếp. Cho v d) minh h%a c ấu tr&c của loại cáp n!y? Trả l ời: a/ Đặc điểm: + Cáp quang k5o c ống( phải chu đư&c l:c k5o v! 2o 6n# có tr %ng l:c nh; để d " đ4t v! phải r ất mềm d(o để v ư&t qua các chướng ngại trong khi l6p đ4t. 8oại cáp n!y c?ng phải chu đư&c 3m v! nước v$ trong cống cáp v! bể cáp thư+ng hay đ%ng nước. 7$ v $y# trong cấu tr&c của cáp thư+ng có chất đn W1lly v! th!nh phần chống 3m b 0ng kim loại. ếu không th$ cần phải có hệ thống bơm hơi cho cáp. 8ôi khi c?ng s9 d )ng lớp b%c th5p để chống g4m nhấm v! côn trQng. Có tất cả các dạng cấu tr&c b%c ch4t# b%c lỏng trong ống# b%c lỏng b0ng kh1 dưới dạng băng ho4c bó s&i...
+ Cáp chôn tr:c tiếp( t ương t : nh ư tr9n nhưng phải có lớp v ỏ b%c kim loại t ốt để tránh s: phá hu. do đ!o b ới ho4c các tác đng khác trong đất. 7ỏ b%c th5p b9n ngo!i g*m các s&i th5p ho4c băng th5p. 7ỏ b%c ngo!i lớp th5p n!y l! vỏ chất d(o. b/ )í $ụ minh hoạ: lớp b%c th5p ống chấ t d(o Cáp "#o cống
đn W1lly ho4c bơm hơi
lớp b%c th5p
S&i quang 7ỏ b%c sơ cấp ống chất vỏ chất d(o ( d o Cáp ch$n tr ự c ti ế p
Câu 15.2:
"r$nh b!y đ4c điểm của cáp quang ng$p nước v! thả biển. Cho v d) minh h%a cấu tr&c của loại cáp n!y?
Trả l ời:
a/ Cá" n! !" nư"c: đư&c s 9 d)ng để th ả qua sông ho4c khu v:c có nước ng $p c ạn# đ*ng l ầy...# v$ v $y lo ại cáp n!y cần phải đáp /ng các y9u cầu kh6t kh1# bao g*m( + "nh chống 3m v! chống thấm nước tại các vQng có áp su ất đ4c biệt lớn. + Có khả năng chống s: dẫn nước d%c th1o cáp. + Có khả năng chu đư&c s: k5o khi l6p đ4t v! s9a ch5a cáp. + Chống lại đư&c các áp l :c thống k9. + Có khả năng h!n nối s9a ch5a d" d!ng. + Có cấu tr&c tương thch với cáp đ4t tr9n đất liền. + Cần phải lưu tới ảnh hư!ng của \ydro ,do có c ả lớp kim loại. b/ Cá" thả bi ển: có c ấu tr&c rất ph/c tạp# có thể 21m đ%y l! lo ại cáp đ4c chủng v$ nó đ)i hỏi nhiều y9u cầu c)n kh6t kh1 hơn loại cáp ng$p nước ! tr9n nhiều lần. go!i các y ếu tố tr9n# cáp thả biển c)n phải chu tác đng đ4c biệt khác như khả năSng th%m nh$p của nước biển# s: phá hoại của các đng v$t dưới biển# s: c% 2át của t!u &i quang thuyền... Có ' lo ại( cáp 8i thảcó nông r6nh v! cáp th ả s%u. Chất đn 7ỏ chất d(o 3ia cư+ng ! t%m -
Câu 16.2:
72 mt mạch tiền khuếch đại dQng transistor lư>ng c:c# tr$nh b!y đ4c điểm v! nguy9n l hoạt đng?
Trả l ời: +7 :R Ma
M*
Ma
M'
K;đại
C%n b0ng
Điện tr ở thi>n !p 3% = 3? '' 3a
Câu 17.2:
72 mt mạch tiền khuếch đại dQng =>"# tr$nh b!y đ4c điểm v! nguy9n l hoạt đng? Trả l ời: +7 K;đại :R Ma
3 Mt
Ma
R S
=>"
C%n b0ng
3s Điện tr ở thi>n !p lớ n
LOẠI CÂU 5 ĐIỂM: Câu 1.3:
"r$nh b!y cơ chế phát 2ạ ánh sáng ,phát 2 ạ t: phát# phát 2ạ kch thch của hệ hai m/c năng lư&ng. "hế n!o l! ánh sáng không kết h&p v! ánh sáng kết h&p? Trả l ời: >' hv*' %hát & ạ t ự phát
hv*' hv*'
>*
%hát & ạ "'ch th'ch
Câu 2.3:
72 cấu tr&c v! cho biết nguy9n l hoạt đng của 8@S>M phản h*i ph%n tán ,R=B? Trả l ời: 8as1r phản h *i ph%n tán ,R=B( Ristribution =11dback có c ấu tr&c như h$nh v2. 8 ớp cách t9 Bragg đư&c h$nh th!nh b0ng cách thay đ-i chiết suất của bán dẫn : th1o * chu k @ Λ . "ác d )ng của cách t9 l! nh0m tạo ra s: giao thoa gi5a ' sóng lan truyền ngư&c chiều nhau. + 7Qn g tch c:c
∧
θ
/
P Cách t9 Bragg
+ ∧( chu k@ của cách t9
+!u(,n l hoạt độn!: Các photon ánh sáng đư&c t ạo ra trong vQng tch c :c v ới c ơ ch ế t ương t : nh ư các loại ngu*n quang 8>R v! 8as1r =abry/:1rot. Sau khi đư&c tạo ra# các photon ánh sáng n!y s 2 đ$p v!o các cách t 9 v! phản 2ạ tr! lại# sóng tới v! sóng phản 2ạ s2 đư&c giao thoa với nhau# có bước sóng b triệt ti9u v! có b ước sóng đư&c k;đại. 8iều kiện k;đại( λ B =
2. Λ .n eff m
λB ( bước sóng đư&c k;đại n1 ( chiết suất hiệu d)ng ,n1 A n.sinθ m( b$c của cách t9 ,số nguy9n
mA* // λB b$c * A 2.Λ.n h+ hiện tư&ng phản h*i ph%n tán m! 8as1r R=B có th ể n5n các mod1 b9n v! ch %n l%c tần số. eff
Câu 3.3:
72 cấu tr&c v! cho biết nguy9n l hoạt đng của 8@S>M phản 2ạ Bragg ph%n tán ,RBM? + Trả l ời: 8as1r phảPn 2ạ Bragg ph%n ∧tán ,RBM( Ristribution Bragg M11ction có cấu tr&c như h$nh v2( RBM
7Qng tch c:c
+
+!u(,n l hoạt độn!: Các photon ánh sáng đư&c t ạo ra trong vQng tch c :c v ới c ơ ch ế t ương t : nh ư các loại ngu*n quang 8>R v! 8as1r =abry/:1rot. \ai cách t 9 phản 2ạ Bragg ph%n tán có chi ều d!i hạn chế đư&c đ4t ! ' đầu để đóng vai tr) như ' gương phản 2ạ thay thế cho khoang cng hư!ng =abry/:1rot. Ch, nh5ng bước sóng thoả m6n điều kiện( λ B =
th$ mới đư&c k;đại. λB ( bước sóng đư&c k;đại n1 ( chiết suất hiệu d)ng ,n1 A n.sinθ m( b$c của cách t9 ,số nguy9n
2.Λ.neff m
mA* // λB b$c * A 2.Λ.n "rong vQng tch c:c sinh ra nhiều mod1 nhưng ch, có * b ước sóng đư&c phản 2ạ tr! lại v! đư&c k;đại. Các mod1 gần bước sóng λB s2 b suy giảm v! cho ta 8as1r đơn mod1. eff
Câu 4.3:
So sánh 8>R phát 2ạ m4t ,S8>R v! 8>R phát 2 ạ cạnh ,>8>R về cấu tr&c v! đ4c tnh? Trả l ời: hư ta đ6 biết# 8>R có ' lo ại cấu tr&c đư&c s9 d)ng cho các hệ th ống thông tin quang l! cấu tr&c phát 2ạ m4t ,S8>R v! cấu tr&c phát 2ạ cạnh ,>8>R. /
S&i quang
/
: : :+ +
7Qng ngh] o
SL67
So sánh:
S&i quan g
: : +
6L67
() *i ống nh(u:
+ 8ều có cấu tr&c tinh thể k5p. + [nh sáng đư&c tạo ra t# vQng ngh]o. +) ,hác nh(u:
+ 7 ới S8>R# m4t ph7ng của vQng phát ra ánh sáng vuông góc v ới tr)c của s&i dẫn quang ,t/c l! có ánh sáng phát ra tr9n b ề m4t của bán dẫn loại : v! lo ại # vQng tch c :c thư+ng có dạng phiến tr)n# mẫu phát chủ yếu l! đ7ng hướng với đ r ng chQm phát khoảng *' ,lớn h ơn so với >8>R# hiệu su ất gh5p nhỏ# công suất phát nhỏ v! giảm dần th1o h!m cos θ với θ l! góc h &p b!i hướng quan sát v! pháp tuyến của bề m4t ,θ A F th$ công suất giảm c)n * n9a. + 7ới >8>R# ánh sáng phát ra t # vQng ngh]o th1o hướng m4t b9n của 8>R# vQng tch c:c có dạng >lip# cấu tr&c của nó h$nh th!nh mt k9nh dẫn sóng để hướng s: phát 2ạ ánh sáng về pha li s &i# do v$y nó có tnh đnh hướng tốt hơn. 8 rng chQm sáng của >8>R nhỏ n9n hiệu suất gh5p lớn hơn# công suất phát v! tần số điều chế c?ng lớn hơn so với S8>R. *'o
SL67
\$n h tr)n
*'o
6L67
Fo \$n h 1lip
Câu 5.3:
"r$nh b!y cấu tạo v! nguy9n l phát quang của 8>R cấu tr&c d thể k5p?
Trả l ời:
R thể đư&c tạo t# các v$t liệu bán dẫn có năng lư&ng vQng cấm khác nhau. R thể k5p bao g*m nhiều d thể. \$nh v2 d ưới l! 8>R có c ấu tr&c d th ể k5p đư&c c ấu t ạo t# D l ớp bán dẫn ,loại :# vQng ngh]o v! lo ại . 7Qng ngh]o đư&c chế tạo t# bán dẫn có năng lư&ng vQng cấm nhỏ hơn so với năng lư&ng vQng cấm của bán dẫn : v! bán dẫn để giam h6m điện t9 v! l= trống trong vQng ngh]o# khi đó số lư&ng photon ánh sáng tạo ra s2 lớn hơn. Chiết suất của v$t liệu chế tạo ra vQng ngh]o lớn hơn chiết suất bán dẫn : v! bán d ẫn để nh0m m)c đch đnh hướng ánh sáng về pha s&i quang. +!u(,n l hoạt độn!:
+
/
:
>g
>
>g
:
7Qng ngh]o 7Qng dẫn 7Qng >g hJ cấm 7Qng hoá tr \!ng r!o thế
> ngo!i // ////
++ + ++ +
n
Câu 6.3:
"r$nh b!y cấu tạo v! nguy9n l tách sóng quang của photodiod1 :0 ,:0/:R? Trả l ời: a/ Cấu tạo: :hotodiod1 :0 có cấu tạo g*m D lớp( + 8ớp bán dẫn :( mỏng# tr9n bề m4t đư&c phủ * lớp chống phản 2ạ ánh sáng. + 8ớp 0( l! lớp bán dẫn thuần# có chiều d!i đủ lớn. + 8ớp bán dẫn . M8 l! điện tr! tải# photodiod1 đư&c ph%n c:c ngư&c. b/ +!u(,n l hoạt độn!: /
+ M8
:
0
: / +
> / +
/ +
7Qng dẫn 7Qng hoá tr
LOẠI CÂU 8 ĐIỂM: Câu 1.4:
"r$nh b!y các loại nhi"u trong máy thu tn hiệu quang tách sóng tr:c tiếp? Trả l ời: "rong máy thu tn hiệu quang# nhi"u n- v! nhi"u nhiệt l! ' nguy9n nh%n chnh g%y ra s : thăng giáng d)ng điện# ngay cả khi công suất tn hiệu thu đư&c không đ-i. I (t ) = I + i (t )
I
i,t
( giá tr trung b$nh của 0 ( i nhi"u
0,t 0,t
0 i,t
t
a/ +hi#u nổ: / R)ng điện trong máy thu tn hiệu quang l! d)ng các điện t9 đư&c tạo ra tại các th+i điểm ngẫu nhi9n. 7ới :in A const# ta có( 0,t A 0: + iS,t 0,t( d)ng điện trong máy thu 0:( d)ng trung b$nh ,0: A M.:in iS,t( d)ng thăng giáng do nhi"u n- g%y ra. ;hận t:
+ iS,t l! * quá tr$nh ng ẫu nhi9n + R)ng nhi"u trung b$nh b$nh phương( 2
i S
=
2e. I P . B
B( băng tần nhi"u hiệu d)ng 1( điện tch của điện t9 / hi"u n- đư&c chia l!m D lo ại( + ;hiễu lượ ng t ử : l! nhi"u n- do chnh d)ng tách quang g%y ra.
c.1 '1. .:in.B − '1. 0 . B v i :0 ? :R ' : h.J iS = = '+2 '1.4 0: B vi@:R '1.c.1.4'+2.: .B h.J in .
.
+ ;hiễu d-ng t ối: l! nhi"u do d)ng r) của :R g%y ra.
'1.0d.B vi:0?/ :R i d = '+2 '1.4 .0d.B vi@:R '
+ ;hiễu do !nh s!ng n ền: l! do công su ất ánh sáng nền g%y ra.
c.1 '1. .: .B vi :0? / :R ' h.J B ib = '1.c.1.4'+2 .: .B vi@:R B h.J "rong đó( :B( công suất ánh sáng nền 4( hệ số bi của @:R. 2( hệ số tạp %m của @:R ,≤2≤* b/ +hi#u nhiệt: guy9n nh%n( tại * nhiệt đ nhất đnh# điện t9 chuyển đng ngẫu nhi9n trong v$t dẫn. ếu v$t dẫn l! * điện tr! th$ s: chuyển đng ngẫu nhi9n của điện t9 s2 l!m cho giá tr của điện tr! thay đ-i v! l!m cho d)ng điện chạy qua điện tr! b thăng giáng. 2
in
k( \0ng số Boltman "( hi ệt đ tuyệt đối M8( điện tr! tải
=
4 k .T . B R L
B( đ rng băng tần / hi"u nhiệt khi có tnh đến cả mạch tiền k;đại có giá tr như sau( 2
in
=
4 k .T . B . F R L
với = l! hệ số nhi"u do mạch tiền k;đại g%y ra. Câu 2.4:
72 sơ đ* khối m ạch phát dQng 8@S>M có -n đnh công suất v! -n đnh nhiệt đ# tr$nh b!y nguy9n l ho ạt đng của mạch? Trả l ời: Ro 8as1r r ất nh ạy v ới s : thay đ-i c ủa nhiệt đ n9n các mạch phát dQng 8as1r ph ải luôn luôn g6n li ền v ới các mạch -n đnh công suất v! -n đnh nhiệt đ. \$nh v2 dưới đ%y l! sơ đ* khối mạch phát dQng 8@S>M có -n đnh công suất v! -n đnh nhiệt đ. -n đnh to
:R
8R
S&i quang
0p 4ạch thi9n áp @3 ";h C +!u(,n v!o
0b 0S
l hoạt độn!: "n hiệu đầu v!o đư&c đưa qua mạch @3C có khả năng t: đng điều ch, nh hệ số k;đại# đầu ra c ủa @3C có d)ng 0 S l! d)ng tn hiệu# d)ng thi9n áp 0b t# mạch thi9n áp s2 đư&c cng với d)ng tn hiệu r*i đưa v!o điều chế cư+ng đ sáng của 8as1r. ếu tn hiệu đầu v!o l! bit th$ công su ất đầu ra của 8R l! :b ,c;s ánh sáng n ền rất nhỏ. C)n nếu tn hiệu đầu v!o l! bit * th$ công su ất đầu ra của 8R đạt giá tr c:c đại "hAnh v ẽ dướ i$. a Ổn đị nh c#ng suất: ánh sáng phát ra t # 8as1r phần l ớn đư&c đưa v!o s&i quang# mt ph ần nhỏ thông thư+ng đư&c lấy t# gương ph) của 8as1r v! đưa tới b tách quang :R để chuyển t# quang th!nh điện. R)ng điện n!y s2 đư&c s9 d)ng l!m cơ s! để giám sát v! -n đnh công suất phát của 8as1r. + ếu :ra ↑→0:↑→ mạch -n đnh giảm d)ng 0b ho4c điều khiển mạch @3C để giảm hệ số k;đại ,0S → :ra↓. + gư&c lại# nếu :ra ↓→0:↓→ mạch -n đnh tăng d)ng 0b ho4c điều khiển mạch @3C để tăng hệ số k;đại ,0S → :ra↑. 6 Ổn đị nh nhiệt độ: "rong khối 8R có * điện tr ! nhi ệt v! * b ph $n l!m mát. Khi nhi ệt đ 8as1r thay đ-i s 2 l!m cho điện tr ! nhiệt có giá tr thay đ-i# điện tr! nhiệt đư&c g 6n liền với * m ạch điện s2 l!m cho d)ng điện thay đ-i.
R)ng điện n!y đư&c đưa v!o * b so sánh v! cho ra d)ng điện giám sát. hi ệm v) của m ạch -n đnh nhiệt đ l! căn c/ v!o giá tr của d)ng điện giám sát để điều khiển b ph$n l!m mát -n đnh nhiệt đ của 8as1r. :,mL
:,mL * * * :b
T T
:b
0,m@ 0b
0ng
t
T * 0 v!o *
t
0b + 0s
:b ( c#ng suất !nh s!ng nền
Câu 3.4:
72 cấu tr&c mt 8@S>M bán dẫn =abry/:1rot đơn giản# tr$nh b!y nguy9n l hoạt đng của 8@S>M n!y? Trả l ời: a/ Cấu t%9c: + 3*m D lớp( lớp bán dẫn :# lớp bán dẫn tạo ra vQng tch c :c v! lớp bán dẫn . + 8as1r n!y đư&c ph%n c:c thu$n. + ' m4t b9n của 8as1r đư&c m!i nh'n để tạo th!nh ' g ương phản 2ạ không ho!n to!n# ' g ương n!y tạo th!nh * quang cng hư!ng có chiều d!i 8. + 3ươn g M'
: 7Qng tch c:c
b/ +!u(,n l8 hoạ/ t độn!:
3ươn g M* S&i quan g
2 T ạo m#i tr ườ ng đảo mật độ:
*( m$t đ điện t9 ! vQng hoá tr '( m$t đ điện t9 ! vQng dẫn , trạng thái b$nh thư+ng# * ' 8ể tạo ra trạng thái đảo m$t đ ,' *# ta phải tăng d)ng thi9n áp cho 8as1r v ư&t giá tr ngư>ng để các điện t9 nhảy t# vQng hoá tr l9n vQng dẫn. 2 (h!t ạ kch thch:
Các photon ánh sáng ban đầu đư&c t ạo ra nh + quá tr$nh phát 2 ạ t : phát do điện t 9 v! l= tr ống tái kết h &p ! trong vQng tch c:c. Khi các photon ánh sáng n!y chuyển đng# nó s2 kch thch các điện t9 ! dải dẫn để tr! về dải hoá tr v! sinh ra các photon ánh sáng mới có cQng pha# cQng h ướng# cQng tần số với photon ánh sáng ban đầu. 2 (hản hồi dươ ng của khung cộng hưở ng "k đại !nh s!ng$:
Các photon ánh sáng chuyển đng g4p ' gương phản 2ạ không ho!n to!n s 2 có * phần năng lư&ng đi ra ngo!i# phần c)n lại s 2 phản 2 ạ tr ! l ại v! sinh ra nhi ều photon ánh sáng mới nh+ quá tr$nh phát 2 ạ kch thch. K ết quả# số lư&ng photon ánh sáng s2 tăng l9n rất lớn. • "h1o quan điểm sóng# quang cng hư!ng =abry/:1rot ch, k; đại ánh sáng tại * s ố các bước sóng# nh5ng bước sóng c)n lại s2 b triệt ti9u trong quang cng hư!ng. 8iều kiện để k;đại( L = N .
"* π;' T /π;' T % ≠ T ?
"'
→ v.λ ≠
Dπ
π
T
'π Σ
%
v.λ ? →λ λ % ≠ ? Gπ
λ
2
,? nguye n. hayλ =
'8 ?
Câu 4.4:
Khái niệm suy hao trong s &i quang# cho biết các nguy9n nh%n g%y suy hao v! v 2 đ4c tnh suy hao? Trả l ời: a/ Khái niệm: Suy hao l! hiện tư&ng công suất ánh sáng giảm dần khi ánh sáng lan truyền trong s&i quang. A = −10 !
P !"t P in
(B )
Suy hao tr9n * km( a=−
: in
8 ,km S&i quang
10 L
. !
P !"t P in
=
A L
,dB;k
: out
b/ Các n!u(,n nhân !â( su( hao: 2 /o hấ p th:
+ Ro v$t liệu chế tạo s&i quang ,SiT' hấp th) ánh sáng v! chuyển hoá th!nh nhiệt năng. + Ro các t ạp chất ! b9n trong s&i quang c)n sót lại trong quá tr$nh chế tạo# bao g*m các ion kim lo ại ,=1# Cu... v! đ4c biệt l! ion nước ,T\/# các ion n!y g%y ra các đ, nh suy hao tại các b ước sóng *Gnm# **nm v! OEnm. + Ro các điện t9 hấp th) ánh sáng để nhảy t# m/c năng lư&ng thấp l9n m/c năng lư&ng cao. 2 /o t!n ạ: chủ yếu do tán 2ạ Mayl1igh + "án 2ạ Mayl1igh do các khi ếm khuyết rất nhỏ trong quá tr$nh chế tạo s&i g%y ra. + "án 2ạ Maman. 2 /o khi đườ ng knh lõi thay đổi ho!c sợ i quang 6 ị uốn cong. c/ Đặc tu(ến su( hao: "r9n đ4c tuyến suy hao# ta nh $n thấy có D vQng bước sóng có suy hao th ấp l! tại IEnm# *Dnm v! *EEnm# đ%y c)n đư&c g%i l! D c 9a s - suy hao th ấp. Các hệ th ống thông tin quang thư+ng s9 d )ng bước sóng tại D vQng n!y. *EEnm suy hao nhỏ // dQng cho li9n t , nh.
*Dnm suy hao v#a // dQng cho n i t, nh. IEnm suy hao l ớn // dQng trong ng!nh công nghiệp điện t 9 ph )c v ) sinh hoạt c ủa con ngư+i ,7R( đầu đ%c CR.... a ,dB;km
\ấp th) c:c tm IE
\ấp th) do T\/
"án 2ạ Mayl1igh *D
Suy hao t-ng
*EE
\ấp th) h*ng ại ngo λ ,nm
Câu 5.4:
Khái niệm tán s6c trong s&i quang# cho biết các nguy9n nh%n g%y tán s6c v! ảnh hư!ng của tán s6c? Trả l ời: a/ Khái niệm: "án s6c l! hiện tư&ng l!m cho đ rng 2ung ánh sáng b thay đ-i khi ánh sáng lan truyền trong s&i quang.
τ "
τM
#t = " M
− " "
,ps
8 ,km S&i quang
b/ Các n!u(,n nhân !â( %a tán sắc: 2 T!n sắc mode:
Các 2ung ánh sáng lan truyền trong s&i quang có năng lư&ng đư&c mang đi nh + nhi ều mod1 khác nhau# do các mod1 n!y có th +i gian lan truyền khác nhau n9n tới đầu thu tại các th+i điểm khác nhau v! l!m cho 2ung ánh sáng b gi6n rng. "án s6c n!y ch, t*n tại trong s&i đa mod1.
2 T!n sắc v ật liệu:
Ro chiết suất của v$t liệu chế tạo ra s&i quang thay đ-i ph) thuc v!o bước sóng( n* A n,λ hơn n5a ngu*n quang lại phát ra nhiều bước sóng# các bước sóng khác nhau s2 có v$n tốc lan truyền trong s&i quang l! khác nhau( # (λ )
=
c n (λ )
ch&ng s2 đến đầu thu tại các th+i điểm khác nhau v! g%y ra hiện tư&ng gi6n 2ung. "án s6c loại n!y t*n tại ! tất cả các loại s&i quang. 2 T!n sắc ống dẫn s1ng:
Ch, t*n tại ! trong s&i đơn mod1 do đư+ng knh li của s&i đơn mod1 rất nhỏ n9n năng lư&ng ánh sáng lan truyền ! c ả li v! ! ngo!i vỏ. S &i đơn mod1 có chi ết su ất v ỏ n ' nh ỏ h ơn chiết su ất li n*# do đó th!nh phần lan truyền ngo!i vỏ s2 đi nhanh hơn th!nh phần ánh sáng lan truyền trong li. \i ện tư&ng n!y c?ng g%y ra gi6n 2ung ánh sáng. 2 T!n sắc mode ph4n cự c:
<5t trong s&i đơn mod1# ánh sáng lan truy ền d ưới d ạng các mod1 ph%n c:c tr9n ' m 4t ph 7ng vuông góc với nhau ,2T v! yT( với l! h ướng truyền dẫn. ếu s&i quang đư&c chế t ạo * cách ho!n h ảo ,ngh B a l! chiết suất tr9n ' m4t ph72ng n2T A nyT th$ s2 không 2ảy ra tán s 6c. 2T yT
