Slide Bài tập lớn Thông tin Quang Đề tài Tìm hiểu về bộ lọc thông dải dịch pha dựa trên lưới dẫn sóng tinh thể quang tử

1. Tìm hiểu về bộ lọc thông dải dựa trên sự dịch pha
của lưới dẫn sóng tinh thể quang tử
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG
Hà Nội, 3/2015
Giảng viên hướng dẫn: TS Hoàng Phương Chi
Sinh viên thực hiện:
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
Đề Tài:

2. 2
Tổng quan bộ lọc quang1
Bộ lọc thông dải dựa trên sự dịch pha của
lưới dẫn sóng tinh thể quang2
3 Kết luận

3. 3
 Định nghĩa:
Bộ lọc là thiết bị chỉ cho phép một kênh bước sóng đi qua,
khóa đối với tất cả các kênh bước sóng khác

4. 4
Yêu cầu đối với bộ lọc:
• Bộ lọc tốt phải có giá trị suy hao xen IL thấp
• Phải không phụ thuộc nhiều vào trạng thái phân
cực của tín hiệu đưa vào.
• Không nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ
• Hàm truyền đạt của bộ lọc phải có độ dốc lớn
• Giảm chi phí sản xuất
• Băng thông hoạt động sẽ bị thu hẹp lại khi ghép
nhiều bộ lọc

5. 5
 Thông số cơ bản:
Bộ lọc là thiết bị chỉ cho phép một kênh bước sóng đi qua,
khóa đối với tất cả các kênh bước sóng khác

6. 6
Bộ lọc thông dải dựa trên sự dịch pha của
lưới dẫn sóng tinh thể quang
Giới thiệu
• Các tinh thể quang tử (PCs) là các vật liệu có cấu
trúc tuần hoàn với điện môi lớn.
• Ứng dụng rộng rãi trong đó có bộ lọc quang

7. 7
Bộ lọc thông dải dựa trên sự dịch pha của
lưới dẫn sóng tinh thể quang
Giới thiệu
• Mỗi vùng dịch pha bao gồm 1 chu kì của lưới
dẫn sóng tinh thể quang tử được chèn vào
trong 1 lưới dẫn sóng tinh thể quang tử
• sóng điện từ ở tần số Bragg của lưới dẫn
sóng tinh thể quang tử được truyền với sự
dịch pha là π /2

8. 8
Bộ lọc thông dải dựa trên sự dịch pha của
lưới dẫn sóng tinh thể quang
Giới thiệu
• Cấu hình của hệ thống quang học: cấu trúc
thông tin phản hồi phân tán (DFB) hoặc
cộng hưởng vòng.
• Các đặc tính trong truyền dẫn đã được phân
tích 1 cách lý thuyết thông qua hình thức
truyền các ma trận tiêu chuẩn

9. 9
Bộ lọc thông dải dựa trên sự dịch pha của
lưới dẫn sóng tinh thể quang
Thiết kế cấu trúc bộ lọc
Lưới dẫn sóng tinh thể quang đơn pha
ε =11.56 và bán kính r=0.2a ,trong đó a là hằng số mạng tinh
thể.
Chỉ tồn tại thành phần từ trường ngang( TM ) kéo dài từ ω=
0.289 đến 0.42 (2πc/a)

10. 10
Bộ lọc thông dải dựa trên sự dịch pha của
lưới dẫn sóng tinh thể quang
Thiết kế cấu trúc bộ lọc
Đường cong phân tán của vùng dịch pha từ
các bán kính khác nhau r0

11. 11
Bộ lọc thông dải dựa trên sự dịch pha của
lưới dẫn sóng tinh thể quang
Thiết kế cấu trúc bộ lọc
Phổ trên lý thuyết của lưới dẫn sóng dịch pha đơn
cho lưới dẫn sóng chiều dài L1

12. 12
Bộ lọc thông dải dựa trên sự dịch pha của
lưới dẫn sóng tinh thể quang
Thiết kế cấu trúc bộ lọc
Lưới dẫn sóng với 3 vùng dịch pha
ε =11.56 và bán kính r=0.2a ,trong đó a là hằng số mạng tinh
thể.
Chỉ tồn tại thành phần từ trường ngang( TM ) kéo dài từ ω=
0.289 đến 0.42 (2πc/a)

13. 13
Bộ lọc thông dải dựa trên sự dịch pha của
lưới dẫn sóng tinh thể quang
Thiết kế cấu trúc bộ lọc
Lưới dẫn sóng với 3 vùng dịch pha
(a) Phổ của lưới dẫn sóng dịch 3 pha bằng tinh thể quang tử
trong lý thuyết.
(b) Biểu diễn phổ của bộ lọc được thiết kế bằng cách sử dụng
phương pháp 2-D FDTD

14. 14
Bộ lọc thông dải dựa trên sự dịch pha của
lưới dẫn sóng tinh thể quang
Phân tích hiệu năng bộ lọc
Phổ của các lưới dẫn sóng dịch 3 pha tinh thể quang
tử với các Lin, Lout khác nhau
Với hằng số mạng a = 0.58μm, độ dài của
lưới Lout=19Λ(Lin=19Λ), r0=0.18a.

15. 15
Bộ lọc thông dải dựa trên sự dịch pha của
lưới dẫn sóng tinh thể quang
Phân tích hiệu năng bộ lọc
Phổ của lưới dẫn sóng dịch 3 pha tinh thể quang tử
với các bán kính r0 khác nhau.
Khi r0 tăng 0.005a thì tần số trung tâm
dịch 35Ghz

16. 16
Bộ lọc thông dải dựa trên sự dịch pha của
lưới dẫn sóng tinh thể quang
Phân tích hiệu năng bộ lọc
Sự phụ thuộc của độ gợn dải thông vào bán kính r0
Độ gợn gần tối ưu ở bán kính r0=0.18a.

17. 17
 Kết quả đạt được
- Tìm hiểu những kiến thức về bộ lọc quang
- Nắm được 1 dạng bộ lọc cải tiến dựa trên sự dịch pha
của lưới dẫn sóng tinh thể quang
- Cấu trúc của lưới dẫn sóng tinh thể quang có thể sẽ là
nền tảng cho các bộ lọc channel-dropping được ứng
dụng trong hệ thống thông tin quang DWDM.
 Hướng phát triển
- Tìm hiểu thêm một số dạng bộ lọc quang.
- Thực hiện mô phỏng và phân tích hiệu năng một bộ
lọc nào đó

18. 18
Em xin chân thành cảm ơn!