1 | h t t p : / / v i e t q u i z . v n – V I E T Q U I Z . v n BÀI TẬP
TRUYỀN THÔNG QUANG
Giảng viên:
Sinh Viên: MSSV:
Trần Minh Đức 0920026
Nguyễn Tấn Phát
Lê Hồng Phúc
Vó Tấn Tài
2 | h t t p : / / v i e t q u i z . v n – V I E T Q U I Z . v n
Chương 2:
2-1. Một trường điện được thể hiện như sau:
E = (100
e
x
+ 100
]
= 100
e
x
+ 100
e
y
+ 100
Năng lượng của ánh sáng được xác định theo công thức sau:
E =
Trong đó λ được tính bằng m.
Công thức tính hệ số truyền sóng:
k =
Trong đó λ được tính bằng m.
(a) Với 0.82, E = 1.240/0.82 = 1.512 eV.
Với 1.32, E = 1.240/1.32 = 0.939 eV.
Với 1.55, E = 1.240/1.55 = 0.800 eV.
(b) Với 0.82 k = 2/λ = 7.662m
-1
.
Với 1.32 k = 2/λ = 4.760m
-13 | h t t p : / / v i e t q u i z . v n – V I E T Q U I Z . v n
Với 1.55 k = 2/λ = 4.054m
-1
2.4 Xét 2 sóng ánh sáng
và
=
+
+ 2
[ cos(
)cos(
) + sin(
)sin(
) ]
tan(Φ) =
) =
[ cos(ωt).cos(
) + sin(ωt).sin(
) ]
Cộng
và
, ta có:
X=
+
=
[ cos(ωt).cos(
) + sin(ωt).sin(
) ] +
[ cos(ωt).cos(
) + sin(ωt).sin(
) ]
= [
cos(
) = Acos(Φ) (1)
sin(
) +
sin(
) = Asin(Φ) (2)
+
vế theo vế, ta có:
[
(
) +
sin(
) ]=
+
+ 2
[ cos(
)cos(
) + sin(
)sin(
) ] =
= tan(Φ) (đpcm)
Vậy, ta có thể viết:
X=
+
= Acos( ωt – Φ )
2.8
4 | h t t p : / / v i e t q u i z . v n – V I E T Q U I Z . v n Đề: ánh sáng truyền trong không khí va phải 1 bề mặt thủy tinh với góc
=
,
là góc
hợp bởi tia sáng tới và bề mặt thủy tinh. Khi va vào, 1 phần tia sáng bị phản xạ, 1 phần tia sáng
bị khúc xạ. Nếu tia phản xạ và khúc xạ hợp thành 1 góc
thì chiết suất thủy tinh là bao
nhiêu? Tìm góc tới hạn.
Giải:
trên mặt nước?
Góc tới giới hạn: α=arcsin (
)= 48.75
Bán kính vùng sáng là: r=tan(α). D= tan(48.75). 12= 13.3 cm
Bài 2.11: Tính độ khẩu số có n
1
=1.48, n
2
=1.46. Tính góc vào tối đa cho phép nếu truyền từ
không khí n=1
Độ khẩu số NA=
= 0.242
Góc cho phép:
= 30.25 um
a. D= 2a= 60.5 um
b. M=
= 414
c. M=
= 300 2.20
Cho: a = 25 µm, n
1
= 1.48, .
a. Bước sóng = 1320nm, tính tần số chuẩn hóa, số mode.
b. Nếu , thì có bao nhiêu mode và tính power flow cladding?
= 4.4%.
2.21
Có: Step-index fiber đơn mode, bước sóng 820nm, n
1
= 1.48, n
2
=1.478, bước sóng:
1320nm.
a. Tính bán kính core.
b. Tính NA.
c. Tính
Giải:
a. Ta có đối với đơn mode thì tần số chuẩn hóa bé hơn 2.405.
NA = 0.08
= 0.583.
b. NA = 0.39.
Bài 2.30: Một ống silicon có bán kính bên trong và bên ngoài lần lượt là 3 và 4 mm bên trong
có phủ một lớp thủy tinh. Tính độ dày lớp thủy tinh nếu lớp lõi có đường kính 50 um và đường
kính ngoài lớp đệm là 125um Ta có:
(dB/km) =
(km
-1
) (1)
Về mối liên hệ giữa với đơn vị dB/km và
p
có đơn vị km
-1
.
Giải:
Ta có:
P(z) = P(0)
Suy ra:
=
7 | h t t p : / / v i e t q u i z . v n – V I E T Q U I Z . v n
(a) 8 km (b) 20km.
Giải:
- Chuyển đổi công suất quang ở hai bước sóng ra dBm:
+ Với bước sóng 1330 nm:
P(100) = 10 log(100 / 1.0 mW) = 10 log (0.10) = -10.0 dBm.
+ Với bước sóng 1550 nm:
P(150) = 10 log(150 / 1.0 mW) = 10 log (0.15) = -8.24 dBm.
(a) Với khoảng cách 8 km ta có mức năng lượng như sau:
+ Với bước sóng 1330 nm:
P
1300
(8 km) = -8.2 dBm – (0.6 dB / km) (8 km) = -13.0 dBm = 50
+ Với bước sóng 1550 nm:
P
1550
(8 km) = -10.0 dBm – (0.3 dB / km) (8 km) = -12.4 dBm = 57.5
(b) Với khoảng cách 20 km ta có mức năng lượng như sau:
+ Với bước sóng 1330 nm:
P
1300
(20 km) = -8.2 dBm – (0.6 dB / km) (20 km) = -20.2dBm = 9.55
+ Với bước sóng 1550 nm:
P
1550
(20 km) = -10.0 dBm – (0.3 dB / km) (20 km) = -16.0 dBm = 25.1
3.3.
Đề: 1 tín hiệu quang với bước sóng cố định mất 55% công suất khi truyền trên dây dẫn 3.5km.
Hỏi độ suy hao của dây dẫn?
Giải:
a) Theo công thức (*), ta có:
1.5 =
(
)
=>
=
= 18.93 (μW)
b) Theo công thức (*), ta có:
2.5 =
(
)
=22 ps.nm.km
-1
D
mat
()= 22. 75= 1.65 ns/km
3-17. Xét một sợi quang step – index với đường kính lõi và vỏ lần lượt là 62.5 và 125 m. Chỉ
số khúc xạ của lõi n
1
= 1.48 và độ biến thiên chỉ số khúc xạ là = 1.5%. So sánh phương
thức tán sắc ns/km của sợi quang này ở phương trình
T
mod
= T
max
– T
min
=
(1)
Với công thức sau:
=
Với :
NA =
= n
1
1 -
Với bước sóng 1300 nm thì hệ số này là :
1-
= 1- 0.127 = 0.873
3.27 So sánh độ dãn xung hiệu dụng(rms pulse broading) trên km.
a. multimode step-index fiber, n
1
=1.49, .
9 | h t t p : / / v i e t q u i z . v n – V I E T Q U I Z . v n
b. Graded-index fiber, n
1
=1.49, .
Như vậy a > b > c.
Chương 4:
4.3 Ga
1-x
Al
x
As một có band gap energy 1.540eV và một còn lại có x= 0.015.
Giải:
1.540 = 1.424 + 1.266x + .266x
2
, suy ra x= 0.09
Và
Giải:
a) Ta có: thời gian tái hợp sinh ra phát xạ là
= n/
=25 ns.
thời gian tái hợp không sinh ra phát xạ là
= n/
=90 ns.
Hiệu suất lượng tử nội là:
=
=
=
= 0.00037 W
4-10. Hãy tìn hiệu suất bên ngoài của Ga
1-x
Al
x
As của laser diode (với x = 0.03) và laser diode
có công suất quang so với dòng điện là 0.5 mW/mA.
10 | h t t p : / / v i e t q u i z . v n – V I E T Q U I Z . v n
Giải:
Ta có:
(1)
Do vật liệu là Ga
1-x
Al
= 0.8065 (m)
Và:
= 0. 5 mW/mA
Nên:
= 0.8065 (1.462) (0.5) = 0.590
Chương 6:
6.5 Xét một tín hiệu quang được điều chế dạng sin P(t) với tần số ω, hệ số điều chế m và công
suất trung bình P
0
cho bởi:
P(t) = P
0
(1 + m cos ωt)
2
Tính bình phương trung bình dòng
( m R
0
P
0
)
2
Trong đó đáp ứng R
0
cho phương trình:
R =
Giải:
=
Ta có:
= 0
Và:
6.6 PIN photodiode InGaAs, bước sóng 1550 nm, I
D
= 1 nA, η = 0.95, R
L
= 500 ohm, incedent
optical power = 500 nW(-33dBm), reciever BW = 150 MHz.
Giải
a. công thức 6-13.
.
c. Công thức 6-17.
từ -70 đến
0 dBm, tức là từ 0.1nW tới 1mW.
Giải:
Ta có:
<
>=
<
>=2q
B
F(M)
<
>=2q
= 0.58 A/W và
=
, P(dBm)= 10log[P(mW)].
12 | h t t p : / / v i e t q u i z . v n – V I E T Q U I Z . v n
a)
=
=
=
=
= 3,798.
=
= 3,798.
d)
=
= 7,338.
a) 13 | h t t p : / / v i e t q u i z . v n – V I E T Q U I Z . v n
b)
c)
d)
Băng thông tỉ lệ nghịch với tất cả SNR.
chỉ ảnh hưởng tới
=
Dựa vào hình 7-21, vẽ SNR theo dB như là 1 hàm của mức công suất nhận được
ở dB khi có
=
Bài 7.7: Ta có điện thế cho mức 1 là V
1
và điện thế ngưỡng là V
1
/2.
a. Nếu σ=0.2 V
1
cho p(y|0) và σ=0.24 V
1
cho p(y|1) tính xác suât lỗi P
0
(v
th
) và P
1
(v
th
)
b. Nếu a=0.65 và b=0.35 tính P
e.
c. a=b=0.5 tính P
e.
Giải:
a. Ta có:
Và
P1(v
th
)=
dv=
Thay V=V
1
và σ=0.2V
.
=1.25x10
27
(electrons/cm
3
)/s
b. Độ lợi tín hiệu bù lớn nhất:
=7.5 cm
-1
c. Mật độ photon bảo hòa là:
=1.32x 10
10
photons/ cm
311.7 (a) So sánh PCE lớn nhất cho pumping 980 nm và 1475 nm trong EDFA cho tín hiệu
1545 nm. Trái ngược với kết quả đo thực tế cho PCE = 50.0% và 75.6% hoặc 980 nm và 1475
nm pumping, tương ứng.
(b) Sử dụng kết quả thực tế trong câu (a), vẽ công suất tín hiệu ngõ ra lớn nhất với công suất
pump là 0 P
p,in
200 mW cho pump với bước sóng 980nm và 1475 nm.
Giải:
Ta có :
PCE =
a. Tìm độ lợi khuyếch đại.
.
b. minimum pump power.
.
.
11.9.
a) Để thấy được sự ảnh hưởng tương đối của nhiều loại nhiễu lên bộ khuếch đại
Hz, hãy tính giá trị của 5 loại nhiễu với độ lợi G=20dB và
30dB.
Giải
a)
<
> =
=
+
+
+
+
Xét G=20dB, ta có:
= 2,336.
= 2q
Δ
B= 2q
(
.
.G) Δ
B
= 2.1,6.
.0,73.(
G
)(
)
= 4(0,73.100.
)(0,73.
.200.
)= 5,47.
=
.(2.3,77.
-
)
=
2,65.
<
> =
= 8,182.
Xét G=30dB, ta có:
=
Δ
B= 2q
(
.
.G) Δ
B= 2,26.
= 4(
G
)(
(2Δ
- B)B=
2,65.
<
> =
= 8,125.
b)
G=20dB; Δ
= 1,25.
.0,73.100.
= 2,336.
= 2q
Δ
B= 2q
(
.
.G) Δ
B
= 2.1,6.
)= 4(
G
)(
)
= 4(0,73.100.
)(0,73.
.200.
)= 5,47.
.(2.1,25.
-
)
=
8,74.
<
> =
= 5,6.
G=30dB; Δ
= 1,25.
= 2q
Δ
B= 2q
(
.
.G) Δ
B= 7,49.
= 4(
(2Δ
- B)B=
(2Δ
- B)B=
8,74.
<
> =
= 5,6.
Copyright: Tài liệu đại học ©